محادثة مع المؤسس

كشف أسرار الختم الميكانيكي طويل الأمد

في النظام التشغيلي للمعدات الصناعية، تعمل المحابس الميكانيكية كأبطال مجهولين — حيث تحافظ بهدوء على نهايات الأعمدة في معدات نقل السوائل. ويجب أن تمنع تسرب الوسائط لضمان سلامة الإنتاج، وفي الوقت نفسه تقلل من فقدان الاحتكاك لتحسين الكفاءة الطاقوية. هذا المكون الظاهري البسيط مرتبط مباشرةً بالتشغيل المستقر للقطاعات الصناعية الأساسية مثل المعالجة الكيميائية، والطاقة، ومعالجة المياه. بل يُعتبر المستوى التقني لهذا المكون مؤشرًا رئيسيًا لدقة وتطور تصنيع المعدات.

السيد تونغ هانكوان، مؤسس شركة جيانغسو جولدن إيجل للميكانيكا السائلة المحدودة، كرس 50 عامًا في هذا المجال منذ عام 1976. ومن خلال عقود من التمسك والمثابرة، شهد الرحلة الكاملة لتطور الختمات الميكانيكية المحلية من مرحلة التقليد إلى الابتكار المستقل. اليوم، دعونا رئيس مجلس الإدارة تونغ لاستكشاف فعالية الختمات الميكانيكية — من المبادئ الأساسية إلى الخبرة العملية — لكشف "أسرار العمر الطويل" لهذا المكون الحيوي.

المُعد : رئيس مجلس الإدارة تونغ، ومع خبرة خمسة عقود في صناعة الختمات الميكانيكية، فقد شهدت تطورات هذه الصناعة وتحولاتها. بدءًا من الأساسيات، ما هو العامل الأكثر أهمية في إطالة عمر الختمات الميكانيكية أثناء العمل في وسائط سائلة؟

رئيس مجلس الإدارة تونغ : في النهاية، يعود الأمر كله إلى الحفاظ على فيلم سائل. بين الأسطح الاحتكاكية للحلقات الديناميكية والثابتة في الختم الميكانيكي، يوفر الفيلم السائل الذي يتكوّن من الوسط التشحيم الضروري. يعمل هذا الفيلم كطبقة واقية—ومن دونه، أو إذا أصبح غير مستقر، فسوف يفشل الختم بسرعة. في شركة جولدن إيغل، نحن نُعطي أولوية لاستقرار الفيلم السائل باعتباره مؤشراً أساسياً طوال عمليات التصميم والإنتاج.

المُعد : ما هي الحالات المختلفة للتشحيم بين هذه الأسطح الاحتكاكية، وكيف تؤثر على عمر الختم؟

رئيس مجلس الإدارة تونغ : بناءً على ممارستنا وأبحاثنا، هناك أربع حالات رئيسية:

الاحتكاك الجاف : أسوأ حالة، حيث لا يدخل أي سائل إلى السطح الاحتكاكي—ولا يتبقى سوى الغبار والطبقات المؤكسدة. وهذا يؤدي إلى توليد حرارة فوري، والتآكل، والتسرب السريع. في بداية مسيرتي المهنية، واجهت العديد من الحالات التي أدت فيها عملية التركيب غير الصحيحة إلى احتكاك جاف، مما تسبب في خسائر كبيرة

تشحيم الحدود : نظريًا، لا تكون الأسطح المانعة للتسرب ناعمة تمامًا. ما يبدو مسطحًا لا يزال يحتوي على قمم ووديان مجهرية. عندما يدخل السائل أو الوسيط المانع للتسرب إلى الفجوة تحت ضغط، فإنه يملأ الوديان ولكن ليس القمم. تستفيد الوديان من التزييت، لكن القمم تتعرض للتلامس المباشر والاحتكاك، مما يؤدي إلى ارتداء معتدل وتولد حرارة.

 

التزييت شبه السائل : هذه هي الحالة المثالية. من خلال إنشاء 'حفر كبرى' على الوجوه الطرفية عن طريق التخريم، يتم الحفاظ على فيلم سائل رقيق ولكنه مستقر. هذا يقلل معامل الاحتكاك ويضمن الختم الفعال.

 

التزييت الكامل بالسائل : وعلى الرغم من أن الأمر قد يبدو مثاليًا لعدم وجود احتكاك، فإن الفجوة الكبيرة جدًا تؤدي إلى التسرب—مما يجعلها غير فعّالة.

المُعد : يبدو أن التزييت شبه السائل هو الحالة المثالية التي يجب السعي لتحقيقها. ما العوامل التي يجب أخذها بعين الاعتبار لتحقيق ذلك؟

رئيس مجلس الإدارة تونغ : من الضروري اتباع نهج شامل. فخصائص الوسط تُعد أساسية — على سبيل المثال، يُشكل الوسط عالي اللزوجة أفلامًا سائلة بسهولة أكبر مقارنةً بالوسيط منخفض اللزوجة. كما أن الضغط ودرجة الحرارة وسرعة الانزلاق عوامل حاسمة أيضًا: فالضغط الزائد قد يؤدي إلى تمزق الفيلم السائل، وارتفاع درجة الحرارة قد يتسبب في تبخر الوسيط، والسرعات العالية قد تزيد من حرارة الاحتكاك.

في جولدن إيجل، نقوم بإجراء حسابات مفصلة لهذه المعاملات خلال عمليات اختيار العملاء. بالإضافة إلى ذلك، يجب تحسين عوامل مثل تعديل ضغط السطح النهائي، وتصميم هيكل التزييت، ودقة التشغيل لأسطح الاحتكاك. على سبيل المثال، بينما كان خشونة سطحية تبلغ Ra0.8 مقبولة في السابق، فإن الطحن الدقيق الذي نستخدمه اليوم يصل إلى Ra0.02، مما يحسن بشكل كبير من احتفاظ الفيلم السائل.

المُعد : ذكرت هياكل التزييت — سمعنا أن شركة جولدن إيجل تمتلك خبرة تقنية كبيرة في تحسين هذه الهياكل. هل يمكنك التوضيح أكثر؟

رئيس مجلس الإدارة تونغ : بالتأكيد. إن تصميم الهيكل يُعد إحدى كفاءاتنا الأساسية.

الأسطح الطرفية اللامركزية بإزاحة طفيفة لمركز الحلقة الديناميكية أو الثابتة عن المحور، يُسحب زيت التشحيم إلى سطح الاحتكاك أثناء الدوران. مع ذلك، يجب أن تكون درجة الانحراف دقيقة، فالإزاحة المفرطة تُسبب تآكلًا غير متساوٍ تحت الضغط العالي، وتتطلب السرعات العالية تصميمًا دقيقًا لتجنب الاهتزاز الناتج عن قوى الطرد المركزي. تعلمنا هذا الدرس بصعوبة مع أختام المضخات الكيميائية في البداية، ثم حللناه لاحقًا باستخدام تحليل العناصر المحدودة.

تعرّج السطح الطرفي : في الظروف ذات الضغط العالي والسرعة العالية، يقلل التخرين بشكل فعال من اضطراب فيلم السائل الناتج عن حرارة الاحتكاك. ويُعدّ موقع التخرين أمرًا بالغ الأهمية: بالنسبة للختم المدعوم خارجيًا، يجب وضع التخرين على الحلقة الثابتة لمنع دخول الشوائب؛ أما بالنسبة للختم المدعوم داخليًا، فإن الحلقة الديناميكية هي الخيار الأفضل، حيث تقوم القوة الطاردة المركزية بإبعاد الشوائب. كما أن شكل التخرين وعدد التخرينات وعمقها يلعبان دورًا أيضًا — فكثرة التخرينات أو زيادة عمقها يؤدي إلى زيادة التسرب. وقد ساهم تصميمنا للتخرينات على شكل إسفين في تحسين كفاءة التزييت بنسبة 30٪ مقارنةً بالتصاميم المستطيلة السابقة.

 

التزييت الهيدروستاتيكي : يتضمن ذلك استخدام مصدر سائل مستقل (مثل مضخة هيدروليكية) لتوصيل مادة تزييت تحت ضغط مباشرة إلى سطح الاحتكاك، مما يوفر كلًا من التزييت والمقاومة ضد ضغط الوسط. وتُستخدم هذه التصميمات عادةً في أوعية التفاعل ذات الضغط العالي.

المُعد : هل تزداد تعقيدات التزييت بالنسبة للأختام الميكانيكية المستخدمة في الأوساط الغازية؟

رئيس مجلس الإدارة تونغ : بالفعل، إنها أكثر صعوبة. غالبًا ما تتضمن هذه الظروف تزييتًا غير كافٍ، ومشاكل في تبديد الحرارة، وقابلية للتسرب، مما يتطلب تصميمات متخصصة لضمان التشغيل المستقر. نحن عادةً نستخدم ختم الغاز الجاف، الذي يستخدم أنماطًا دقيقة جدًا من الأخاديد (مثل الأخاديد الحلزونية أو على شكل حرف T) لتوليد تأثيرات هيدروديناميكية، بحيث يتم ضغط الغاز إلى فيلم رقيق جدًا (حوالي 3–5 ميكرومتر) للعمل بدون احتكاك. في مشروع إعادة تأهيل لشركة مصنعة لضواغط الغاز، نجح هذا الأسلوب في تمديد عمر الختم من 3 أشهر إلى 18 شهرًا.

المُعد : وراء هذه الابتكارات، هل كانت هناك تجارب كثيرة قائمة على التجربة والخطأ؟

رئيس مجلس الإدارة تونغ : بالتأكيد. في الثمانينيات، أثناء عملي على أغطية مضخات التكرير، جربنا الحفر على الوجه النهائي. في البداية، تسبّب وجود عدد كبير جدًا من الأخاديد في تسرب مفرط؛ بينما أدى القليل منها إلى احتكاك جاف. استغرق الأمر أكثر من 20 تجربة للتوصل إلى المعايير المثلى. اليوم، يستفيد المهندسون الشباب من المحاكاة الحاسوبية، مما يقلل كثيرًا من التخمين. ومع ذلك، أؤكد دائمًا على ضرورة سد الفجوة بين بيانات المختبر والظروف الميدانية من خلال الخبرة العملية. ولهذا السبب ظلت شركة ذهبي إيغل ثابتة في هذا المجال — نحن نقدّر كلًا من النظرية والتطبيق.

كشف النقاش اليوم مع الرئيس تونغ، من مبادئ تشحيم الأفلام السائلة إلى التصاميم الهيكلية التي تعزز التشحيم، عن المنطق الكامن وراء عمر الختم الميكانيكي الطويل. في المقابلة القادمة، سيتعمق الرئيس تونغ أكثر في التطبيقات العملية، مستعرضًا استراتيجيات الاختيار وتدابير الوقاية من الأعطال للخواتم الميكانيكية عبر مختلف الصناعات—بما في ذلك المعالجة الكيميائية، والصناعات الدوائية، وتكرير النفط، والمواد الجديدة. ترقبوا!