حل التشغيل الدقيق للصمامات الكروية الصناعية ذات الفلنكات الكبيرة القطر

في مجالات الصناعة الكيميائية للوقود الحجري ونقل الأنابيب ذات الضغط الفائق، فإن دقة سطح الختم لصفيحة البوابة في صمام البوابة العالي الضغط المصنوع من فولاذ الكروم-الموليبدنيوم (A105N، F91) بقطر Φ 200-500 مم (ويتطلب تسطيحاً ≤ 0.015 مم/100 مم، وخشونة Ra ≤ 0.6 ميكرومتر)، بالإضافة إلى تماثل المحور بين غرفة الصمام والشفة (≤ 0.025 مم)، تحدد بشكل مباشر أداء الختم تحت الضغط — حيث يحتاج هذا النوع من الصمامات إلى تحمل ضغط عالٍ يصل إلى 42 ميجا باسكال ودرجة حرارة عالية تصل إلى 350 ℃ لفترة طويلة. وإذا لم تكن دقة التشغيل مطابقة للمواصفات، فإن معدل تسرب الوسط (مثل غاز التخليق من الفحم إلى الأوليفين) سيتجاوز 0.001٪ المحدد في المعيار API 602، مما يؤدي إلى تآكل المعدات أو مخاطر أمنية. وعندما يقوم أحد مصنّعي الصمامات الراقية المحليين بتصنيع هذا النوع من صمامات البوابة، فإنه يواجه عقبة تقنية تقليدية: فهو يحتاج إلى المرور بثلاث مراحل: "خرطة خشنة لغرفة الصمام على مخرطة أفقية → طحن دقيق لسطح ختم البوابة باستخدام ماكينة طحن رأسية → حفر ثقوب براغي الشفة باستخدام ماكينة حفر ذراع روكربت". وتؤدي عملية التثبيت المتعددة إلى تجاوز تماثل المحور بين غرفة الصمام والشفة 0.05-0.07 مم، وخطأ التسطيح في سطح ختم البوابة يتراوح بين 0.03-0.05 مم، ويبلغ معدل نجاح اختبار الضغط للمنتج 88٪ فقط؛ كما أن فولاذ الكروم-الموليبدنيوم (F91) يحتوي على نسبة عالية من الكروم وقوة عالية عند درجات الحرارة العالية، وبالتالي تكون نسبة اهتراء الأداة أثناء القص 2.5 مرة مقارنة بالفولاذ الكربوني العادي، ويكون عمر أداة السبائك الصلبة 25-30 قطعة/شفرة فقط، وتتجاوز تكلفة أدوات القطع لكل صمام 320 يوان صيني؛ كما أن دورة التشغيل لكل قطعة تصل إلى 50 دقيقة، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات "التوصيل بدورة قصيرة" في مشاريع الصناعة الكيميائية للوقود الحجري.
للتغلب على الصعوبات، قامت الشركة بطرح مخرطة عمودية رقمية تحكم (CNC) من طراز Shenyang Machine Tool CK525 وبناء نظام معالجة مخصص لصمامات البوابة يجمع بين 'التكيف مع المواد الصعبة التصنيع + التحكم الدقيق في الختم العالي الضغط'. تعتمد المعدات على هيكل سرير مصنوع من حديد الزهر عالي القوة بشكل كتلة واحدة (بسماكة جدار صب 80 مم)، وقد خضع لعملية إزالة إجهاد مزدوجة تشمل 'التقديم الطبيعي لمدة 12 شهرًا + الإهالة الاهتزازية لمدة 72 ساعة'. بالاشتراك مع تصميم الوسائد المنزلقة ذات الشكل الصندوقي وقضبان الدليل الهيدروستاتيكية ذات الدعم بأربع نقاط، تم تحسين توزيع الصلابة من خلال تحليل العناصر المحدودة. وتصل صلابة القطع الشعاعي إلى 38 كيلو نيوتن/مم، ما يمكنها من تحمل مستقر للقوة الشعاعية البالغة 22 كيلو نيوتن أثناء قطع فولاذ الكروم-الموليبدنوم؛ ومجهزة بنظام التحكم الرقمي Fanuc 31i-B5 ونظام تحكم مغلق بالكامل باستخدام مسطرة شريطية شبكية (بدقة 0.01 مايكرومتر)، مما يحقق دقة موضعية تبلغ ±0.008 مم ودقة تكرار موضعية تبلغ ±0.005 مم، لتتطابق بدقة مع متطلبات التحمل من المستوى H6 لسطح الختم البوابي. استجابةً لخصائص مقاومة الحرارة العالية والتصلب الناتج عن التشغيل السهل لفولاذ الكروم-الموليبدنوم، تم تزويد المعدات بمحور دوران مبرد داخلي عالي الضغط (ضغط التبريد 1.8 ميجا باسكال، ومعدل تدفق 45 لتر/دقيقة) وأدوات قطع من مكعب نيتريد البورون الحبيبي فائق النعومة (بصلابة HV3200، ومقاومة للتآكل عند درجات الحرارة العالية تحسنت بنسبة 40%)، بالاقتران مع تقنية 'التبريد المساعد بضباب الزيت منخفض الحرارة' (حيث يتم التحكم بدرجة حرارة منطقة القطع بحيث تبقى أقل من 60 مئوية)، بهدف كبح انهيار حافة الأداة وتكوين الشظايا بكفاءة.

سيناريوهات استخدام العميل
من حيث الابتكار التكنولوجي، حقق المعدات تقدماً كبيراً في مجال "التشغيل الدقيق لصمامات البوابة العالية الضغط بعملية تشغيل واحدة": حيث تم دمج مكبس هيدروليكي رباعي الفك قطره Φ 750 مم (قوة إطباق تصل إلى 100 كيلو نيوتن، مناسبة لأجسام الصمامات من Φ 200 إلى 500 مم)، وبرج خدمة مكوّن من 8 محطات (زمن تغيير الأداة 1.4 ثانية)، ووحدة حفر وتجريد شعاعية تعمل بالطاقة، مما يمكنها من إتمام عملية الحفر الدقيقة لغرفة الصمام (استدارية ≤ 0.006 مم)، والدوران الدقيق لسطح الختم العاكس للوح البوابة (باستخدام عملية "السرعة الخطية الثابتة + التغذية الدقيقة"، السرعة الخطية 80-120 م/دقيقة، عمق القطع الخلفي 0.03-0.05 مم، استوائية ≤ 0.012 مم/100 مم)، والدوران الدقيق لوجه الشفافة (استوائية ≤ 0.018 مم)، بالإضافة إلى حفر وتجريد 8-16 فتحة براغي شفاط الصمام (دقة الموضع ≤ 0.018 مم) دفعة واحدة. 0.08 مم، ومطابقة لمعيار API 602 الخاص بتوازي فتحات براغي الصمامات). استجابةً للطلب على تحقيق "تأثير مرآة عالي الدقة" على سطح الختم للوح البوابة، اعتمدنا بشكل ابتكاري عملية "التشغيل الدقيق التدريجي متعددة المرور": تقوم المرورة الأولى بإزالة 70٪ من الكم الزائد، وتقوم المرورة الثانية بتعديل أخطاء الشكل والموقع بعمق قطع خلفي مقداره 0.08 مم، بينما تحقق المرورة الأخيرة القطع العاكس بعمق قطع خلفي مقداره 0.02 مم. وبدمج هذه العملية مع مجس القياس أثناء التشغيل من شركة رينيشو (دقة القياس ± 0.0005 مم)، يتم تعويض التشوه الحراري للقطعة العاملة في الوقت الفعلي، ما يجعل خشونة سطح الختم مستقرة عند Ra0.4 ميكرومتر؛ ولتلبية متطلبات استبدال صمامات البوابة متعددة المواصفات (مثل تصنيفات ضغط PN25-PN42)، تم تزويد المعدات بـ 35 مجموعة من قوالب المعايير العملية، مما يقلل زمن الاستبدال من ساعتين تقليديتين إلى 18 دقيقة.

تجهيز خاص ثلاثي الجوانب للتشغيل الثلاثي
تتوافق نتائج التنفيذ تمامًا مع المعايير الصناعية للصمامات العالية الضغط: حيث تم تقليص دورة المعالجة لكل قطعة من 50 دقيقة إلى 26 دقيقة، وازدادت القدرة الإنتاجية اليومية من 160 وحدة إلى 280 وحدة؛ واستقرار التماثل المحوري بين غرفة الصمام والشفة لا يتجاوز 0.02 مم، ومسطحية سطح الختم للبوابة لا تتجاوز 0.012 مم/100 مم، مما يستوفي تمامًا متطلبات المواصفة API 602 "الصمام البوابي الفولاذي المدمج" والمواصفة GB/T 12234 "الصمام البوابي الفولاذي ذو الغطاء المتصل بالبراغي لصناعة النفط والغاز"؛ وارتفع معدل نجاح اختبار ضغط المنتج من 88% إلى 99.2%، وتم التحكم في معدل التسرب ليصبح أقل من 0.0008%، بما يحقق معيار شل للصناعات الكيميائية الخاص بـ"عدم التسرب"؛ كما تم تمديد عمر أدوات القطع المصنوعة من فولاذ الكروم-الموليبدنيوم (F91) بنسبة 80% (تصل إلى 45-54 قطعة/شفرة)، وتقلّص تكلفة أدوات القطع لكل صمام إلى 180 يوان صيني؛ ويُمكن للوحدة الذكية للتشغيل والصيانة المثبتة على المعدات جمع بيانات قوة القطع (بدقة ±0.5%) واهتزاز المغزل (بتردد عينة 1 كيلوهرتز) بشكل فوري، وباستخدام نموذج تنبؤ بارتداء الأداة، ارتفعت نسبة الاستخدام الشاملة للمعدات من 76% إلى 94%، وتقلّص وقت التوقف السنوي بمقدار 400 ساعة.
لقد حلّ نظام CK525 بشكل كامل مشكلة الصناعة المتمثلة في 'الصعوبة في المعالجة + الدقة العالية' بالنسبة لصمامات البوابة الفولاذية ذات الضغط العالي والمصنوعة من الكروم-الموليبدنوم. صرح المدير الفني للشركة: 'تم تطبيق صمامات البوابة الخاصة بنا بنجاح في مشاريع كيميائية فحم كبيرة النطاق مثل مشروع باوفنغ في نينغشيا ومشروع تيان يي في شينجيانغ. وليس فقط اجتزنا شهادة المورِّد العالمية من شل، بل استوفينا أيضًا المتطلبات الصارمة المتمثلة في التشغيل المستمر لمدة 8000 ساعة دون حاجة للصيانة، مما شكّل حاجزًا تقنيًا لنا في سوق قطاع الصمامات عالية الضغط'. تؤكد هذه الحالة أن مخارط الأسطوانات الرقمية (CNC) أصبحت المعدات الأساسية للتغلب على اختناقات الجودة والكفاءة في مجال تصنيع صمامات الضغط العالي من خلال التكامل العميق بين 'المعالجة المخصصة للمواد الصعبة التشكيل، والتحكم المغلق في دقة الإغلاق العالي للضغط، والتكامل الفعّال للعمليات'.