1. مقدمة موجزة
كتلة التوازن جزء مهم من وحدة ضخ العارضة، ووظيفتها موازنة وحدة الضخ. يتم ذلك عن طريق تقليل الفرق في الحمل المتناوب أثناء شوطي الصعود والهبوط، لأن رأس الرافعة يتحمل هذا الفرق.وزن العجلاتيؤثر وزن عمود السائل على قسم المكبس، بالإضافة إلى وزن عمود قضيب الشفط في السائل، والاحتكاك، والقصور الذاتي، والاهتزاز، والأحمال الأخرى أثناء شوط الضخ الصاعد. يستهلك رأس المضخة طاقة كبيرة: فبسبب جاذبية قضيب الشفط أثناء شوط الضخ الهابط، يتحمل رأس المضخة قوة السحب الهابطة فقط. لا يحتاج المحرك إلى بذل طاقة، بل يبذل جهدًا كبيرًا عليه. ونظرًا لاختلاف الحمل بين الشوطين الصاعد والهابط، يكون المحرك عرضة للاحتراق، مما يؤدي إلى تعطل المضخة. لحل هذه المشكلات، يجب استخدام جهاز موازنة لتقليل فرق الحمل بين الشوطين، لضمان التشغيل السليم للمعدات.
الوزن العجلةيتم تثبيته بإحكام على ذراع التدوير بواسطة مسامير من النوع "T". ومع دوران ذراع التدوير، تحدث حركة دائرية. وزنوزن العجلةيتراوح وزن كتلة التوازن على ذراع التدوير بين 500 و1500 كيلوغرام. في وحدات الضخ ذات الذراع، يُستخدم توازن ذراع التدوير عادةً للآلات الثقيلة. يكون الحمل الواقع على قاع البئر كبيرًا نسبيًا، ويؤدي تأثير الأحمال المتناوبة المختلفة إلى سهولة ارتخاء كتلة التوازن. في حال ارتخاء كتلة التوازن وانزلاقها، سيؤدي ذلك إلى حوادث ضخ، مثل اعوجاج قضبان التوصيل وتمزق ذراع التدوير، ولن تقتصر أضرار وحدات الضخ على معدات رأس البئر فحسب، بل ستُعرّض السلامة الشخصية للخطر أيضًا. لذلك، من الأهمية بمكان تحليل أسباب ارتخاء كتلة التوازن في وحدة الضخ واتخاذ التدابير اللازمة للحد من وقوع الحوادث وضمان التشغيل السليم لمعدات وحدة الضخ.
2. سبب ارتخاء البراغي
الأسباب الرئيسية لتخفيف النوع "T"صواميل العجلاتتكون أوقات عمل آلة الزيت كما يلي:
(1) تحميل مسبق غير كافٍ، أو في حالة الشجاعة، لكي تسير عملية صنع الشوكولاتة بسلاسة، ولكنصواميل العجلاتيجب شدها مسبقًا. يتم تقليل صعوبات شد الخيوط بشكل كبير. اسعَ جاهدًا لتجاوز اختبار الاعتماد على الخيوط. هناك قوة كبيرة عند النضال بشراسة لمنع المنافسة من الخضوع للاختبار. ليس من السهل شد البراغي، مما يؤدي إلى ارتخاء وزن الموازنة بسهولة.
(2) توجد عيوب في المزدوجبندقطريقة التثبيت: يُعدّ التثبيت بصامولتين طريقة شائعة لمنع ارتخاء الخيوط في التطبيقات العملية الحالية. يتميز بسهولة التركيب، والاستقرار، والموثوقية، وسهولة الفك والتركيب. يُستخدم على نطاق واسع في الصناعات البتروكيماوية والتصنيعية، ولكنه لا يفي إلا بمتطلبات الارتخاء العامة. لا يكون الأداء مثاليًا تحت الأحمال المتناوبة المتكررة لفترات طويلة، لأن التوافق بين الوصلات الملولبة يكون توافقًا فضائيًا، حيث يتقارب الخيط الداخلي والخارجي تدريجيًا أثناء عملية الشد المسبق، ويُطبّق الخيط الخارجي قوة محورية خارجية، مما يُولّد بدوره قوة احتكاك معاكسة لاتجاه الشد، ويمنع البرغي من الارتخاء، وبالتالي يُؤدي دور الشد. مع ذلك، ونظرًا للفجوة بين البرغي والصامولة، يتغير الحمل باستمرار أثناء تشغيل المعدات، مما يُؤدي إلى تغير قوة الشد المسبق بين الخيطين الداخلي والخارجي، ويُصبح الوصل الملولب مرتخيًا بعض الشيء. يستمر هذا الارتخاء في التراكم بمرور الوقت حتى يسقط البرغي.
(3) جودة معالجة الخيوط غير المطابقة للمواصفات: تؤثر جودة معالجة الأجزاء الملولبة بشكل كبير على وصلة الربط. فغالباً ما تكون فجوة الخيوط غير منتظمة. فعندما تكون فجوة الخيوط كبيرة، تزداد فجوة التركيب، مما يجعل قوة الشد المسبق للخيوط غير كافية، ويصعب توليد الاحتكاك اللازم، مما يُسرّع من ارتخاء الخيوط تحت تأثير الأحمال المتناوبة. أما عندما تكون فجوة الخيوط صغيرة، تقل مساحة التلامس بين الخيوط الداخلية والخارجية، وتحت تأثير الحمل، يتحمل جزء من الخيط الحمل بالكامل، مما يقلل من قوة الخيط ويُسرّع من فشل وصلة الربط.
(4) جودة التركيب لا تفي بالمتطلبات. عند التركيب، يجب أن يكون سطح التلامس مستويًا ونظيفًا، ويجب ألا تتجاوز الفجوة القصوى 0.04 مم. في حال عدم استيفاء هذه الشروط، يجب استخدام مسحاج أو مبرد لتسوية السطح. إذا لم تتوفر هذه الشروط، يمكن استخدام صفيحة حديدية رقيقة لتسوية السطح. في حال وجود تلوث زيتي بين سطحي التلامس، لن يتم إحكام ربط براغي كتلة التوازن، مما يجعلها عرضة للارتخاء والانزلاق.
(5) تتأثر بعوامل أخرى، مثل اهتزاز الجسم عند توقف وحدة الضخ وكبحها، والتغير المفاجئ في ضغط قاع البئر، وما إلى ذلك، ومن السهل أن يتسبب ذلك في ارتخاء صامولة كتلة التوازن.
3. التدابير الاحترازية
لمنع ارتخاء الوصلة الملولبة لـأوزان العجلات، ينبغي اتخاذ التدابير المقابلة التالية من الجوانب الثلاثة للتصميم والتصنيع والتركيب.
(1) تحسين طريقة التحميل المسبق: أي استخدام طريقة علمية لتطبيق عزم ربط مناسب على براغي الربط لضمان تلبية وصلة الربط لقوة الربط المسبق المطلوبة. وفقًا لمتطلبات عزم الربط المسبق لبراغي الربط، يجب أن يصل الحد الأقصى المسموح به لعزم الربط المسبق لبراغي M42-M48 إلى 312-416 كجم/سم. وبحسب الخبرة العملية، لا بأس من ارتداد المفتاح قليلًا.
(2) إضافة تدابير لمنع الارتخاء: لضمان التشغيل المستقر للمعدات على المدى الطويل، لا يكفي تطبيق قوة شد مسبقة مناسبة، بل يجب اتخاذ تدابير معينة لمنع ارتخاء البراغي. تشمل التدابير الشائعة لمنع الارتخاء ما يلي:
a.الاحتكاك لمنع الارتخاء. تشبه هذه الطريقة آلية زيادة قوة الشد المسبق. بإضافة ملحقات، يُولّد الزوج المتصل ضغطًا مستمرًا، مما يزيد قوة الاحتكاك بين أزواج الخيوط لمنعها من الدوران. تشمل الطرق الشائعة: الحلقات المرنة، والصواميل المزدوجة، والصواميل ذاتية القفل، إلخ. هذه الطريقة المضادة للارتخاء سهلة التشغيل والفك، ولكنها عرضة للارتخاء تحت الأحمال المتناوبة طويلة الأمد.
b.نظام منع الارتخاء الميكانيكي. يُمنع الدوران النسبي بين أزواج الخيوط بإضافة مانع دوران، مثل استخدام دبابيس مشقوقة، أو أسلاك توصيل، أو حلقات تثبيت. هذه الطريقة تجعل عملية الفك غير مريحة، كما أن دبوس مانع الدوران عرضة للتلف.
c.تُستخدم أداة تثبيت لمنع الارتخاء. تُجرى عمليات اللحام والصهر الساخن وغيرها بعد التحميل المسبق، مما يُدمر بنية السن اللولبي ويجعل زوج السن يفقد خصائص الزوج الحركي ويصبح وصلة لا تنفصم. من عيوب هذه الطريقة أنها تُستخدم مرة واحدة فقط، ويجب تدمير البراغي تمامًا عند فكها.
d.نظام منع الارتخاء الهيكلي. باستخدام خيوط مجزأة، يتم دمج الخيوط الأمامية والخلفية في مسمار واحد، مما يُغير البنية الثانوية للخيوط. يمكن ربط مسمار واحد إما بصامولة ذات دوران أمامي أو عكسي. في الاتجاه المعاكس، يتم تثبيت كل منهما بالآخر، وهذا هو أسلوب منع الارتخاء في نظام داون.
في ظل ظروف التشغيل المعقدة، ونظرًا للتأثير طويل الأمد للعزوم المتناوبة كالاهتزاز والصدمات، تميل كل من صامولة الربط وصامولة القفل إلى الارتخاء. إلا أن صامولة الربط تُطبق عزم دوران عكس اتجاه عقارب الساعة على صامولة القفل عند تحريكها ذهابًا وإيابًا، مما يزيد من إحكام ربط صامولة القفل بصامولة الربط، فتتشابك الصامولتان معًا لمنع ارتخاء الوصلة الملولبة. لا يحتاج نظام الربط الملولب من داون إلى ملحقات إضافية، إذ يعتمد فقط على صامولتين متعاكستين في الاتجاه تُربطان في نفس البرغي، فتتشابك الصامولتان معًا. يتميز هذا النظام بالبساطة والأمان والموثوقية، إلا أن بنية الخيط المركب على الخيط الخارجي أكثر تعقيدًا، وتتطلب تقنيات تصنيع عالية. في وحدة ضخ الشعاع، ونظرًا لتأثير الحمل المتناوب والاهتزاز، قد يحدث ارتخاء في براغي التثبيت.أوزان العجلاتهذا أمر شائع جداً، واستخدام خيط داونز لمنع الارتخاء يمكن أن يحل هذه المشكلة بشكل جيد.
تاريخ النشر: 16 سبتمبر 2022
