Behebung des abnormalen Verschleißes von Kugelhähnen in der Zellstofftransportleitung

Unsere Kunden in Regionen wie Niederschlesien, Polen, stoßen bei ihren Bergbau- und Aufbereitungsbetrieben häufig auf Schwierigkeiten, wenn es darum geht, Schlämme mit hohem Feststoffgehalt effizient und zuverlässig zu fördern. Unter diesen ist das Kugelhahnventil als Schlüsselkomponente zur Steuerung im Rohrleitungssystem, dessen Leistung direkt die Kontinuität der Produktion und die Wartungskosten beeinflusst. Die scharfen Mineralpartikel in der Schlämme, die hohe Durchflussrate und die potenzielle Korrosivität haben jedoch zu schweren abnormalen Verschleißproblemen bei herkömmlichen Kugelhahnventilen mit Metallsitzen geführt, die sich in erhöhter interner Leckage, erhöhtem Öffnungs- und Schließdrehmoment und sogar schnellem Ausfall äußern.

Der Verschleiß von pneumatischen Keramikkugelhahnventilen verursacht durch die Schlammbedingungen

Der Schlamm ist keine homogene Flüssigkeit, sondern eine Zweiphasenmischung aus Feststoff und Flüssigkeit. Die Beschädigung der Ventile resultiert hauptsächlich aus zwei Faktoren:

1. Abrasion
   • Wenn harte Partikel wie Quarz und metallische Mineralien unter hohem Druck durch das Ventil strömen, üben sie mikroskopische Schneid- und Schabeffekte auf die Dichtfläche (die Kugel und der Ventilsitz) aus. Der PTFE-Weichdichtungsventilsitz oder die gewöhnliche gehärtete Metalloberfläche werden schnell zerkratzt, wodurch die Dichtlinie beschädigt und die Dichtung versagt, was zu interner Leckage führt.
2. Erosion und Verschleiß
   • An den Stellen, an denen die Durchflussrate reduziert wird oder die Richtung ändert, prallen die Hochgeschwindigkeitspartikel kontinuierlich auf bestimmte Bereiche im Ventilkörper, was zu lokalem Materialverlust und einer Verringerung der Wandstärke führen kann. Dies kann schließlich zu einem Risiko von Gehäuseleckagen führen.

Kernlösung

Der Schlüssel zur Lösung des abnormalen Verschleißes liegt darin, die Härte der durchströmenden Komponenten weit größer zu machen als die der abrasiven Partikel.

1. Materialien der durchströmenden Komponenten: von Metallen bis zu Hochleistungskeramiken
   • Einsatz von strukturellen Keramikauskleidungen und Keramikkugeln. Zum Beispiel die Herstellung von Kugeln, Ventilsitzen und inneren Ventilauskleidungen aus reinem Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliziumkarbid (SiC) mit einer Reinheit von >99%. Diese Keramikmaterialien haben eine Rockwellhärte (HRA) von bis zu 80-90, was deutlich höher ist als die Härte der meisten harten Partikel, wodurch der Verschleiß von "Komponentenverschleiß" zu "Verschleiß durch das Medium selbst" umgewandelt wird. Dies gewährleistet, dass die geometrische Genauigkeit des Dichtungspaares über einen langen Betriebszeitraum erhalten bleibt und löst grundlegend den durch Verschleiß verursachten Ausfall.
2. Optimierung der Ventilstruktur für Schlammprozessbedingungen
   • Sicherstellen, dass der Durchflusskanal bei geöffnetem Ventil im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser der Rohrleitung übereinstimmt, wodurch das Risiko von Partikelansammlungen und Verstopfungen reduziert wird.
   • Um die mögliche Ansammlung von Schlamm auf der Oberfläche der Ventilkugel zu überwinden, die zu Öffnungs- und Schließwiderstand führen kann, sollte ein pneumatischer Stellantrieb mit ausreichendem Drehmoment und einem Sicherheitsfaktor (normalerweise das 1,5- bis 2-fache des berechneten Drehmoments) konfiguriert werden. Darüber hinaus ist sicherzustellen, dass seine Lebensdauer (z. B. 1.000.000 Zyklen) den Anforderungen des häufigen Schaltvorgangs des Entstaubungssystems entspricht.

Für die polnische Bergbauindustrie kann das Unternehmen durch die Einführung einer verschleißfesten Kugelhahnventillösung mit Kerntechnologie auf Basis vollständig keramischer Durchflusskomponenten, einer für den Mineralien-Schlamm optimierten Struktur und einem passenden Schwerlast-Stellantrieb die Lebensdauer von Schlüsselventilen erheblich verlängern und die Gesamtkosten für ungeplante Ausfallzeiten und häufige Ventilwechsel reduzieren.