Kolgruvventiler: Konsten för precisionskontroll av mikronivå tolerans och mänsklig transformation

I den komplexa miljön i kolgruvor genomför ventiler, som kärnkomponenterna i vätskekontroll, det viktiga uppdraget att reglera tryck, skära av media och säkerställa säkerhet. Rigorationen i dess designkoncept och tillverkningsprocess bestämmer direkt säkerheten och effektiviteten i gruvproduktionen. Genom att ta den handhjulsdrivna kolgruvventilen som ett exempel, utformningen av dess driftsmekanism och tätningsstruktur strävar efter precision och balans som en rättslig balans, omvandlar människokontroll till millimeternivå kontroll av ventilskivan genom mekanisk överföring, medan den matchande clearance av tätningsparet följer mikron-nivå-toleranslagen. Varje liten avvikelse kan utlösa en kedjereaktion och leda till kollaps av hela trycksystemet.

Handhjulsdesignen av kolgruvventiler är i huvudsak att konvertera operatörens fysiska styrka till linjär eller rotationsrörelse av ventilskivan genom en mekanisk struktur. När operatören roterar handhjulet moturs, överför talningsstrukturen på handhjulet vridmoment till ventilstammuttern, och ventilstammen producerar axiell förskjutning eller rotationsrörelse under verkan av det gängade paret. Under denna process beräknas storleken, material- och transmissionsförhållandet för handhjulet exakt: antalet ekrar är vanligtvis högst 6 för att undvika spänningskoncentration; Rimytan måste vara slät och fri från vassa kanter för att förhindra repor under drift; Anslutningen mellan handhjulsmuttern och ventilstammen använder höghållfast gängad passning för att säkerställa tillförlitligheten för vridmomentöverföring.

När transmissionsmediet mellan handhjulet och ventilskivan måste ventilstammen vara utformad för att ta hänsyn till både styrka och flexibilitet. Under högt tryck måste ventilstammen tåla de dubbla effekterna av medelstora tryck och friktion, så den är ofta tillverkad av högstyrka legeringsstål, och ytan är nitrerad eller krompläterad för att förbättra slitstyrkan. Det finns olika sätt att ansluta ventilstammen och ventilskivan, inklusive gängad anslutning, nyckelanslutning eller svetsning, men oavsett vilken form är det nödvändigt att säkerställa att koaxialiteten och vertikalitetsfel styrs inom mikronområdet för att undvika avböjning eller fastnat under ventilskivrörelsen.

Tätningsprestanda för kolgruvventiler är dess kärnindikator, och matchningsavståndet för tätningsparet är nyckeln till att bestämma denna prestanda. Tätningsparet består vanligtvis av ventilskivtätningsytan och ventilsätets tätningsyta, och de två måste bilda en tät metallmetallkontakt eller mjuk tätningskontakt i det stängda tillståndet. Genom att ta metallhårdtätning som ett exempel krävs planheten på tätningsytan inte mer än 0,0009 mm, och ytråheten måste nå RA≤0,2 mikron (hårda material) eller RA≤0,4 mikron (mjuka material). Detta precisionskrav innebär att om tätningsytan förstoras till storleken på en fotbollsplan, får dess yta ojämnhet inte överstiga hårets diameter.

Utformningen av passningsavståndet för tätningsparet måste ta hänsyn till mediets tryck, temperatur och korrosivitet. Under förhållanden med hög tryckskillnad kommer ett för stort gap att orsaka medium läckage och till och med orsaka vibrationer och erosion av ventilskivan; Även om ett för litet gap kan orsaka tätningsfel på grund av termisk expansion eller partikelstoppning. Därför är toleransbandet för tätningsparet vanligtvis strikt begränsat till ± 10 mikron och uppnås genom processer som slipning och polering. Dessutom är materialvalet av tätningsparet också avgörande. Till exempel kan tätningsytan med stellitlegeringsytor avsevärt förbättra slitbeständighet och korrosionsbeständighet, medan polytetrafluoroetylen eller grafitfyllmedel är lämpliga för lågt tryck eller icke-frätande media.

Om passningsavståndet för tätningsparet överskrider designtoleransen kommer konsekvenserna att vara katastrofala. I kolgruvor har det blandade mediet av gas, koldamm och vatten extremt höga krav för tätning av ventiler. När tätningen misslyckas kan högtrycksmediet läcka genom gapet till lågtrycksområdet, vilket orsakar tryckobalans. I gasuttagssystemet kan till exempel ventilläckage orsaka gasansamling. När koncentrationen överskrider säkerhetsgränsen kommer systemet automatiskt att avbryta gaskällan och till och med utlösa ett brandlarm; I det hydrauliska stödsystemet kommer läckage att få stödkraften för stödet att minska, vilket orsakar risken för takkollaps.

Dessutom kan okontrollerade toleranser också påskynda ventilernas slitage och korrosion. Under verkan av högtrycksskillnad kan partiklar i mediet vara inbäddade i tätningsgapet, bilda "slipslitage" och ytterligare utvidga gapstorleken; Medan frätande media kan direkt erodera tätningsytan och förstöra ytfinishen. Denna onda cykel kommer så småningom att leda till fullständigt misslyckande i ventilen, vilket tvingar gruvan att stoppa produktionen för underhåll, vilket orsakar enorma ekonomiska förluster och säkerhetsrisker.

För att säkerställa att toleransen för tätningsparet alltid ligger inom det kontrollerbara intervallet måste kolgruvventiler upprätthållas och övervakas regelbundet. Underhåll inkluderar: Kontrollera slitaget på tätningsytan, slipning och reparation vid behov; ersätta åldrande förpackning eller O-ringar; och kontrollera rakheten och koaxialiteten på ventilstammen. Övervakningsmetoder inkluderar: Användning av ultraljudstest för att upptäcka sprickor på tätningsytan; verifiera tätningen av ventilen genom trycktestning; och använda vibrationsanalys för att utvärdera ventilskivans rörelse.

Med utvecklingen av intelligent teknik har vissa kolgruvventiler integrerat övervakningssystem på nätet, som kan ge feedback i realtid på gapförändringarna och medium läckage av tätningsparet. Genom att installera trycksensorer och förskjutningssensorer inuti ventilkroppen kan till exempel systemet automatiskt beräkna kompressions- och läckhastigheten för tätningsparet och utfärda en tidig varning när tröskeln överskrids. Detta aktiva underhållsläge förbättrar ventilens tillförlitlighet och förlänger sin livslängd.