Комплексная техническая модернизация гидравлической системы роторных буровых установок: углубленная адаптация к условиям эксплуатации и укрепление основ для стабильной работы и управления оборудованием.

В настоящее время темпы строительства отечественных инфраструктурных проектов на свайных фундаментах продолжают ускоряться, а геологические условия для ключевых проектов, таких как высокоскоростные железнодорожные мосты, городские железнодорожные системы, высотные здания и фундаменты ветроэнергетических установок, становятся все более сложными. Чередование сложных геологических слоев, таких как мягкие грунты, песок и гравий, выветренные породы и твердые породы, предъявляет чрезвычайно высокие требования к непрерывности, точности бурения и эксплуатационной надежности роторных буровых установок. Гидравлическая система, как силовой агрегат и центр управления роторной буровой установки, напрямую определяет крутящий момент бурения, мощность создания давления, реакцию на действия и общую работоспособность оборудования. Традиционные и устаревшие гидравлические системы часто страдают от таких распространенных проблем, как большие колебания давления, запаздывание и аномальный шум, задержка в управлении, утечка масла при высокой температуре и недостаточная стабильность при больших нагрузках. Длительное интенсивное строительство может легко привести к таким проблемам, как заклинивание бурения, заглубление, отклонение скважины и частые остановки на техническое обслуживание, что не только снижает общую эффективность строительства свайных фундаментов, но и значительно увеличивает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования, а также потери на переделку строительных работ. Исходя из современных потребностей развития отрасли строительства свайных фундаментов, обеспечивающих высокую эффективность и низкий уровень отказов, целенаправленное продвижение специализированной технической модернизации гидравлической системы буровых установок, с акцентом на оптимизацию и улучшение двух ключевых аспектов – эксплуатационной стабильности и точности управления, стало необходимой мерой для повышения качества и эффективности строительной техники, поддержания ее долгосрочной ценности и адаптации к сложным геологическим условиям строительства.

В строительной отрасли действуют строгие условия, и эксплуатационные недостатки старых гидравлических систем становятся все более очевидными.

В настоящее время проекты строительства свайных фундаментов, как правило, характеризуются жесткими сроками, высокими нагрузками, разнообразными условиями работы и длительным непрерывным временем эксплуатации. Роторная буровая установка находится в режиме высокоинтенсивной работы с большими нагрузками и давлением, частыми запусками и остановками, попеременным прямым и обратным бурением, а также переключением крутящего момента на высокий и низкий в течение всего года. Гидравлическая система подвергается длительным испытаниям на ударное воздействие высокого давления и переменные нагрузки. Базовая гидравлическая система, которая была стандартной в первые годы, ограничивалась традиционной конфигурацией клапанных групп, компоновкой трубопроводов, точностью фильтрации и конструкцией теплоотвода. Она еще могла справляться с простыми формациями, но при работе со сложными твердыми породами, глубокими свайными фундаментами и длительными условиями непрерывного бурения постоянно выявлялись различные эксплуатационные недостатки. В процессе эксплуатации оборудованиеВ таких системах легко возникают проблемы, как колебания выходной мощности, асинхронный подъем и опускание бурильных штанг, а также значительная вибрация при запуске и остановке вращения, что напрямую влияет на вертикальность скважины и плавность строительства; в то же время частые неисправности, такие как быстрое повышение температуры гидравлического масла, старение и протечки уплотнений, износ и засорение сердечников клапанов, а также дисбаланс сброса давления в системе, приводят к частым остановкам оборудования и техническому обслуживанию, нарушая непрерывный темп строительства. Кроме того, логика управления старой гидравлической системы проста и примитивна, ощущения от работы жесткие, а задержка реакции очевидна. Операторам сложно точно настроить систему, возрастает вероятность ошибок, связанных с человеческим фактором, что затрудняет выполнение точных требований к бурению при строительстве свайных фундаментов высокого стандарта. Модернизация и преобразование технологии гидравлических систем являются неотложной задачей.

Модернизация силового агрегата главного насоса для обеспечения долгосрочной стабильности выходного давления в системе.

Главный гидравлический насос является источником энергии гидравлической системы буровой установки. Выходное давление и стабильность потока в корпусе насоса напрямую определяют мощность непрерывной работы всей машины и являются основными точками модернизации для повышения стабильности системы. Традиционный поршневой насос с постоянным выходным давлением имеет постоянную выходную мощность и не может автоматически подбирать крутящий момент и расход в зависимости от твердости породы. При бурении под большой нагрузкой происходит резкое повышение давления, и в режиме ожидания наблюдаются значительные потери энергии. Кроме того, длительная работа под высоким давлением подвержена таким проблемам, как внутренний износ корпуса насоса, снижение давления и чрезмерная пульсация потока. В основе технологической модернизации лежит замена на высокопроизводительный плунжерный насос с регулируемым рабочим объемом и высокочастотным откликом, управляемый электронным способом. Благодаря технологии точной адаптивной регулировки рабочего объема, выходной расход и рабочее давление могут динамически подбираться в реальном времени в зависимости от мягкости и твердости породы и размера буровой нагрузки, обеспечивая адаптивное переключение между давлением, повышающим крутящий момент при большой нагрузке, и давлением, повышающим энергосбережение при малой нагрузке. После модернизации колебания выходного давления главного насоса значительно уменьшились, что полностью устранило проблему перепадов мощности во время бурения. оборудование Насос способен плавно и непрерывно выдавать мощность в условиях высоких нагрузок, таких как разрушение твердых пород и создание высокого давления в глубоких скважинах, без падения давления, остановок или перебоев в подаче электроэнергии. Одновременно оптимизированы износостойкие материалы и структура точного распределения потока внутри корпуса насоса, улучшены износостойкость, ударопрочность и термостойкость корпуса, увеличен срок службы основных компонентов и создана долговременная стабильная основа для работы гидравлической системы от источника питания, что снижает время простоя и затраты на техническое обслуживание, вызванные отказами корпуса насоса.

Интеллектуальная оптимизация основной группы регулирующих клапанов, позволяющая значительно повысить чувствительность работы и управления оборудованием.

Основная группа регулирующих клапанов служит центром управления гидравлической системой буровой установки, непосредственно контролируя все рабочие процессы, такие как вращение бурильных штанг, подъем давления, открытие и закрытие бурильных ковшей, регулировка мачты и т. д. Точность управления и скорость реакции группы клапанов определяют общее ощущение управления и точность выполнения работ на установке. Традиционная, устаревшая, разъемная группа ручных клапанов имеет сложную трубопроводную систему, большие зазоры в сердечниках клапанов и задержку в изменении направления потока. При работе с несколькими режимами работы легко возникают проблемы, такие как помехи в работе, асинхронная координация и вибрация при запуске/остановке. Операторам сложно управлять системой, а точность тонкой регулировки недостаточна, что легко может привести к проблемам с качеством, таким как отклонение скважины и возмущения стенок скважины. В основе модернизации управляемости лежит использование интегрированной электрогидравлической пропорциональной многоходовой группы клапанов вместо традиционных ручных клапанов, что упрощает избыточную компоновку гидравлических трубопроводов, снижает потери давления в трубопроводах и количество утечек, а также позволяет использовать технологию электрогидравлического пропорционального управления для достижения микроперемещений рукоятки управления и точного линейного выходного гидравлического потока. Амплитуда движений рукоятки оператора точно соответствует скорости. оборудование Плавное движение с пуском и остановкой без ударов, точная регулировка без задержек, плавное и согласованное соединение вращения бурильной трубы, бурового давления, подъема и разгрузки грунта, полностью исключающее распространенные проблемы управления, такие как заклинивание, вибрация и задержка. В то же время оптимизирована конструкция буфера реверсивного действия клапанной группы для предотвращения скачков давления при переключении режимов работы, что не только улучшает управляемость и точность строительства, но и эффективно защищает механические конструкции, такие как бурильные штанги и мачты, снижая структурные потери оборудования.

Модернизация гидравлической системы охлаждения и фильтрации, строгий контроль высокотемпературных примесей для предотвращения сбоев в работе.

Высокая температура и перегрев гидравлического масла, а также чрезмерное количество примесей в масле являются двумя основными причинами частых отказов гидравлических систем и снижения стабильности в буровых установках. Они также являются ключевыми звеньями, которые нельзя игнорировать при модернизации и обновлении. В условиях непрерывной высокоинтенсивной работы при строительстве свайных фундаментов традиционные небольшие радиаторы обладают недостаточной эффективностью теплоотвода, и температура гидравлического масла быстро повышается. Высокая температура ускоряет износ гидравлического масла, старение и выход из строя уплотнений, а также утечки из сердечников клапанов, напрямую сокращая срок службы гидравлической системы; старые и простые фильтрующие устройства имеют низкую точность и не могут эффективно фильтровать примеси, такие как строительная пыль и продукты износа металла. Примеси попадают в клапанный блок и корпус насоса, что легко может вызвать износ и засорение прецизионных компонентов, приводя к дисбалансу давления, неисправностям и другим поломкам. Технологические усовершенствования синхронизированы с увеличением размеров высокоэффективных пластинчато-ребристых гидравлических радиаторов в сочетании с интеллектуальными вентиляторами принудительного охлаждения с регулированием температуры. Скорость охлаждения автоматически регулируется в зависимости от температуры гидравлического масла, обеспечивая контроль температуры масла в режиме реального времени и устраняя проблему перегрева при высоких температурах. Синхронизированная и модернизированная многоступенчатая система прецизионной фильтрации, включающая тройную фильтрацию, в том числе фильтрацию на всасывании масла, фильтрацию в трубопроводе высокого давления и прецизионную фильтрацию возвратного масла, обеспечивает высокоточную очистку масла от внутренних примесей, поддержание чистоты гидравлического масла в соответствии со стандартами и снижение износа прецизионных гидравлических компонентов. Модернизация системы теплоотвода и фильтрации позволяет избежать распространенных неисправностей, таких как утечки, заклинивание и сброс давления, с точки зрения условий эксплуатации, обеспечивая долговременную стабильную работу гидравлической системы.

Оптимизация герметичных трубопроводов и комплектующих, долгосрочное предотвращение и контроль утечек, а также продление срока службы системы.

Старение и протечки гидравлических трубопроводов, износ уплотнений и утечки масла являются наиболее распространенными проблемами гидравлических систем буровых установок. Они не только приводят к расходу гидравлического масла и загрязнению строительной площадки, но и вызывают потери давления в системе, недостаточную мощность, необходимость частой замены масла и технического обслуживания, что увеличивает затраты на строительство. Традиционные обычные резиновые уплотнения обладают низкой устойчивостью к высокому давлению, высоким температурам и старению, а также склонны к деформации и повреждению в условиях работы с переменным высоким давлением; толщина стенок старых трубопроводов недостаточна, а процесс сварки соединений прост. Длительная вибрация под высоким давлением приводит к растрескиванию трубопроводов и утечкам масла из соединений. Необходимо комплексно модернизировать и обновить износостойкие бесшовные гидравлические трубопроводы высокого давления, оптимизировать компоновку трубопроводов, уменьшить изгибы, вибрацию и точки трения, использовать высокопрочные кованые соединения трубопроводов и улучшить герметичность и виброустойчивость соединений. Замените все импортные высокопрочные полиуретановые уплотнительные компоненты, устойчивые к высоким и низким температурам, высокому давлению и подходящие для работы системы в условиях высокого давления и высоких температур. Они не подвержены старению или деформации под воздействием длительных переменных нагрузок, и уплотнение не выходит из строя. В то же время, добавление амортизирующих фиксирующих защелок к трубопроводу позволяет снизить износ трубопровода и соединений, вызванный вибрацией при работе оборудования, полностью устранить стойкую проблему гидравлической утечки из деталей, снизить частоту ежедневных эксплуатационных и ремонтных работ, а также затраты на расходные материалы, и обеспечить долговременную стабильную работу гидравлической системы в замкнутом контуре.

Электронное управление, осуществляющее согласование и отладку, обеспечивает точную адаптацию гидравлической системы и логики управления.

После завершения модернизации оборудования ключевым завершающим этапом является скоординированная и доработанная отладка электронной системы управления, обеспечивающая стабильность и управляемость гидравлической системы в соответствии со стандартами. Если параметры электронного управления после модернизации оборудования не соответствуют параметрам электронного управления, это может привести к таким проблемам, как неравномерность выходной мощности и несогласованность управления. Используя профессиональное оборудование для отладки и тестирования гидравлических систем, мы точно калибруем основные параметры, такие как параметры давления главного насоса, коэффициент расхода группы клапанов и задержка реакции. В зависимости от различных геологических условий строительства мы предварительно настраиваем несколько режимов работы гидравлической системы для мягких грунтов, песчаных слоев и твердых пород. Одним нажатием кнопки мы автоматически адаптируемся к соответствующему давлению бурения и крутящему моменту. Синхронизация и оптимизация работы электронной программы управления, оптимизация скорости передачи сигнала от рукоятки, устранение задержек в управляющем сигнале и обеспечение быстрой и точной передачи каждой команды оператора на гидравлический привод. Благодаря совместной отладке программного и аппаратного обеспечения достигается высокая совместимость гидравлической мощности, реакции системы управления и адаптивной регулировки условий работы, что обеспечивает стабильное и долговечное строительство тяжелых конструкций, а также точное и эффективное управление, полностью адаптирующееся к различным потребностям строительства свайных фундаментов.