Xi lanh thủy lực cho máy kích ống: Hướng dẫn cốt lõi

Nhà máy điện tuyến tính đằng sau việc lắp đặt không có rãnh

Xi lanh thủy lực cho máy kích ống không phải là thiết bị truyền động công nghiệp tiêu chuẩn; chúng là máy tạo lực đẩy chính đẩy ống bê tông hoặc thép xuyên qua trái đất với độ chính xác đến từng milimet. Nguyên tắc làm việc cốt lõi của chúng là chuyển đổi năng lượng chất lỏng áp suất cao của bộ nguồn thủy lực thành lực tuyến tính lớn, được kiểm soát, thường vượt quá 300 tấn mỗi xi lanh , để khắc phục lực ma sát và lực cản cắt giữa dây ống và đất xung quanh. Các xi lanh này hoạt động như một bộ song song đồng bộ trong trạm kích chính, đẩy toàn bộ chuỗi ống tăng dần theo mỗi hành trình. Khả năng duy trì lực đẩy không đổi mà không bị trôi khi chịu tải giúp ngăn cản sự giãn của dây ống, điều này có thể gây ra hiện tượng lún mặt đất hoặc hư hỏng mối nối.

Khả năng chịu áp suất cao và tính toàn vẹn của kết cấu

Kích ống đòi hỏi hoạt động liên tục ở giới hạn trên của áp suất làm việc thủy lực, thường là trong phạm vi 350 thanh đến 420 thanh . Con số này cao hơn đáng kể so với thủy lực công nghiệp nói chung. Thùng xi lanh không phải là ống mài tiêu chuẩn mà được sản xuất từ ​​thép có độ bền cao, thường là 27SiMn hoặc ST52.3 , với độ dày thành được tính toán để chịu được áp suất bên trong với hệ số an toàn từ 3:1 trở lên. Các nắp cuối được hàn chính xác bằng quy trình hồ quang chìm nhiều bước, sau đó là kiểm tra siêu âm thể tích toàn diện để xác nhận không có khuyết tật mối hàn. Một cái thùng có thể tồn tại 1,5 lần áp suất làm việc định mức trong thử nghiệm chống thủy tĩnh không có bất kỳ biến dạng vĩnh viễn nào là tiêu chuẩn chấp nhận tối thiểu, đảm bảo rằng áp suất tăng đột ngột khi gặp vật cản dưới lòng đất không dẫn đến vỡ thùng thảm khốc.

Duy trì áp suất và vai trò của nó trong sự ổn định khi vận hành

Trong trạm kích nhiều xi-lanh, khả năng duy trì áp suất xác định chất lượng của quá trình lắp đặt. Nếu một xi lanh có đường vòng bên trong, toàn bộ khung lực đẩy sẽ trở nên mất cân bằng, tình trạng này có thể khiến dây ống lệch khỏi vị trí căn chỉnh đã chỉ định của nó. Tính toàn vẹn duy trì áp suất được xác định bởi thiết kế vòng đệm piston, điển hình là sự sắp xếp song song của vòng đệm chính dựa trên PTFE với bộ cấp năng lượng vòng chữ O, được hỗ trợ bởi vòng chống mòn nylon và vòng đệm đệm để bảo vệ vòng đệm chính khỏi các xung áp suất.

Kiểm tra giữ tải tĩnh

Thước đo chất lượng chính xác cho các bình này là hiệu suất của chúng trong thử nghiệm duy trì áp suất tĩnh. Một xi lanh đã được chứng nhận, khi được điều áp đến áp suất làm việc tối đa và được đóng van, phải thể hiện sự giảm áp suất ở mức ít hơn 5 bar trong khoảng thời gian 5 phút . Bất kỳ sự rò rỉ nào qua phốt pít-tông đều là sự mất mát trực tiếp lực kích, dẫn đến sự giãn nở vi mô của dây ống. Trong quá trình truyền động 100 mét bao gồm hàng trăm chu kỳ hành trình, một xi lanh bị rò rỉ gây ra các lỗi căn chỉnh tích lũy có thể gây ra tình trạng nén quá mức ở khớp nối ống và hỏng miếng đệm. Do đó, phốt piston không chỉ là một bộ phận bịt kín; nó là nhân tố chính đóng góp vào tính chính xác của việc căn chỉnh đường hầm.

Hệ thống chống bụi được thiết kế cho môi trường dưới lòng đất

Môi trường ngầm của trục kích là một trong những điều kiện gây ô nhiễm mạnh nhất đối với thiết bị thủy lực. Một hạt cát silic, đo 50 micromet , được gắn vào vòng đệm thanh có thể tạo ra một vết xước nhỏ trên thanh mạ crom sau mỗi hành trình, tạo ra đường rò rỉ vĩnh viễn. Hệ thống chống bụi là hệ thống phòng thủ nhiều giai đoạn được tích hợp vào đệm đầu xi lanh.

Rào cản loại trừ nhiều giai đoạn

Tuyến phòng thủ đầu tiên là phớt gạt nước chắc chắn, được gắn bên ngoài với môi thứ cấp. Môi chính hướng ra ngoài và có cạnh sắc, nhọn giúp loại bỏ bùn dính và các hạt lớn ra khỏi thanh trong quá trình rút dao. Môi thứ cấp hướng vào trong và giữ lại bất kỳ màng chất gây ô nhiễm nào đi qua cần gạt nước chính. Bên dưới cần gạt nước này có một vòng đệm đệm thanh, giúp đo màng dầu được kiểm soát lên thanh để bôi trơn đồng thời ngăn chặn bất kỳ hạt mịn còn sót lại nào tiếp cận vòng bịt thanh chính. Đối với máy kích ống kiểu bùn, hệ thống này được cải tiến hơn nữa với khoang dầu được điều áp giữa cần gạt và vòng bịt thanh, được duy trì ở áp suất dương thấp 0,5 thanh . Áp suất dương bên trong này ngăn chặn vĩnh viễn sự xâm nhập của các hạt bùn và nước ngầm dưới micron, ngay cả khi xi lanh ngập hoàn toàn trong trục ngập nước.

Đồng bộ hóa và điều khiển xi lanh song song

Máy kích ống thường sử dụng một bộ gồm bốn xi lanh trở lên được bố trí đối xứng quanh trục ống. Lực đẩy phải được phân bổ hoàn hảo để tránh tạo điểm cho ống bê tông và gây nứt vỡ. Việc đồng bộ hóa đạt được thông qua van phân chia dòng chảy hoặc hệ thống điều khiển điện-thủy lực vòng kín. Bảng dưới đây phác thảo các thông số hiệu suất quan trọng mà một bộ xi lanh kích phải đáp ứng như một bộ phận đồng bộ.

Kỹ thuật bề mặt thanh và bảo vệ chống ăn mòn

Cần piston là bộ phận động lực duy nhất tiếp xúc với môi trường bên ngoài và là điểm dễ bị tổn thương nhất của xi lanh. Bề mặt cần không chỉ được mạ crom đơn giản; nó trải qua một quy trình kỹ thuật bề mặt cụ thể được thiết kế riêng cho khả năng mài mòn dưới lòng đất. Thép cơ bản thường C45 hoặc 42CrMo4 , cảm ứng được làm cứng đến độ sâu trường hợp là 1,5mm đến 2,0mm đạt được độ cứng bề mặt HRC 55-60 . Lõi cứng này cung cấp sự hỗ trợ cơ học cho lớp mạ crom cứng được phủ lên trên. Lớp mạ là chrome song công hoặc có vết nứt nhỏ với độ dày khoảng 0,08mm đến 0,12mm mỗi bên , được mài và đánh bóng để đạt độ hoàn thiện bề mặt cuối cùng Ra ≤ 0,2 µm . Cấu trúc crom có ​​vết nứt nhỏ là rất quan trọng; nó cung cấp các bình chứa siêu nhỏ giữ lại dầu để bôi trơn bề mặt cần gạt và vòng đệm thanh, kéo dài tuổi thọ vòng đệm trong điều kiện khô ráo, mài mòn của trục kích.

Bảo trì phòng ngừa và bảo trì tại chỗ

Xi lanh kích ống không thể dễ dàng rút ra để sửa chữa khi quá trình truyền động đã bắt đầu. Do đó, việc bảo trì phòng ngừa tập trung vào những gì có thể tiếp cận được: bề mặt thanh tiếp xúc và vòng đệm gạt nước bên ngoài. Trước mỗi chu kỳ rút dao, người vận hành phải kiểm tra trực quan thanh xem có vết bẩn nào bám vào không và lau sạch bằng vải không có xơ. Phớt gạt nước bên ngoài phải được làm sạch bằng tay khỏi bánh bùn tích tụ. Một bước kiểm tra quan trọng trước khi vận hành là thử nghiệm trôi tĩnh trong điều kiện không tải của vòng đẩy , được thực hiện vào đầu mỗi ca. Bất kỳ sự biến dạng thanh nào có thể đo được khi máy bơm ngoại tuyến đều cho thấy việc bỏ qua vòng đệm bên trong sẽ chỉ trở nên tồi tệ hơn khi truyền động tiếp tục. Phớt gạt nước là một bộ phận có thể thay thế được khi bảo dưỡng và có thể thay thế tại chỗ bằng cách tháo vòng đệm ở mũi đệm, một công việc cần được lên lịch mỗi 500 giờ hoạt động trong điều kiện tầng lớp mài mòn.