Valves de mine de charbon: l'art du contrôle de précision de la tolérance au niveau micron et de la transformation humaine

Dans l'environnement complexe des mines de charbon, les vannes, en tant que composants centraux du contrôle des liquides, entreprennent la mission importante de régulation de la pression, de couper les supports et d'assurer la sécurité. La rigueur de son concept de conception et de son processus de fabrication détermine directement l'innocuité et l'efficacité de la production de mines. Prenant l'exemple de la vanne de mine de charbon à volonté de main, la conception de son mécanisme de fonctionnement et de sa structure d'étanchéité poursuit la précision et l'équilibre comme un équilibre judiciaire, convertissant la main-d'œuvre en un contrôle au niveau millimétrique du disque de valve par la transmission mécanique, tandis que la clairance correspondante de la paire d'étanchéité suit la loi de tolérance au niveau micron. Toute légère déviation peut déclencher une réaction en chaîne et conduire à l'effondrement de l'ensemble du système de pression.

La conception du roue à main de vannes de mine de charbon est essentiellement pour convertir la résistance physique de l'opérateur en mouvement linéaire ou rotationnel du disque de soupape à travers une structure mécanique. Lorsque l'opérateur fait pivoter le volant dans le sens antihoraire, la structure de la parole du coup de main transmet le couple à l'écrou de la tige de soupape et la tige de soupape produit un déplacement axial ou un mouvement de rotation sous l'action de la paire filetée. Au cours de ce processus, la taille, le matériau et le rapport de transmission du volant sont calculés avec précision: le nombre de rayons ne dépasse généralement pas 6 pour éviter la concentration de contrainte; La surface de la jante doit être lisse et exempte de bords tranchants pour éviter les rayures pendant le fonctionnement; La connexion entre l'écrou du roue à main et la tige de soupape utilise un ajustement fileté à haute résistance pour assurer la fiabilité de la transmission de couple.

Comme le milieu de transmission entre le volant et le disque de soupape, la tige de soupape doit être conçue pour prendre en compte la résistance et la flexibilité. Sous haute pression, la tige de soupape doit résister aux deux effets de la pression et de la friction moyennes, il est donc souvent en acier en alliage à haute résistance, et la surface est nitride ou chromée pour améliorer la résistance à l'usure. Il existe différentes façons de connecter la tige de la soupape et le disque de soupape, y compris la connexion filetée, la connexion ou le soudage des clés, mais quelle que soit la forme, il est nécessaire de garantir que les erreurs de coaxialité et de verticalité sont contrôlées dans la plage de micron pour éviter la déviation ou le brouillage pendant le mouvement du disque de valve.

Les performances d'étanchéité des vannes de mine de charbon sont son indicateur de base, et la clairance correspondante de la paire d'étanchéité est la clé pour déterminer ces performances. La paire d'étanchéité est généralement composée de la surface d'étanchéité du disque de soupape et de la surface d'étanchéité du siège de soupape, et les deux doivent former un contact métal-métal serré ou un contact d'étanchéité doux à l'état fermé. Prenant l'exemple du joint dur métallique, la planéité de la surface d'étanchéité ne doit pas dépasser 0,0009 mm, et la rugosité de surface doit atteindre RA≤0,2 microns (matériaux durs) ou RA≤0,4 microns (matériaux mous). Cette exigence de précision signifie que si la surface d'étanchéité est agrandie à la taille d'un terrain de football, sa surface inégale ne doit pas dépasser le diamètre d'un cheveux.

La conception de la dégagement d'ajustement de la paire d'étanchéité doit prendre en compte la pression, la température et la corrosivité du milieu. Dans des conditions de différence de pression à haute pression, un écart trop important entraînera des fuites moyennes et provoquera même des vibrations et de l'érosion du disque de soupape; Bien qu'un écart trop petit peut provoquer une défaillance du joint en raison d'une expansion thermique ou d'un brouillage de particules. Par conséquent, la bande de tolérance de la paire d'étanchéité est généralement strictement limitée à ± 10 microns et est réalisée par des processus tels que le broyage et le polissage. De plus, la sélection des matériaux de la paire d'étanchéité est également cruciale. Par exemple, la surface d'étanchéité avec un surfaçage en alliage stellite peut améliorer considérablement la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion, tandis que les charges polytétrafluoroéthylène ou graphite conviennent à une basse pression ou à des milieux non corrosifs.

Si la clairance d'ajustement de la paire d'étanchéité dépasse la tolérance de conception, les conséquences seront catastrophiques. Dans les mines de charbon, le milieu mélangé de gaz, de la poussière de charbon et de l'eau a des exigences extrêmement élevées pour le scellement des vannes. Une fois le sceau échoué, le milieu à haute pression peut s'échapper par l'espace vers la zone à basse pression, provoquant un déséquilibre de pression. Par exemple, dans le système d'extraction du gaz, les fuites de valve peuvent provoquer une accumulation de gaz. Lorsque la concentration dépasse le seuil de sécurité, le système coupe automatiquement la source de gaz et déclenchera même une alarme incendie; Dans le système de soutien hydraulique, les fuites entraîneront une diminution de la force de soutien du support, provoquant le risque d'effondrement du toit.

De plus, des tolérances incontrôlées peuvent également accélérer l'usure et la corrosion des valves. Sous l'action d'une différence de haute pression, les particules dans le milieu peuvent être intégrées dans l'espace d'étanchéité, formant une «usure abrasive» et en élargissant davantage la taille de l'espace; tandis que les milieux corrosifs peuvent éroder directement la surface d'étanchéité et détruire sa finition de surface. Ce cycle vicieux entraînera éventuellement une défaillance complète de la valve, forçant la mine à arrêter la production pour l'entretien, provoquant d'énormes pertes économiques et des risques de sécurité.

Pour s'assurer que la tolérance de la paire d'étanchéité est toujours dans la plage contrôlable, les vannes de mine de charbon doivent être maintenues et surveillées régulièrement. L'entretien comprend: la vérification de l'usure de la surface d'étanchéité, le broyage et la réparation si nécessaire; remplacement de l'emballage vieilli ou des joints toriques; et vérifier la rectitude et la coaxialité de la tige de soupape. Les méthodes de surveillance comprennent: l'utilisation de tests à ultrasons pour détecter les fissures sur la surface d'étanchéité; vérification de l'étanchéité de la valve par des tests de pression; et en utilisant une analyse des vibrations pour évaluer le mouvement du disque de soupape.

Avec le développement de la technologie intelligente, certaines vannes de mine de charbon ont intégré des systèmes de surveillance en ligne, qui peuvent fournir des commentaires en temps réel sur les changements d'écart et une fuite moyenne de la paire d'étanchéité. Par exemple, en installant des capteurs de pression et des capteurs de déplacement à l'intérieur du corps de la vanne, le système peut calculer automatiquement le taux de compression et de fuite de la paire d'étanchéité et émettre un avertissement précoce lorsque le seuil est dépassé. Ce mode de maintenance actif améliore considérablement la fiabilité de la valve et prolonge sa durée de vie.