استراتيجية إدارة سلسلة AFC تطيل العمر وتمنع التوقف غير المخطط له
سلسلة التعدينيمكن أن يؤدي إلى نجاح أو فشل العملية. في حين تستخدم معظم مناجم الجدار الطويل سلسلة 42 مم أو أكثر على ناقلات الوجه المدرعة (AFCs)، فإن العديد من المناجم تعمل بسلسلة 48 مم وبعضها يعمل بسلسلة تصل إلى 65 مم. يمكن للأقطار الأكبر أن تطيل عمر السلسلة. غالبًا ما يتوقع مشغلو الجدار الطويل تجاوز 11 مليون طن بأحجام 48 مم وما يصل إلى 20 مليون طن بأحجام 65 مم قبل إخراج السلسلة من الخدمة. السلسلة في هذه الأحجام الكبيرة باهظة الثمن ولكنها تستحق ذلك إذا كان من الممكن استخراج لوحة كاملة أو لوحتين دون إيقاف التشغيل بسبب فشل السلسلة. ولكن إذا حدث كسر في السلسلة بسبب سوء الإدارة أو سوء المناولة أو المراقبة غير السليمة أو بسبب الظروف البيئية التي يمكن أن تسبب تشقق التآكل الإجهادي (SCC)، فإن المنجم يواجه مشاكل كبيرة. في هذه الحالة، يصبح السعر المدفوع لهذه السلسلة محل نقاش.
إذا لم يكن مُشغِّل سلسلة المناجم الطويلة يُشغِّل أفضل سلسلة مُمكنة لظروف المنجم، فإن أي إغلاق غير مُخطط له قد يُبدد بسهولة أي وفورات في التكاليف مُكتسبة خلال عملية الشراء. فماذا ينبغي لمُشغِّل سلسلة المناجم الطويلة فعله؟ يجب عليه مُراعاة ظروف الموقع بدقة واختيار السلسلة بعناية. بعد شراء السلسلة، يحتاج إلى قضاء وقت ومال إضافيين لإدارة الاستثمار بكفاءة. وهذا يُمكن أن يُؤتي ثماره بشكل كبير.
يمكن للمعالجة الحرارية أن تزيد من قوة السلسلة، وتُقلل من هشاشتها، وتُخفف من الضغوط الداخلية، وتُزيد من مقاومتها للتآكل، أو تُحسّن قابليتها للتشغيل الآلي. وقد أصبحت المعالجة الحرارية فنًا راقيًا، وتختلف من مُصنّع لآخر. والهدف هو تحقيق توازن بين خصائص المعدن بما يُناسب وظيفة المنتج على النحو الأمثل. تُعد السلسلة المُصلدة تفاضليًا من أكثر التقنيات تطورًا التي تستخدمها شركة بارسونز تشاين، حيث يظل تاج حلقة السلسلة صلبًا مقاومًا للتآكل، بينما تزيد الأرجل، إذا كانت الحلقات أكثر ليونة، من المتانة والليونة أثناء التشغيل.
الصلابة هي القدرة على مقاومة التآكل، ويُرمز لها إما برقم صلابة برينيل (HB) أو رقم صلابة فيكرز (HB). مقياس صلابة فيكرز متناسب تمامًا، فالمادة ذات صلابة 800 HV تكون أكثر صلابة بثماني مرات من مادة ذات صلابة 100 HV. وبالتالي، يوفر مقياسًا منطقيًا للصلابة من أنعم المواد إلى أصلبها. بالنسبة لقيم الصلابة المنخفضة، حتى حوالي 300، تكون نتائج صلابة فيكرز وبرينيل متماثلة تقريبًا، ولكن بالنسبة للقيم الأعلى، تكون نتائج برينيل أقل بسبب تشوه أداة التثقيب الكروية.
اختبار تشاربي للصدمات هو مقياس لهشاشة المادة، ويُحصل عليه من خلال اختبار الصدم. تُثقب حلقة السلسلة عند نقطة اللحام، وتُوضع في مسار البندول المتأرجح، وتُقاس الطاقة اللازمة لكسر العينة بانخفاض تأرجح البندول.
يوفّر معظم مصنّعي السلاسل بضعة أمتار من كل طلبية دفعات لإتاحة إجراء اختبار إتلاف كامل. عادةً ما تُرفق نتائج الاختبار الكاملة والشهادات مع السلسلة، التي تُشحن عادةً في أزواج متطابقة بطول 50 مترًا. كما يُرسم بيانيًا الاستطالة عند قوة الاختبار والاستطالة الكلية عند الكسر أثناء هذا الاختبار الإتلافي.
السلسلة المثالية
الهدف هو الجمع بين كل هذه الخصائص لإنشاء السلسلة المثالية، والتي تتضمن الأداء التالي:
• قوة شد أعلى؛
• مقاومة أعلى لتآكل الوصلة الداخلية؛
• مقاومة عالية لتلف العجلة المسننة؛
• مقاومة أكبر للتشقق المارتنسيتي؛
• تحسين المتانة؛
• زيادة عمر التعب؛ و
• مقاومة سرطان الخلايا الحرشفية.
ومع ذلك، لا يوجد حل مثالي واحد، بل حلول وسط متعددة. فارتفاع نقطة الخضوع يُفضي عادةً إلى إجهاد متبقٍّ مرتفع، وإذا اقترن بصلابة عالية لزيادة مقاومة التآكل، فإنه يُقلل أيضًا من المتانة ومقاومة التآكل الإجهادي.
يسعى المصنعون باستمرار لتطوير سلاسل أطول عمرًا وأكثر متانة في الظروف الصعبة. يلجأ بعض المصنعين إلى جلفنة السلاسل للتعامل مع البيئات المسببة للتآكل. ومن الخيارات الأخرى سلسلة COR-X، المصنوعة من سبيكة حاصلة على براءة اختراع من الفاناديوم والنيكل والكروم والموليبدينوم، والتي تقاوم التآكل الناتج عن الإجهاد. يتميز هذا الحل بتجانس خصائص مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد في جميع أنحاء الهيكل المعدني للسلسلة، وثبات فعاليته مع تآكل السلسلة. وقد أثبتت سلسلة COR-X قدرتها على زيادة عمر السلسلة بشكل ملحوظ في البيئات المسببة للتآكل، والقضاء شبه الكامل على الأعطال الناتجة عن التآكل الناتج عن الإجهاد. وقد أثبتت الاختبارات زيادة قوة الكسر والتشغيل بنسبة 10%، وزيادة تأثير الشق بنسبة 40%، وزيادة مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد بنسبة 350% مقارنةً بالسلسلة العادية (DIN 22252).
هناك حالاتٌ نجحت فيها سلسلة COR-X بقطر 48 مم في نقل 11 مليون طن دون أي عطلٍ يتعلق بها قبل إيقاف تشغيلها. وقد استخدمت شركة Joy، في تركيب سلسلة النطاق العريض الأصلية (OEM Broadband) في منجم BHP Billiton في سان خوان، سلسلة Parsons COR-X المصنعة في المملكة المتحدة، والتي يُقال إنها نقلت ما يصل إلى 20 مليون طن من سطحها خلال عمرها الافتراضي.
عكس السلسلة لإطالة عمر السلسلة
السبب الرئيسي لتآكل السلسلة هو حركة كل وصلة رأسية تدور حول وصلة أفقية مجاورة لها عند دخولها وخروجها من العجلة المسننة. يؤدي هذا أيضًا إلى زيادة التآكل في أحد مستويات الوصلات أثناء دورانها عبر العجلة المسننة، لذا فإن إحدى أكثر الطرق فعالية لإطالة عمر السلسلة المستعملة هي تدويرها، أو عكسها 180 درجة، لتشغيل السلسلة في الاتجاه المعاكس. سيؤدي هذا إلى تشغيل الأسطح "غير المستخدمة" للوصلات، مما يؤدي إلى تقليل مساحة الوصلات المهترئة، مما يؤدي إلى عمر أطول للسلسلة.
يمكن أن يؤدي التحميل غير المتساوي للناقل، لأسباب متعددة، إلى تآكل غير متساوٍ في السلسلتين، مما يؤدي إلى تآكل إحداهما أسرع من الأخرى. كما أن التآكل أو التمدد غير المتساوي في أيٍّ من السلسلتين أو كلتيهما، كما يحدث مع التجميعات الخارجية المزدوجة، قد يؤدي إلى عدم تطابق مساراتها أو اختلال حركتها أثناء دورانها حول ضرس القيادة. كما يمكن أن يحدث هذا أيضًا بسبب ارتخاء إحدى السلسلتين. سيؤدي هذا التأثير غير المتوازن إلى مشاكل تشغيلية، بالإضافة إلى التسبب في تآكل مفرط وتلف محتمل في ضرس القيادة.
شد النظام
هناك حاجة إلى برنامج شد وصيانة منتظم لضمان التحكم في معدل تآكل السلسلة بعد التثبيت مع إطالة كلتا السلسلتين بسبب التآكل بمعدل يمكن التحكم فيه وقابل للمقارنة.
في إطار برنامج الصيانة، يقوم فريق الصيانة بقياس تآكل السلسلة وشدها، واستبدالها عندما يتجاوز تآكلها 3%. ولتقدير قيمة تآكل السلسلة هذه فعليًا، تجدر الإشارة إلى أنه على جدار بطول 200 متر، فإن تآكل السلسلة بنسبة 3% يعني زيادة في طولها بمقدار 12 مترًا لكل خيط. كما يقوم فريق الصيانة باستبدال ضرس التوصيل والإرجاع وقواطع التجريد عند تآكلها أو تلفها، وفحص علبة التروس ومستوى الزيت، والتأكد بانتظام من إحكام ربط البراغي.
هناك طرق راسخة لحساب المستوى الصحيح للشد المسبق، وهي تُعدّ دليلاً فعّالاً للقيم الأولية. مع ذلك، فإن الطريقة الأكثر موثوقية هي مراقبة السلسلة عند خروجها من ضرس القيادة عند تشغيل وحدة التحكم في ناقل الحركة (AFC) تحت الحمل الكامل. يجب ملاحظة أن السلسلة تُظهر ارتخاءً طفيفًا (وصلتين) عند انفصالها عن ضرس القيادة. عند وجود هذا المستوى، يجب قياس الشد المسبق وتسجيله وضبطه مستقبلًا كمستوى تشغيل لهذا السطح المحدد. يجب أخذ قراءات الشد المسبق بانتظام وتسجيل عدد الوصلات التي تمت إزالتها. سيوفر هذا إنذارًا مبكرًا ببدء التآكل التفاضلي أو التآكل المفرط.
يجب تقويم أو تغيير المسارات المنحنية فورًا. فهي تُضعف أداء الناقل، وقد تؤدي إلى سقوط القضيب من المسار السفلي وارتطامه بالعجلة المسننة، مما يُسبب تلفًا للسلسلتين والعجلة المسننة وقضبان المسار.
يجب على مشغلي الجدار الطويل أن يظلوا في حالة تأهب لأدوات تجريد السلسلة البالية والتالفة لأنها قد تسمح للسلسلة المتراخية بالبقاء في العجلة المسننة وقد يؤدي هذا إلى التشويش والتلف.
تبدأ إدارة السلسلة أثناء التثبيت
لا شك أن وجود خط وجه مستقيم أمرٌ بالغ الأهمية. فأي انحراف في محاذاة الوجه قد يؤدي إلى تفاوت في شد سلاسل الوجه وسلاسل الجوب، مما يؤدي إلى تآكل غير متساوٍ. ويحدث هذا غالبًا على الوجه المُنشأ حديثًا أثناء مرور السلاسل بمرحلة "التأقلم".
بمجرد تشكل نمط تآكل تفاضلي، يكاد يكون من المستحيل إصلاحه. في أغلب الأحيان، يستمر التفاضل في التدهور مع تآكل السلسلة المتراخية، مما يُسبب المزيد من الارتخاء.
تُوضَّح الآثار السلبية للتشغيل بخط واجهة ضعيف، مما يؤدي إلى اختلافات كبيرة في شد الجوانب، من خلال مراجعة الأرقام. على سبيل المثال، جدار بطول 1000 قدم، بسلسلة AFC بقطر 42 مم، تحتوي على حوالي 4000 حلقة في كل جانب. بافتراض أن إزالة تآكل الوصلات المعدنية تتم عند طرفي الحلقة، تحتوي السلسلة على 8000 نقطة يتآكل فيها المعدن بفعل ضغوط الوصلات أثناء تشغيلها واهتزازها على طول الواجهة، أو تعرضها لصدمات، أو تأثرها بتأثير تآكلي. لذلك، لكل 1/1000 بوصة من التآكل، نولد زيادة قدرها 8 بوصات في الطول. أي اختلاف طفيف بين معدلات تآكل الواجهة وجانب الكوب، ناتج عن توترات غير متساوية، يتضاعف بسرعة ليُحدث اختلافًا كبيرًا في أطوال السلسلة.
قد يؤدي وجود مطروقتين على العجلة المسننة في نفس الوقت إلى تآكل مفرط في شكل الأسنان. ويعود ذلك إلى فقدان الموقع الموجب في عجلة القيادة، مما يسمح للوصلة بالانزلاق على أسنان القيادة. يؤدي هذا الانزلاق إلى قطع الوصلة وزيادة معدل تآكل أسنان العجلة المسننة. بمجرد تحديد نمط التآكل، يتسارع التآكل. عند أول علامة على قطع الوصلة، يجب فحص العجلات المسننة واستبدالها إذا لزم الأمر، قبل أن يؤدي الضرر إلى تدمير السلسلة.
سيؤدي شد السلسلة المُفرط إلى تآكل مفرط في كلٍّ من السلسلة والعجلة المسننة. يجب ضبط شد السلسلة المُفرط على قيم تمنع ارتخاء السلسلة بشكل مفرط تحت الحمل الكامل. ستسمح هذه الظروف بانزلاق قضبان الكاشطة للخارج، ما يزيد من خطر تلف العجلة المسننة الخلفية نتيجةً لتجمع السلسلة عند مغادرتها للعجلة المسننة. إذا تم ضبط الشد المُفرط على قيم عالية جدًا، فهناك خطران واضحان: تآكل مفرط في وصلات السلسلة، وتآكل مفرط في عجلات الدفع المسننة.
يمكن أن يكون التوتر المفرط في السلسلة قاتلاً
من الشائع شد السلسلة بشدة. ينبغي التحقق من شد السلسلة بانتظام وإزالة أي ارتخاء فيها بمقدار حلقتين. وجود أكثر من حلقتين يعني أن السلسلة مرتخية جدًا، أو أن إزالة أربع حلقات سيؤدي إلى شد شديد جدًا، مما يؤدي إلى تآكل شديد في الوصلات ويقلل بشكل كبير من عمر السلسلة.
بافتراض أن محاذاة السطح جيدة، يجب ألا تتجاوز قيمة الشد المسبق في أحد الجانبين قيمة الشد في الجانب الآخر بأكثر من طن واحد. ويجب أن تضمن الإدارة الجيدة للسطح ألا يتجاوز أي ترس تفاضلي طنين طوال عمر تشغيل السلسلة.
يمكن السماح بزيادة الطول بسبب تآكل الوصلات (يشار إليها أحيانًا بشكل خاطئ باسم "تمدد السلسلة") بالوصول إلى 2% واستمرار التشغيل باستخدام عجلات مسننة جديدة.
لا تُشكّل درجة تآكل الوصلات مشكلةً إذا تآكلت السلسلة والعجلات المسننة معًا، مما يحافظ على توافقهما. ومع ذلك، يُؤدي تآكل الوصلات إلى تقليل حمل كسر السلسلة ومقاومتها لأحمال الصدمات.
من الطرق البسيطة لقياس تآكل الوصلات استخدام فرجار، يُقاس على خمسة أقسام، ثم يُطبّق على مخطط استطالة السلسلة. عادةً ما يُنظر في استبدال السلاسل عندما يتجاوز تآكل الوصلات 3%. بعض مديري الصيانة المتحفظين لا يُفضلون رؤية سلاسلهم تتجاوز استطالة 2%.
تبدأ الإدارة الجيدة للسلسلة من مرحلة التركيب. المراقبة المكثفة، مع إجراء التصحيحات اللازمة أثناء فترة التركيب، تضمن عمرًا طويلًا وخاليًا من المشاكل.
(مع مجاملة منإلتون لونجوول)
وقت النشر: ٢٦ سبتمبر ٢٠٢٢
