คู่มือที่ครอบคลุมวาล์วสำลัก

ที่ วาล์วสำลัก หรือที่เรียกว่าวาล์วคันเร่งหรือวาล์วสำลักเป็นอุปกรณ์ควบคุมหลักในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซและระบบของเหลวแรงดันสูงอื่น ๆ ฟังก์ชั่นหลักของมันคือการควบคุมการไหลและความดันของของเหลวอย่างแม่นยำโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาพการทำงานที่รุนแรงของความแตกต่างของความดันสูงอนุภาคของแข็งหรือการไหลของมัลติเฟสของเหลวก๊าซ

1. ฟังก์ชั่นหลักและวัตถุประสงค์ของวาล์วสำลัก
ควบคุมความดัน Wellhead: นี่เป็นฟังก์ชั่นที่สำคัญที่สุด ในระยะแรกของการผลิตบ่อน้ำมันและก๊าซหรือในบ่อน้ำแรงดันสูงความดันหลุมด้านล่างสูงกว่าความอดทนของระบบประมวลผลดาวน์สตรีม วาล์วสำลักช่วยลดแรงดันของเหลวลงในช่วงการทำงานที่ปลอดภัยโดยการสร้างความต้านทานที่ปรับได้ (การลดลงของแรงดัน) เพื่อป้องกันท่อปลายน้ำตัวคั่นและอุปกรณ์อื่น ๆ
ปรับการผลิต: โดยการเปลี่ยนการเปิดวาล์ว (พื้นที่การควบคุมปริมาณ) การไหลของปริมาณน้ำมันและก๊าซหรือท่อถูกควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการจัดสรรการผลิตหรือข้อกำหนดการทดสอบ
ป้องกันการเกิดโพรงอากาศ/แฟลช: ภายใต้สภาพการทำงานบางอย่าง (เช่นการลดลงอย่างฉับพลันซึ่งนำไปสู่การระเหยของของเหลว) วาล์วสำลักที่ออกแบบอย่างเหมาะสม (เช่นการควบคุมปริมาณหลายขั้นตอน) สามารถชะลออัตราการลดลงของแรงดันลดหรือกำจัดการทำลายล้างและการกัดเซาะของวาล์ว
ความปลอดภัยในการควบคุมที่ดี: ในการขุดเจาะการดำเนินการเสร็จสมบูรณ์และการซ่อมแซมอย่างดีวาล์วสำลักที่ปรับได้เป็นองค์ประกอบสำคัญของกลุ่ม preventer blowout ที่ใช้ในการดำเนินการฆ่าอย่างดีควบคุมการเตะหรือการระเบิดอย่างดีและเป็นหนึ่งในอุปสรรคสุดท้ายในการควบคุมความปลอดภัย
การประกันการไหล: การควบคุมการไหลช่วยชะลอปัญหาเช่นการก่อตัวของไฮเดรตการสะสมขี้ผึ้งหรือการปรับขนาด
การทดสอบและการวัดแสง: ให้ความดันหลังและเงื่อนไขการไหลที่มั่นคงในระหว่างการทดสอบการผลิตหรือการวัดการไหล

2. วาล์วหน่อหลักประเภทหลัก
ตามโครงสร้างและวิธีการปรับพวกเขาส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท:
แก้ไขวาล์วสำลัก (แก้ไขให้หายใจไม่ออก)
หลักการ: มีการติดตั้งองค์ประกอบการควบคุมปริมาณที่ไม่สามารถปรับได้ภายใน (โดยปกติจะเป็นบูชเซรามิกหรือคาร์ไบด์ที่มีขนาดการขุดเจาะที่แม่นยำ - ถั่ว)
คุณสมบัติ:
โครงสร้างที่เรียบง่ายทนทานและค่อนข้างต่ำ
ความต้านทานการกัดเซาะที่แข็งแกร่ง (โดยเฉพาะพุ่มไม้เซรามิกหรือคาร์ไบด์)
การควบคุมการไหล/ความดันได้รับการแก้ไข หากจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงเครื่องจะต้องหยุดเพื่อเปลี่ยนบูชการควบคุมปริมาณด้วยรูรับแสงที่แตกต่างกัน
แอปพลิเคชัน: ส่วนใหญ่ใช้ในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีการไหล/ความดันที่เสถียรในระยะยาวหรือเป็นองค์ประกอบการควบคุมปริมาณการสำรอง/เสริมสำหรับวาล์วสำลักที่ปรับได้ ยังใช้กันทั่วไปในกระบวนการทดสอบ
วาล์วสำลักที่ปรับได้ (ปรับได้ / ตัวแปรสำลัก)

หลักการ: การเปิด (พื้นที่การควบคุมปริมาณ) ระหว่างแกนวาล์วและที่นั่งวาล์วถูกปรับอย่างต่อเนื่องผ่านกลไกการทำงานภายนอก (คู่มือ, ไฮดรอลิก, นิวเมติกหรือไฟฟ้า) เพื่อเปลี่ยนการไหลและความดันลดลง
โครงสร้างหลัก (ประเภททั่วไป):
ประเภทวาล์วเข็ม: วาล์วเข็มกรวย (เข็ม) ถูกแทรกเข้าไปในรูที่นั่งวาล์วที่ตรงกัน (ที่นั่ง) และการเคลื่อนที่ตามแนวแกนของวาล์วเข็มเปลี่ยนพื้นที่การควบคุมปริมาณของวงแหวน ความแม่นยำสูงเหมาะสำหรับของเหลวที่สะอาด
ประเภทกรง/ประเภทหลายหลุม: แกนวาล์ว (ประเภทลูกสูบหรือประเภทแขนเสื้อ) เคลื่อนที่ในกรง (กรง) ด้วยรูพิเศษเพื่อเปลี่ยนพื้นที่การไหล การออกแบบหลุม (ขนาด, รูปร่าง, การกระจายจำนวน) บนกรงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการไหลให้ดีที่สุดลดเสียงรบกวนการเกิดโพรงและการกัดเซาะ ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด
ประเภทประตูประตู/มีด: คล้ายกับวาล์วเกต แต่ด้วยขอบตัดที่ออกแบบมาเป็นพิเศษมันสามารถให้ฟังก์ชั่นการตัดและการควบคุมปริมาณใน slurries ที่มีอนุภาคที่เป็นของแข็ง
คุณสมบัติ:
มันสามารถปรับการไหลและความดันอย่างต่อเนื่องในระหว่างการทำงานและตอบสนองอย่างรวดเร็ว
ระบบอัตโนมัติระดับสูงง่ายต่อการรวมเข้ากับระบบควบคุม (เช่น SCADA, DCS)
โครงสร้างค่อนข้างซับซ้อนค่าใช้จ่ายสูงและมีความไวต่อการสึกหรอมากขึ้น (จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาตามปกติ)
โหมดไดรฟ์:
คู่มือ: ดำเนินการโดย Handwheel และ Gearbox ง่ายและเชื่อถือได้ต้นทุนต่ำเหมาะสำหรับการปรับหรือสแตนด์บายไม่บ่อยนัก
ไฮดรอลิก/นิวเมติก: ใช้น้ำมันไฮดรอลิกหรืออากาศอัดเพื่อขับแอคทูเอเตอร์ ให้แรงผลักดันที่แข็งแกร่งป้องกันการระเบิดเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ห่างไกลหรือรุนแรง พบมากที่สุด
ไฟฟ้า: แอคทูเอเตอร์ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ ความแม่นยำในการควบคุมสูงการส่งสัญญาณที่สะดวกการป้องกันการระเบิดและความน่าเชื่อถือจำเป็นต้องได้รับการพิจารณา

3. คุณสมบัติการออกแบบที่สำคัญและความท้าทาย
วาล์วสำลักทำงานภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรงและการออกแบบจะต้องจัดการกับความท้าทายต่อไปนี้:

ความต้านทานการกัดเซาะ:

การชุบแข็งของส่วนประกอบสำคัญ: พื้นผิวการแข็งตัวของแกนวาล์ว, เบาะวาล์วและกรง (เช่นการฉีดพ่นทังสเตนคาร์ไบด์, ไนไตรด์และพื้นผิวของโลหะผสม Stellite)

การเลือกวัสดุ Superhard: เซรามิก (อลูมินา, ซิลิคอนคาร์ไบด์), บูชหรือส่วนประกอบอัลลอยทังสเตนคาร์ไบด์

การเพิ่มประสิทธิภาพของช่องสัญญาณ: นำของเหลวอย่างราบรื่นผ่านพื้นที่ควบคุมปริมาณเพื่อหลีกเลี่ยงความปั่นป่วนและผลกระทบโดยตรง

การต่อต้านการเกิดโพรงอากาศ:
การลดแรงดันหลายขั้นตอน: กระจายความดันทั้งหมดที่ลดลงในหลายขั้นตอนการลดแรงดันเล็ก ๆ ที่เชื่อมต่อกับซีรีย์ (กรงควบคุมปริมาณหลายขั้นตอน) เพื่อป้องกันความดันจุดเดียวจากการลดลงต่ำกว่าความดันไอของเหลว

การออกแบบกรงความต้านทานคาวิตี้: ประเภทรูพิเศษ (เช่นประเภทเขาวงกต) ส่งเสริมการล่มสลายของฟองในห้องแรงดันสูงลดผลกระทบโดยตรงบนพื้นผิวโลหะ

การเลือกวัสดุ: วัสดุแข็งมีความทนทานต่อความเสียหายของโพรงอากาศมากขึ้น

การปิดผนึก:
การปิดผนึกโลหะกับโลหะ: แกนวาล์วและที่นั่งวาล์วทำจากโลหะผสมแข็งเพื่อให้แน่ใจว่าการปิดผนึกที่เชื่อถือได้และชีวิตที่ยาวนานภายใต้ความแตกต่างของแรงดันสูง ประเภทซีลหลัก
ซีลเสริม: การบรรจุก้านวาล์ว (เช่นกราไฟท์, PTFE) ป้องกันการรั่วไหลภายนอก วาล์ว API 6A ต้องการระดับการปิดผนึกที่เข้มงวด (เช่น PR2, PR2F)
กำลังปฏิบัติการและการควบคุม:
การออกแบบที่สมดุล: ลดแรงผลักดัน/แรงบิดที่จำเป็นสำหรับการทำงานของวาล์ว (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวาล์วความแตกต่างของความดันสูงเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่)
การเลือกแอคทูเอเตอร์: แรงผลักดันเพียงพอที่จะเอาชนะแรงและแรงเสียดทานของเหลวเพื่อให้แน่ใจว่าการวางตำแหน่งที่แม่นยำและเชื่อถือได้

4. สถานการณ์แอปพลิเคชันทั่วไป
การผลิตน้ำมันและก๊าซ:
บ่อน้ำในบ่อบ่อน้ำมันบ่อก๊าซและบ่อน้ำคอนเดนเสท (ควบคุมความดันบ่อน้ำและปรับการผลิต)
ทดสอบตัวคั่นแบบทดสอบการควบคุมแรงดันเข้า
การฉีดน้ำ/การฉีดก๊าซการควบคุมการไหลที่ดี
การควบคุมปริมาณก๊าซในระบบลิฟท์เทียม (เช่นการยกก๊าซ)
การขุดเจาะและเสร็จสิ้น:
ส่วนประกอบหลักของ BOP ใช้สำหรับการฆ่าและการควบคุมปริมาณอย่างดี
การควบคุมการไหล/ความดันในระบบการไหลเวียนของของเหลวและของเหลวที่สมบูรณ์ (โคลน)
การควบคุมการไหลและความดันในระหว่างการทดสอบการก่อตัว (DST)
อุตสาหกรรมอื่น ๆ :
ระบบไอน้ำแรงดันสูงในโรงงานเคมีและโรงไฟฟ้า
ท่อน้ำแข็งในเหมือง
ระบบเจ็ทน้ำแรงดันสูง

5. ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเลือก
การเลือกวาล์วสำลักที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญและต้องมีการประเมินผล:
คุณสมบัติของของไหล: น้ำมัน, ก๊าซ, น้ำ, การไหลของมัลติเฟส, ปริมาณทราย, เนื้อหาH₂S/CO₂ (ข้อกำหนดของวัสดุ), อุณหภูมิ, ความหนืด
พารามิเตอร์การดำเนินงาน:
ความดันต้นน้ำ (P1)
แรงดันดาวน์สตรีม (P2)
ความดันลดลง (ΔP = P1 - P2) - พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุด
การไหลสูงสุด/ต่ำสุด (Q)
อุณหภูมิของเหลว
ข้อกำหนดการใช้งาน: จุดประสงค์หลักในการควบคุมแรงกดดันการไหลหรือทั้งสองอย่าง? จำเป็นต้องมีการปรับบ่อยหรือไม่? จำเป็นต้องมีการควบคุมอัตโนมัติหรือไม่?
ขนาดและวิธีการเชื่อมต่อ: ขนาดท่อ (NPS/DN), ระดับความดัน (เช่นคลาส ANSI, PN), หน้าแปลนมาตรฐาน (ASME, API, DIN) หรือการเชื่อมต่อการเชื่อมก้น
เกรดวัสดุ: วัสดุวาล์วและวัสดุตัดแต่งจะต้องเป็นไปตามความดันอุณหภูมิความต้องการความต้านทานการกัดกร่อนและการกัดเซาะ มุ่งเน้นไปที่แกนวาล์ว, ที่นั่งวาล์ว, วัสดุกรง/บูช (เช่น 316SS, เหล็กเพล็กซ์, โลหะผสม 625, ทังสเตนคาร์ไบด์, เซรามิก) ติดตาม NACE MR0175/ISO 15156 (Sour Service)
โหมดการกระตุ้น: คู่มือ, ไฮดรอลิก, นิวเมติก, ไฟฟ้า? ต้องใช้แรงผลักดัน/แรงบิดเท่าไหร่? จำเป็นต้องมีข้อเสนอแนะตำแหน่งหรือไม่?
มาตรฐานและข้อกำหนด: เป็นสิ่งสำคัญในการปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรม:
API 6A: ข้อกำหนดอุปกรณ์ Wellhead และ Christmas Tree - มาตรฐานหลักที่สุดสำหรับน้ำมันและก๊าซต้นน้ำครอบคลุมระดับความดันวัสดุการออกแบบการทดสอบและข้อกำหนดด้านเอกสาร (เช่น PSL ระดับ PR)
API 14C/ISO 10418: การวิเคราะห์ระบบความปลอดภัยแพลตฟอร์มนอกชายฝั่งการออกแบบและการติดตั้ง
API 6D/ISO 14313: ข้อมูลจำเพาะของวาล์วท่อ
ASME B16.34: หน้าท้องวาล์วด้ายและการเชื่อมปลาย
NACE MR0175/ISO 15156: อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ - วัสดุสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีH₂Sในการผลิตน้ำมันและก๊าซ

6. ประเด็นสำคัญสำหรับการดำเนินงานและการบำรุงรักษา
การดำเนินการ:
ปรับช้า: หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันของการไหล/ความดันที่อาจทำให้เกิดการกระแทกกับระบบ
หลีกเลี่ยงการเปิดตัวเล็ก ๆ : การเปิดที่เล็กมากจะเพิ่มความเสี่ยงของการกัดเซาะและการเกิดโพรงอากาศ ทำความเข้าใจกับการเปิดวาล์วขั้นต่ำที่แนะนำ
พารามิเตอร์การตรวจสอบ: ให้ความสนใจอย่างใกล้ชิดกับความดันต้นน้ำและปลายน้ำอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงการไหลและเสียงรบกวน/การสั่นสะเทือนที่ผิดปกติ
การซ่อมบำรุง:
การตรวจสอบเป็นประจำ:
การรั่วไหลภายนอก (บรรจุก้านการเชื่อมต่อหน้าแปลน)
ไม่ว่าแอคทูเอเตอร์จะทำงานได้อย่างราบรื่นหรือไม่
ไม่ว่าจะเป็นมาตรวัดความดันและตัวบ่งชี้ตำแหน่งเป็นเรื่องปกติหรือไม่
การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน:
ตรวจสอบ/เปลี่ยนแกนวาล์วที่นั่งวาล์วกรง/บูชและชิ้นส่วนที่สวมใส่อื่น ๆ ตามวัฏจักรที่แนะนำของผู้ผลิต
หล่อลื่นชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว
ตรวจสอบ/แทนที่การบรรจุก้านวาล์ว
ชิ้นส่วนอะไหล่: ชิ้นส่วนที่สวมใส่กุญแจสำรอง (โดยเฉพาะวาล์วมืออะไหล่สำหรับวาล์วสำลักคงที่).