Porauksen ohjaushydrauliikan kehittäminen
Pakarinen, Markus (2012)
2012
Automaatiotekniikan koulutusohjelma
Automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunta - Faculty of Automation, Mechanical and Materials Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-08-15
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201208271245
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201208271245
Tiivistelmä
Työn tarkoituksena oli löytää erilaisia hydraulijärjestelmätason ratkaisuja kallionporaus-laitteen ohjaushydrauliikan toteuttamiseen ja valita lopulta kaksi parasta toteutusvaih-toehtoa. Tarkastelukohteena oli Sandvik DT1120i- porauslaite, jossa porakoneina on korkeataajuusporakoneet (KHZ).
Teoriaosuudessa esitellään ensiksi louhintaprosessin kulku sekä Sandvik DT1120i- porauslaitteen tärkeimmät osat ja toiminta porauksen näkökulmasta. Teoriaosuuden toinen luku pitää sisällään hydraulijärjestelmän häviöiden muodostumisperiaatteet ja niitä kuvaavat yhtälöt. Tässä yhteydessä esitetään häviöiden synty ja niitä kuvaavat yh-tälöt putkistoissa, venttiileissä sekä hydraulipumpuissa, -moottoreissa ja -sylintereissä.
Seuraavaksi esitellään työn lähtökohta eli poraushydrauliikan nykyinen toteutus käyttäen esimerkkinä Sandvik DT1120i -porauslaitetta. Tähän yhteyteen on lisätty KHZ:lle ominainen porauksen hydraulijärjestelmän osa: iskutaajuuden säädön piiri. Samalla esitetään tekniset vaatimukset, joiden suunniteltujen hydraulijärjestelmätason ratkaisuvaihtoehtojen sekä niihin liittyvien komponenttien tulee toteuttaa.
Teknisten vaatimusten pohjalta suunniteltiin viisi erilaista toteutusvaihtoehtoa kan-gen pyörityksen, iskun ja syötön sekä iskutaajuuden säädön ohjaushydrauliikkaan. Näi-den yksinkertaistetut hydraulikaaviot on esitetty liitteissä 4 ja 5. Kaksi teoreettisen tar-kastelun perusteella parhaaksi valittua porauksen ohjaushydrauliikan toteutusvaihtoehtoa esitellään tarkemmin. Lisäksi tarkastellaan porauslaitteen putkistoihin liittyviä pai-nehäviöitä sekä porauksen ohjaushydrauliikan toteutusvaihtoehtoihin liittyvien venttiili-en tehohäviötä ja hydraulipumppujen hyötysuhteita. Lopuksi suoritetaan laadullinen analyysi, jonka perusteella lopulta valitaan kaksi parasta porauksen ohjaushydrauliikan toteutusvaihtoehtoa.
Tarkasteluissa havaittiin, että porauksen ohjauksen hydraulijärjestelmän häviötehoa voitaisiin vähentää jopa 12 kW valitsemalla energiatehokkaita komponentteja.
Teoriaosuudessa esitellään ensiksi louhintaprosessin kulku sekä Sandvik DT1120i- porauslaitteen tärkeimmät osat ja toiminta porauksen näkökulmasta. Teoriaosuuden toinen luku pitää sisällään hydraulijärjestelmän häviöiden muodostumisperiaatteet ja niitä kuvaavat yhtälöt. Tässä yhteydessä esitetään häviöiden synty ja niitä kuvaavat yh-tälöt putkistoissa, venttiileissä sekä hydraulipumpuissa, -moottoreissa ja -sylintereissä.
Seuraavaksi esitellään työn lähtökohta eli poraushydrauliikan nykyinen toteutus käyttäen esimerkkinä Sandvik DT1120i -porauslaitetta. Tähän yhteyteen on lisätty KHZ:lle ominainen porauksen hydraulijärjestelmän osa: iskutaajuuden säädön piiri. Samalla esitetään tekniset vaatimukset, joiden suunniteltujen hydraulijärjestelmätason ratkaisuvaihtoehtojen sekä niihin liittyvien komponenttien tulee toteuttaa.
Teknisten vaatimusten pohjalta suunniteltiin viisi erilaista toteutusvaihtoehtoa kan-gen pyörityksen, iskun ja syötön sekä iskutaajuuden säädön ohjaushydrauliikkaan. Näi-den yksinkertaistetut hydraulikaaviot on esitetty liitteissä 4 ja 5. Kaksi teoreettisen tar-kastelun perusteella parhaaksi valittua porauksen ohjaushydrauliikan toteutusvaihtoehtoa esitellään tarkemmin. Lisäksi tarkastellaan porauslaitteen putkistoihin liittyviä pai-nehäviöitä sekä porauksen ohjaushydrauliikan toteutusvaihtoehtoihin liittyvien venttiili-en tehohäviötä ja hydraulipumppujen hyötysuhteita. Lopuksi suoritetaan laadullinen analyysi, jonka perusteella lopulta valitaan kaksi parasta porauksen ohjaushydrauliikan toteutusvaihtoehtoa.
Tarkasteluissa havaittiin, että porauksen ohjauksen hydraulijärjestelmän häviötehoa voitaisiin vähentää jopa 12 kW valitsemalla energiatehokkaita komponentteja.