Hiilikaivoksen venttiilit: Mikronitason toleranssin ja ihmisen muutoksen tarkkuushallinnan taide

Hiilikaivoksen monimutkaisessa ympäristössä venttiilit, nesteenhallinnan ydinkomponentit, ryhtyy tärkeän tehtävän säätelemiseksi, katkaisemaan väliaineet ja turvallisuuden varmistaminen. Suunnittelukonseptin ja valmistusprosessin tiukko määrittelee suoraan kaivoksen tuotannon turvallisuuden ja tehokkuuden. Kun otetaan esimerkki käsikäsipyörävetoisesta hiilikaivoventtiilistä, sen toimintamekanismin ja tiivistysrakenteen suunnittelu pyrkii tarkkuuden ja tasapainon kuin oikeudellisen tasapainon muuntamiseen venttiililevyn millimetrin tason hallintaan mekaanisen tarttumisen avulla, kun taas tiivistysparin sovitusvälitys seuraa mikroni-tason toleranssilaki. Mahdollinen pieni poikkeama voi laukaista ketjureaktion ja johtaa koko painejärjestelmän romahtamiseen.

Käsikäyttöinen suunnittelu hiilikaivosventtiilit on olennaisesti muuntaa käyttäjän fyysinen lujuus venttiililevyn lineaariseksi tai pyörimisliikkeeksi mekaanisen rakenteen kautta. Kun operaattori kiertää käsipyörää vastapäivään, käsipyörän puherakenne välittää vääntömomentin venttiilin kantamutteriin ja venttiilin varsi tuottaa aksiaalisen siirtymän tai kiertoliikkeen kierteitetyn parin vaikutuksella. Tämän prosessin aikana käsinpyörän koko, materiaali- ja siirtosuhde lasketaan tarkasti: pintojen lukumäärä on yleensä enintään 6 stressipitoisuuden välttämiseksi; Vanteen pinnan on oltava sileä ja terävät reunat, jotka estävät naarmuja käytön aikana; Käsipyörän mutterin ja venttiilin varren välinen yhteys käyttää voimakkaasti kierteitettyä sopivuutta vääntömomentin siirron luotettavuuden varmistamiseksi.

Käsipyörän ja venttiililevyn välisen siirtoväliaineena venttiilin varsi on suunniteltava ottamaan huomioon sekä vahvuus että joustavuus. Korkean paineessa venttiilin varren on kestävä keskipaine- ja kitkan kaksoisvaikutukset, joten se on usein valmistettu erittäin lujasta seosteräksestä, ja pinta on nitroitu tai kromipinnoitettu kulunkestävyyden parantamiseksi. Venttiilin varren ja venttiililevyn yhdistämiseen on olemassa monia tapoja, mukaan lukien kierteitetty yhteys, avainyhteys tai hitsaus, mutta riippumatta siitä, missä muodossa on tarpeen varmistaa, että koaksiaalisuus- ja pystysuuntausvirheitä ohjataan mikronialueella taipumisen tai häiritsemisen välttämiseksi venttiilin levyn liikkeen aikana.

Hiilikaivoksen venttiilien tiivistymisteho on sen ydinindikaattori, ja tiivistysparin vastaava välys on avain tämän suorituskyvyn määrittämiseen. Tiivistyspari koostuu yleensä venttiililevyn tiivistyspinnasta ja venttiilin istuimen tiivistimen pinnasta, ja näiden kahden on muodostettava tiukka metallimetallikosketus tai pehmeä tiivistys kosketus suljetussa tilassa. Esimerkiksi metalli -tiivisteen ottaminen tiivistyspinnan tasaisuuden vaaditaan olevan enintään 0,0009 mm, ja pinnan karheuden on saavutettava RA≤0,2 mikronit (kovat materiaalit) tai RA≤0,4 mikronit (pehmeät materiaalit). Tämä tarkkuusvaatimus tarkoittaa, että jos tiivistyspinta on suurennettu jalkapallokentän kokoon, sen pinnan epätasaisuus ei saa ylittää hiusten halkaisijaa.

Tiivistysparin sopivuuden suunnittelun on otettava huomioon väliaineen paine, lämpötila ja syövyttävyys. Korkean paine -erojen olosuhteissa liian suuri aukko aiheuttaa keskipitkän vuodon ja aiheuttaa jopa venttiililevyn värähtelyn ja eroosion; Vaikka liian pieni aukko voi aiheuttaa tiivisteen vikaantumisen lämmön laajenemisesta tai hiukkasten häirinnästä. Siksi tiivistysparin toleranssinauha on yleensä tiukasti rajoitettu ± 10 mikroniin ja se saavutetaan prosessien, kuten hionnan ja kiillotuksen avulla. Lisäksi tiivistysparin materiaalivalinta on myös ratkaisevan tärkeää. Esimerkiksi tiivistyspinta stelliitti-seospinnoilla voi parantaa merkittävästi kulutuskestävyyttä ja korroosionkestävyyttä, kun taas polytetrafluorietyleeni- tai grafiittiautit sopivat matalapaineisiin tai ei-korroosiovälisiin väliaineisiin.

Jos tiivistysparin istuvuusväli ylittää suunnittelutoleranssin, seuraukset ovat katastrofaalisia. Hiilikaivoksissa kaasun, hiilipölyn ja veden sekoitetun väliaineen vaatimukset venttiilien tiivistämiselle. Kun tiiviste epäonnistuu, korkeapaineväliaine voi vuotaa raon läpi matalapaineiselle alueelle aiheuttaen paineen epätasapainoa. Esimerkiksi kaasunpoistojärjestelmässä venttiilin vuotaminen voi aiheuttaa kaasun kertymistä. Kun pitoisuus ylittää turvakynnyksen, järjestelmä katkaisee kaasulähteen automaattisesti ja jopa laukaisee palohälytyksen; Hydraulisessa tukijärjestelmässä vuoto aiheuttaa tuen tukivoiman vähentymisen aiheuttaen katon romahtamisen riskin.

Lisäksi hallitsemattomat toleranssit voivat myös nopeuttaa venttiilien kulumista ja korroosiota. Korkeapaineeron vaikutuksesta väliaineen hiukkaset voidaan upottaa tiivistyseroon muodostaen "hankaavan kulumisen" ja laajentaen edelleen raon koon; Vaikka syövyttävät väliaineet voivat suoraan ratkaista tiivistyspinnan ja tuhota sen pinta. Tämä noidankehä johtaa lopulta venttiilin täydelliseen epäonnistumiseen, pakottaen kaivoksen lopettamaan ylläpidon tuotannon aiheuttaen valtavia taloudellisia menetyksiä ja turvallisuusriskejä.

Jotta tiivistysparin toleranssi on aina hallittavissa oleva alueella, hiilikaivoksen venttiilit on ylläpidettävä ja valvottava säännöllisesti. Huolto sisältää: tiivistyspinnan kulumisen tarkistaminen, jauhaminen ja korjaaminen tarvittaessa; ikääntyneiden pakkausten tai O-renkaiden korvaaminen; ja venttiilin varren suoruuden ja koaksiaalisuuden tarkistaminen. Valvontamenetelmät sisältävät: ultraäänitestauksen käyttäminen tiivistyspinnan halkeamien havaitsemiseksi; Venttiilin tiivistyksen varmistaminen painetestauksen avulla; ja värähtelyanalyysin käyttäminen venttiililevyn liikkeen arvioimiseksi.

Älykäs tekniikan kehityksen myötä joillakin hiilikaivoksen venttiileillä on integroituja online-valvontajärjestelmiä, jotka voivat tarjota reaaliaikaisen palautteen tiivistysparin aukkojen muutoksista ja keskisuurista vuotoista. Esimerkiksi asentamalla paine -anturit ja siirtymäanturit venttiilin rungon sisään, järjestelmä voi automaattisesti laskea tiivistysparin puristus- ja vuototaajuuden ja antaa varhaisen varoituksen, kun kynnys on ylitetty. Tämä aktiivinen huoltotila parantaa merkittävästi venttiilin luotettavuutta ja pidentää sen käyttöikää.