Fehleranalyse von hydraulischen Bohranlagen: Ursachen, Prävention und Wartungspraktiken

Fehleranalyse von hydraulischen Bohranlagen: Ursachen, Prävention und Wartungspraktiken

Hydraulische Bohrgeräte sind unverzichtbare Ausrüstung für Tunnelbau, Bergbau und Gesteinsbohrprojekte. Diese auch als Bohrjumbos oder Gesteinsbohranlagen bezeichneten Maschinen vereinen Hydraulik-, Pneumatik-, Elektro-, Wasser- und Steuerungssysteme. Diese Integration macht sie hochproduktiv, bedeutet aber auch, dass ein Ausfall eines Teilsystems die Leistung anderer beeinträchtigen kann.

Ein zuverlässiges Wartungsprogramm muss daher über einzelne Hydraulikkomponenten hinausgehen. Störungen an hydraulischen Bohranlagen können auf konstruktionsbedingte Einschränkungen, fehlerhafte Betriebsabläufe, mangelhafte Wasserqualität, defekte Überwachungsinstrumente, verstopfte Filter, elektrische Probleme, ungeeignetes Öl, minderwertige Schläuche oder Verunreinigungen, die während der Wartung eingebracht wurden, zurückzuführen sein.

Dieser Artikel beschreibt häufige Fehlerkategorien und praktische Präventionsmaßnahmen für Hydrauliksysteme von Bohranlagen.

Drei Hauptursachen für Hydraulikausfälle

Hydraulikausfälle in einer Bohranlage lassen sich in drei große Kategorien einteilen:

• Fehler im Frühstadium oder im Zusammenhang mit der Konstruktion

• Betriebs- und wartungsbedingte Störungen

• Störungen, die durch ungeeignetes Hydrauliköl, Schläuche oder Verunreinigungen verursacht werden.

Sichtbare Symptome können instabile Bewegungen, Kontrollverlust, Ölaustritt, geplatzte Schläuche, verminderte Bohrleistung, ungewöhnlicher Werkzeugverschleiß und eine zu hohe Hydrauliköltemperatur sein. Die Ermittlung der zugrunde liegenden Ursache ist effektiver als wiederholtes Erhöhen des Drucks oder der Austausch von Teilen ohne systematische Diagnose.

Konstruktions- und Inbetriebnahmeprobleme

Manche Ausfälle treten kurz nach der Inbetriebnahme einer Maschine auf. Diese können auf eine unvollständige Systemauslegung, ungeeignete Ventileinstellungen, fehlerhafte Schaltungsanordnungen oder unzureichende Schutzfunktionen zurückzuführen sein.

Ein Positionierungssystem für Bohranlagen kann beispielsweise Stützzylinder verwenden, die in gekoppelten Gruppen bewegt werden. Ist die Zylinderkopplung nicht korrekt konstruiert, kann ein Stützbein zuerst den Boden berühren und Hydrauliköl durch das Überdruckventil drücken. Dies kann den Positionierungsvorgang unterbrechen, bevor alle Stützbeine korrekt positioniert sind.

Durch eine veränderte Anordnung der Verbindungsstücke oder eine stärkere Unabhängigkeit der Steuerung lässt sich die Positioniergenauigkeit verbessern. Ziel ist es, sicherzustellen, dass die Stützzylinder die Anlage stabilisieren können, ohne unnötige Druckspitzen zu erzeugen oder das System in den Entlastungsmodus zu zwingen.

Die Empfindlichkeit des Überdruckventils ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Beim Positionieren müssen die Bediener normalerweise eine sichere Abfolge beim Aus- und Einfahren der Stützbeine einhalten. Reagiert ein Überdruckventil bei einer fehlerhaften Arbeitsabfolge zu langsam, kann der Druck plötzlich ansteigen. Dies kann zu Schlauchschäden, Ölaustritt oder Unterbrechungen der Bohrarbeiten führen.

Der Schutz vor unbeabsichtigter Betätigung ist ebenfalls wichtig. Selbst nach dem Abschalten einer Positionierpumpe kann Restdruck im System verbleiben. Eine versehentliche Betätigung eines Steuerhebels kann eine Gefahrensituation hervorrufen. Ein geeigneter Überlastschutz und eine Druckentlastung können dieses Risiko verringern.

Probleme mit der Wasserversorgung können zu hydraulischen Problemen führen.

Das Wassersystem scheint zwar keinen direkten Einfluss auf die hydraulische Leistung zu haben, kann aber die Zuverlässigkeit des Bohrvorgangs unmittelbar beeinflussen. Verschmutztes Wasser kann Wasserfilter verstopfen oder beschädigen. Gelangen abrasive Partikel in das Wassersystem, können sie die Druckerhöhungspumpe verschleißen und den Betriebswasserdruck verringern.

Niedriger Wasserdruck kann die korrekte Funktion wassergesteuerter pneumatischer Ventile beeinträchtigen. Funktioniert das Bohrsystem ohne ordnungsgemäße Wasserregulierung weiter, kann der Bohrvorgang auch bei Wasserunterbrechung fortgesetzt werden. Dies erhöht das Risiko von Bohrgestängeverklemmung, übermäßigem Rotationswiderstand und plötzlichen Anstiegen des Hydraulikdrucks.

Wenn der Blockierschutz nicht ordnungsgemäß reagiert, kann das System möglicherweise nicht entladen werden. Mögliche Folgen sind festsitzende Bohrgestänge, festsitzende Meißel, geplatzte Hydraulikschläuche, Ölaustritt und ein Anstieg der Hydrauliköltemperatur.

Der Wasserkreislauf beeinflusst auch den Hydraulikölkühler. Eine unzureichende Zirkulation im Kühlsystem kann die Wärmeabfuhr verringern und zu einer erhöhten Hydrauliköltemperatur beitragen. Daher sollten Wasserqualität, Filterprüfung und Kühlwasserdurchfluss regelmäßig zur Wartung von Gesteinsbohranlagen gehören.

Drucküberwachung und Rücklauffilter

Manometer liefern wichtige Informationen über Bohr-, Vorschub-, Positionierungs- und Entstörungsschaltungen. Wenn Manometer ausfallen und nicht ersetzt werden, können Techniker möglicherweise nicht mehr in der Lage sein, anormalen Druck zu erkennen, bevor Schäden entstehen.

Ein häufiger Fehler ist der Versuch, mangelhafte Leistung durch Druckerhöhung ohne genaue Überwachung auszugleichen. Zu hoher Druck kann zu Schlauchdefekten, Leckagen, beschleunigtem Verschleiß von Bauteilen, Beschädigung des Bohrgestänges und übermäßigem Meißelverschleiß führen. Die Druckeinstellungen müssen stets den Vorgaben des Geräteherstellers und der genehmigten Betriebsanweisung entsprechen.

Rücklauffilter sind ebenso wichtig. Sie entfernen Verunreinigungen aus dem zurückfließenden Hydrauliköl und unterstützen zudem den Kühlprozess. Viele Anlagen sind mit Sensoren und Warnleuchten ausgestattet, die anzeigen, wann die Rücklauffilter ausgetauscht werden müssen. Wird eine Warnung ignoriert, kann dies zu Filterverstopfungen, erhöhtem Rücklaufdruck, mangelhafter Wärmeabfuhr, Bauteilverschleiß, internen Leckagen und möglicherweise Schlauchdefekten führen.

Elektrische Probleme und hydraulische Leistung

Eine Bohranlage kann Hochspannung zur Stromversorgung und Niederspannungskreise zur Steuerung nutzen. Elektrische Ausfälle können daher indirekt den Hydraulikbetrieb beeinträchtigen.

Beispielsweise können ein defektes Ladegerät, ein defekter Transformator, ein defektes Relais, ein defekter Sensor oder eine defekte Schmierungssteuerung Wärme erzeugen, Steuersignale stören oder die automatische Schmierung unterbrechen. Bei Schmierstoffverlust können Gesteinsbohrkomponenten schnell verschleißen. Der daraus resultierende mechanische Widerstand und die interne Leckage können die Hydraulikleistung beeinträchtigen und die Temperatur erhöhen.

Techniker sollten die Fehlersuche nicht in die Kategorien „nur elektrisch“ und „nur hydraulisch“ unterteilen. Das elektrische und das hydraulische System der Bohranlage müssen als zusammenhängendes System betrachtet werden.

Ölqualität, Schläuche und Kontaminationskontrolle

Die Qualität des Hydrauliköls hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Zuverlässigkeit von Bohranlagen. Öl mit übermäßigem Partikelanteil, Wasserverunreinigungen oder unzureichender Verschleißschutzwirkung kann den Verschleiß von Pumpen, Motoren, Ventilen und Zylindern beschleunigen.

Minderwertige oder gealterte Hydraulikschläuche können ebenfalls erhebliche Risiken bergen. Die inneren Schlauchschichten können sich ablösen, Verunreinigungen können in den Kreislauf gelangen und schlecht gefertigte Armaturen können Metallpartikel freisetzen. Diese Verunreinigungen können Ventile verstopfen, den Ölfluss behindern, Zylinderoberflächen beschädigen, Hydraulikmotoren verschleißen und zu Druckverlust oder Steuerungsausfällen führen.

Ein gutes Wartungsprogramm sollte Folgendes beinhalten:

• Verwendung von zugelassenem Hydrauliköl der richtigen Viskositätsklasse

• Filter je nach Zustand und Wartungsplan austauschen

• Regelmäßige Überprüfung von Schläuchen, Armaturen und Dichtungen

• Während der Wartung vor Wasser und Staub schützen.

• Reinigung der Bauteile vor der Montage

• Überwachung von Temperatur, Druck und Warnanzeigen

• Die eigentlichen Ursachen untersuchen, anstatt nur den Systemdruck zu erhöhen

Die Kontrolle von Verunreinigungen in Hydrauliksystemen ist eine der effektivsten Methoden zur Reduzierung von Ausfallzeiten. Durch die Sauberhaltung des Systems, die Überwachung wichtiger Betriebsparameter und die Wartung aller angeschlossenen Teilsysteme können Betreiber Störungen verringern, die Lebensdauer der Komponenten verlängern und eine zuverlässigere Bohrleistung erzielen.