Буровая установка работает на износ: высокие нагрузки, вибрация, абразивная пыль, перепады температур. В таких условиях изнашиваются даже детали с запасом прочности. Разница между плановой заменой и аварией сводится к тому, знает ли экипаж, где у машины слабые места и что проверять каждую смену.

Буровое оборудование собрано из десятков узлов и агрегатов, и отказ одного останавливает всю цепочку. Разрушился карданный вал — станок встал целиком: насосы остановились, вместе с ними ушли все операции. Причина обычно одна из двух: халатность бурового экипажа либо неоригинальные детали. К этому добавляется третье — у каждой запасной части есть свой ресурс, и рано или поздно он заканчивается.

Ниже — три узла, которые чаще других попадают в заявки на ремонт.

1. Главный насос

Аксиально-поршневой насос нагнетает рабочее давление от 3000 до 4500 psi и управляется электроникой через клапан с катушкой. От него зависит почти всё, что делает станок: передвижение, подача, само бурение.

Основные причины износа

Новый насос чаще всего убивают в первый же день. Его ставят на машину, не залив внутрь гидравлическое масло и не развоздушив, — насос запускается на воздухе и получает задиры ещё до первой скважины. После установки давление положено проверить и при необходимости отрегулировать по паспорту.
Вторая типичная история — накрутка давления. Машинист поднимает его выше паспортного, рассчитывая прибавить проходку. Поршневая группа срабатывается за долю от заявленного ресурса, а следом сыпется и остальное буровое оборудование: долото, цилиндры, бортовые редукторы, гидромоторы.

Что происходит в первую очередь:

• Появляются задиры и износ поршневой группы
• Утечка по уплотнению и падение давления

Отказ клапана и катушки управления

Ресурс насоса складывается из простых вещей: работа без превышения давления, замена фильтров по регламенту и сезонная замена гидравлической жидкости — зимняя и летняя вязкости не взаимозаменяемы. Если пошла течь по уплотнению, комплект уплотнений в разы дешевле нового насоса и меняется за несколько часов против нескольких дней капремонта.

При подборе замены разница видна на ресурсе. Запчасти завода-изготовителя выполнены по конструкторским допускам: уплотнение держит паспортное давление весь срок службы узла, а деталь садится на посадочное место без подгонки. Безымянный аналог начинает течь по уплотнению раньше срока и выдаёт заниженное давление. Поэтому оригинальные запчасти Atlas Copco Epiroc для буровых установок Atlas Copco и Epiroc подбирают строго по каталожному номеру — внешнее сходство корпуса и присоединительных размеров ничего не гарантирует. Полиуретан и резинометаллические уплотнения при этом работают там, где обычная резина плывёт от температуры и абразива, — для тяжёлых условий берут их.

2. Гидравлические цилиндры подачи

Гидроцилиндры подают и поднимают бурильную колонну и создают осевое усилие на долото. Шток ходит через сальниковое уплотнение тысячи раз за смену. Царапина на хромировании глубиной в доли миллиметра режет манжету за несколько циклов — дальше течь масла и падение усилия на долоте.

Основные проблемы гидравлики

Основная причина отказов — грязь в рабочей жидкости. Пыль, песок и металлическая стружка идут по всему контуру, режут уплотнения и оставляют борозды на зеркале цилиндра.

Что происходит в первую очередь:

• Задиры и царапины на штоке
• Течь масла через сальниковую группу
• Люфт в направляющих втулках

Фильтры в гидробаке меняют по регламенту, а чистоту масла проверяют анализом пробы. Подтёк под цилиндром — повод останавливаться сразу: масло уходит из системы, усилие падает, а разлив на площадке добавляет к счёту за ремонт ещё и экологический штраф. Ремкомплект восстанавливает герметичность за смену.

Если зеркало цилиндра уже в бороздах, ремкомплект не спасёт — здесь выгоднее взять цилиндр в сборе. Хромовое покрытие на новом штоке проверяют на просвет и на ощупь: оно должно быть ровным, без сколов, матовых пятен и следов инструмента. От состояния гидравлики зависит точность подачи бурильной колонны и безопасность оператора у пульта.

3. Подшипники качения и скольжения

Подшипники держат вращение всех ключевых узлов — от шпинделя ротора до валов. Радиальные и осевые нагрузки приходят одновременно, часто на пределе паспортных значений. Появившийся люфт разбивает посадочное место вала, и замена подшипника превращается в перепрессовку или замену вала целиком, а установка всё это время стоит.

Причины преждевременного выхода из строя

Чаще всего дело в смазке: её либо мало, либо в неё попала грязь. Пыль с влагой превращают смазку в абразивную пасту, которая стирает дорожки качения изнутри корпуса. Добавляют ударные нагрузки при спуско-подъёмных операциях — резкая посадка колонны бьёт прямо по телам качения.

Что происходит в первую очередь:

• Выкрашивание рабочих поверхностей
• Разрушение сепараторов и тел качения
• Перегрев из-за трения

Смазка по графику продлевает ресурс дешевле любого другого способа — при условии, что её не откладывают до появления шума. Марку берут ту, что указана в руководстве: смеси с разной загустительной основой сворачиваются и перестают держать плёнку. Гул, хруст или новая вибрация — останавливайте узел на диагностику, пока подшипник не утянул за собой вал.

Для запылённых площадок берут закрытые модели: они не требуют частой перенабивки, и грязь не попадает внутрь. Посадочные места перед установкой протирают и проверяют на задиры — подшипник, посаженный на забитое место, разбивается за считаные часы работы.

Профилактика: рабочий минимум

Все три узла объединяет одно: они почти никогда не отказывают внезапно. Насос теряет давление, шток начинает потеть маслом, подшипник гудит. Между первым признаком и остановкой проходит от нескольких смен до пары недель — этого времени хватает, чтобы заказать деталь и заменить её планово.

• Ежесменно: давление на манометре насоса, подтёки под гидроцилиндрами, посторонний шум и вибрация в районе ротора.
• По регламенту производителя: смазка подшипников, замена фильтров в гидробаке, анализ пробы масла, комплект уплотнений насоса.
• В ЗИП на площадке: ремкомплект поршневой группы и уплотнений, клапаны и катушки управления, валы, строкеры в сборе, манжеты и сальники гидроцилиндров, подшипники самых нагруженных валов.

Ремонт любого из трёх узлов укладывается в смену-две. Всё остальное время машина стоит из-за ожидания детали, и именно эта часть простоя сокращается заранее — планированием замен по ресурсу, а не по факту поломки.

Об авторе

Степан Карев, эксперт по оригинальным запчастям Atlas Copco. Бывший оператор БУ со стажем 8 лет: работал на тех самых установках, к которым сегодня подбирает комплектующие. Знает оригинал изнутри — отличит подделку по одному виду.