Válvulas de mina de carvão: a arte do controle de precisão da tolerância ao nível de mícrons e transformação humana

No complexo ambiente das minas de carvão, as válvulas, como os principais componentes do controle de fluidos, assumem a importante missão de regulamentar a pressão, cortar a mídia e garantir a segurança. O rigor de seu conceito de design e processo de fabricação determina diretamente a segurança e a eficiência da produção de minas. Tomando a válvula de mina de carvão orientada a roda manual como exemplo, o design de seu mecanismo operacional e a estrutura de vedação busca precisão e equilíbrio como um equilíbrio judicial, convertendo a mão-de-obra em controle no nível do milímetro do disco da válvula através da transmissão mecânica, enquanto a depuração correspondente do par de vedação segue a lei de tolerância ao nível microns. Qualquer desvio leve pode desencadear uma reação em cadeia e levar ao colapso de todo o sistema de pressão.

O design da roda de mão de Válvulas de mina de carvão é essencialmente para converter a força física do operador em movimento linear ou rotacional do disco da válvula através de uma estrutura mecânica. Quando o operador gira o rodas da mão no sentido anti -horário, a estrutura do raio da roda manual transmite torque para a porca da válvula, e a haste da válvula produz deslocamento axial ou movimento rotacional sob a ação do par rosqueado. Durante esse processo, o tamanho, o material e a taxa de transmissão da roda manual são calculados com precisão: o número de raios geralmente não é superior a 6 para evitar a concentração de tensão; A superfície da borda deve ser lisa e livre de bordas afiadas para evitar arranhões durante a operação; A conexão entre a porca do volante e a haste da válvula usa ajuste rosqueado de alta resistência para garantir a confiabilidade da transmissão de torque.

Como o meio de transmissão entre o volante e o disco da válvula, a haste da válvula deve ser projetada para levar em consideração a força e a flexibilidade. Sob alta pressão, a haste da válvula deve suportar os efeitos duplos de pressão média e atrito, por isso é frequentemente feita de aço de liga de alta resistência e a superfície é nitreada ou cromada para melhorar a resistência ao desgaste. Existem várias maneiras de conectar o haste da válvula e o disco da válvula, incluindo conexão com rosca, conexão ou soldagem, mas não importa qual a forma, é necessário garantir que os erros de coaxialidade e verticalidade sejam controlados dentro da faixa de mícrons para evitar a deflexão ou o interrupção durante o movimento do disco da válvula.

O desempenho de vedação das válvulas de mina de carvão é o seu principal indicador, e a folga correspondente do par de vedação é a chave para determinar esse desempenho. O par de vedação é geralmente composto da superfície de vedação do disco da válvula e da superfície da vedação da sede da válvula, e os dois precisam formar um contato metal-metal apertado ou contato suave de vedação no estado fechado. Tomando vedação dura de metal como exemplo, é necessário que a planicidade da superfície de vedação seja superior a 0,0009 mm, e a rugosidade da superfície deve atingir Ra≤0,2 mícrons (materiais duros) ou Ra≤0,4 microns (materiais macios). Esse requisito de precisão significa que, se a superfície de vedação estiver aumentada para o tamanho de um campo de futebol, sua superfície desigual não deve exceder o diâmetro de um cabelo.

O design da folga do ajuste do par de vedação precisa levar em consideração a pressão, a temperatura e a corrosividade do meio. Sob condições de alta diferença de pressão, uma lacuna muito grande causará vazamento médio e até causará vibração e erosão do disco da válvula; Embora uma lacuna muito pequena possa causar falha de vedação devido à expansão térmica ou à bloqueio de partículas. Portanto, a banda de tolerância do par de vedação geralmente é estritamente limitada a ± 10 mícrons e é alcançada através de processos como moagem e polimento. Além disso, a seleção de material do par de vedação também é crucial. Por exemplo, a superfície de vedação com superfície de liga de estreita pode melhorar significativamente a resistência ao desgaste e a resistência à corrosão, enquanto os preenchimentos de politetrafluoroetileno ou grafite são adequados para a baixa pressão ou meios não corrosivos.

Se a liberação de ajuste do par de vedação exceder a tolerância ao projeto, as consequências serão catastróficas. Nas minas de carvão, o meio misto de gás, poeira de carvão e água tem requisitos extremamente altos para a vedação de válvulas. Uma vez que a vedação falha, o meio de alta pressão pode vazar através da lacuna para a área de baixa pressão, causando desequilíbrio de pressão. Por exemplo, no sistema de extração de gás, o vazamento da válvula pode causar acúmulo de gás. Quando a concentração exceder o limite de segurança, o sistema cortará automaticamente a fonte de gás e até aciona um alarme de incêndio; No sistema de suporte hidráulico, o vazamento fará com que a força de suporte do suporte diminua, causando o risco de colapso do telhado.

Além disso, tolerâncias não controladas também podem acelerar o desgaste e a corrosão das válvulas. Sob a ação da alta diferença de pressão, as partículas no meio podem ser incorporadas na lacuna de vedação, formando "desgaste abrasivo" e expandindo ainda mais o tamanho do espaço; Enquanto o meio corrosivo pode corroer diretamente a superfície de vedação e destruir seu acabamento superficial. Esse ciclo vicioso acabará por levar a uma falha completa da válvula, forçando a mina a interromper a produção para manutenção, causando enormes perdas econômicas e riscos de segurança.

Para garantir que a tolerância do par de vedação esteja sempre dentro da faixa controlável, as válvulas de mina de carvão precisam ser mantidas e monitoradas regularmente. A manutenção inclui: verificando o desgaste da superfície de vedação, moendo e reparando quando necessário; substituindo a embalagem envelhecida ou o O-rings; e verificando a reta e a coaxialidade da haste da válvula. Os métodos de monitoramento incluem: Usando testes ultrassônicos para detectar rachaduras na superfície de vedação; verificando a vedação da válvula através do teste de pressão; e usando análise de vibração para avaliar o movimento do disco da válvula.

Com o desenvolvimento da tecnologia inteligente, algumas válvulas de minas de carvão integraram sistemas de monitoramento on-line, que podem fornecer feedback em tempo real sobre as alterações de lacunas e o vazamento médio do par de vedação. Por exemplo, ao instalar sensores de pressão e sensores de deslocamento dentro do corpo da válvula, o sistema pode calcular automaticamente a taxa de compressão e vazamento do par de vedação e emitir um aviso precoce quando o limite for excedido. Este modo de manutenção ativo melhora significativamente a confiabilidade da válvula e estende sua vida útil.