ملزومات طراحی سوپاپ توپ: شناور در مقابل ترانیون، مهر و موم و استانداردها

یک منیفولد تزریق آب تولید شده در تاسیسات حوضه پرمین دارای یک شیر توپی 4 اینچی بود که پس از نود روز در تست خاموشی خود شکست خورد. صندلی PTFE در اطراف توپ جریان سرد داشت، و طراحی توپ شناور، فشار کامل بالادست را به صندلی پایین دست منتقل کرده بود، و سایش صندلی را که هرگز برای آن بار در نظر گرفته نشده بود، تسریع می کرد. مشخصات سرویس شامل جریان متناوب با مواد جامد و فشار متوسط ​​می‌شد، اما هیچ چیز در برگه اطلاعات محصول نشان نمی‌داد که کدام گزینه‌های طراحی داخل آن است. سوپاپ باید کشیده می‌شد و با یک دریچه توپی نصب‌شده با صندلی‌های فلزی و سیستم تزریق درزگیر جایگزین می‌شد.

درس این شکست برای هر خرید شیر توپی صدق می‌کند: طراحی شیر توپی تنها یک تصمیم محصول نیست، بلکه مجموعه‌ای از انتخاب‌ها است، از جمله ساپورت توپ، مواد صندلی، نگه‌داری ساقه، درجه بندی بدنه و ویژگی‌های ثانویه که باید با خدمات مطابقت داشته باشند. این انتخاب ها را زودتر بخوانید و می توان یک شیر بادوام و کم تعمیر را از یک مشکل تکراری جدا کرد.

شناور در مقابل توپ ترانیون: اولین تصمیم طراحی

اساسی ترین انتخاب در طراحی شیر توپی، نحوه پشتیبانی توپ است. در یک شیر توپی شناور، توپ به یک شفت ثابت نمی شود. بین دو صندلی قرار می گیرد و فشار خط توپ را به سمت صندلی پایین دست فشار می دهد تا مهر و موم ایجاد کند. این ساختار ساده، مقرون به صرفه و برای اندازه‌های کوچک و کلاس‌های فشار کم تا متوسط ​​مناسب است. نقطه ضعف آن این است که بار آب بندی به فشار بستگی دارد: هنگام بالا رفتن فشار، بار صندلی با آن بالا می رود، گشتاور عملیاتی را افزایش می دهد و سایش صندلی را تسریع می کند.

در یک دریچه توپی نصب شده بر روی قفسه، توپ توسط شفت های بالایی و پایینی گرفته می شود، بنابراین نمی توان آن را به پایین دست هل داد. صندلی‌ها، معمولاً با انرژی فنر، در مقابل توپ قرار می‌گیرند. فشار به همان صورت بار صندلی را افزایش نمی دهد، بنابراین گشتاور حتی در فشارهای بالا پایین و قابل پیش بینی می ماند. طرح‌های Trunnion همچنین قابلیت بلوک و خونریزی دوگانه و کاهش فشار حفره بدن را امکان‌پذیر می‌سازد که آنها را به انتخاب پیش‌فرض برای تولید نفت و گاز، تزریق و خدمات شکستگی تبدیل می‌کند.

مفهوم برای خریداران مستقیم است: اگر سرویس تقریباً بالاتر از کلاس 600 است، اندازه خط بالاتر از 4 اینچ است، یا رسانه حاوی مواد جامد است، طرحی را انتخاب کنید که بر روی جعبه نصب شده است. یک طرح شناور می تواند با هزینه اولیه کمتر عملکرد قابل قبولی داشته باشد، اما تنها زمانی که وظیفه تمیز و کلاس فشار متوسط ​​باشد.

مواد صندلی و نحوه مهر و موم شدن سوپاپ

صندلی اولین قسمتی است که پوشیده می شود و قسمتی است که کلاس خاموشی را مشخص می کند. صندلی‌های نرم ساخته‌شده از PTFE، خاموشی محکم حباب‌ها را فراهم می‌کنند و سیالات تمیز را زیر دمای تقریباً 230 درجه سانتی‌گراد (450 درجه فارنهایت) کنترل می‌کنند. PTFE، با این حال، مستعد جریان سرد و اکستروژن تحت بار زیاد است. صندلی های PEEK محدودیت دما را تا حدود 260 درجه سانتیگراد افزایش می دهند و در برابر تغییر شکل بهتر مقاومت می کنند، به همین دلیل است که دریچه های توپی فشار بالا معمولاً به جای PTFE از PEEK استفاده می کنند.

صندلی های فلزی و کلاس های نشتی

برای محیط های ساینده، دماهای بالا یا شرایط ایمن در برابر آتش، صندلی های فلزی مورد نیاز است. یک دریچه توپی فلزی به کلاس نشتی صندلی بر اساس ANSI/FCI 70-2 یا ISO 5208 درجه بندی می شود. دریچه‌های تولید استاندارد معمولاً به کلاس II یا III می‌رسند، صندلی‌های لبه دار به کلاس IV می‌رسند، و طرح تزریق شده با درزگیر می‌تواند به کلاس V یا VI نزدیک شود. اگر برنامه نیاز به بسته شدن حباب دار فلزی داشته باشد، طرح باید یک مکانیسم آب بندی ثانویه اضافه کند.

تزریق درزگیر

بسیاری از دریچه‌های توپی و شیرهای پلاگین مجهز به سیستم تزریق درزگیر هستند: کانال‌های سوراخ‌شده از بدنه به ناحیه نشیمنگاه می‌روند و یک ترکیب درزگیر تحت فشار تزریق می‌شود تا مهر و موم را روی یک صندلی خراشیده یا فرسوده بدون برداشتن شیر از خط، بازیابی کند. این ویژگی عمر مفید را به میزان قابل توجهی در سیالات حاوی مواد جامد افزایش می دهد و یکی از کاربردی ترین جزئیاتی است که هنگام بررسی طراحی سوپاپ باید تأیید شود.

همان معماری ربع چرخش در شیرهای پلاگین ظاهر می شود، جایی که یک پلاگ مخروطی در داخل بدنه در برابر صندلی می چرخد ​​و از یک مفهوم آب بندی مشابه به کمک درزگیر استفاده می کند. منطق طراحی به اندازه کافی نزدیک است که خدمه تعمیر و نگهداری راحت با شیرهای پلاگین به سرعت خود را با شیرهای توپی تطبیق می دهند و بالعکس. راه طراحی یک شیر پلاگین نشتی را به حداقل می رساند در مقاله مرتبط در این سایت توضیح داده شده است.

حفظ ساقه، طراحی ایمن در برابر آتش و حفاظت ضد الکتریسیته ساکن

ساقه شیر توپی تنها بخشی است که تحت بار دینامیکی به مرز فشار نفوذ می کند، بنابراین جزئیات طراحی در آن سمت بسیار مهم است. ساقه ضد باد توسط یک شانه یا یک حلقه نگهدارنده در داخل بدنه نگه داشته می شود تا در صورت از کار افتادن غده بسته بندی یا فلنج، فشار داخلی هرگز ساقه را خارج نکند. این یک ویژگی غیرقابل مذاکره برای خدمات هیدروکربنی قابل اشتعال است و بسیاری از اپراتورها طرحی را بدون آن نمی پذیرند.

طراحی ایمن در برابر آتش به همان اندازه مهم است. سوپاپ واجد شرایط API 607 ​​یا ISO 10497 از طریق آتش آزمایش می شود، اجازه می دهد تا نشیمنگاه نرم را بسوزاند و همچنان باید روی صندلی فلزی مهر و موم شود. این ساختار معمولاً شامل یک نشیمنگاه اولیه نرم به اضافه یک نشیمنگاه ثانویه فلزی است که به گونه‌ای قرار دارد که تخریب حرارتی قسمت‌های نرم مسیر جریان را باز نمی‌کند. گواهی تست آتش نشانی را بخواهید و فشار تست، دما، مدت زمان سوختگی و محدودیت های نشتی را تایید کنید.

ویژگی‌های ضد الکتریسیته ساکن، توپ، ساقه و بدنه را از طریق فنرهای زمین به صورت الکتریکی پیوسته نگه می‌دارند و از تجمع بار ساکن در داخل سوراخ سوپاپ جلوگیری می‌کنند. در سرویس گاز، به خصوص با گاز خشک و صندلی های غیر رسانا، تخلیه ساکن می تواند محیط جاری را مشتعل کند.

انتخاب بسته بندی تعیین می کند که شیر تا چه حد محدودیت های انتشار فرار را برآورده می کند. بسته بندی با بار زنده، معمولا واشرهای فنری Belleville از پیش فشرده شده روی یک مجموعه بسته بندی PTFE یا گرافیت، بار آب بندی را با فرسودگی بسته بندی حفظ می کند. طرح های آزمایش شده بر اساس ISO 15848-1 یا API 641 دارای طبقه بندی انتشار متان قابل اندازه گیری هستند. هنگامی که پروژه دارای تعهدات گزارش زیست محیطی است، یکی از آن طبقه بندی ها را به صراحت مشخص کنید.

مواد، رتبه بندی فشار، و استانداردهای حاکم

طراحی شیر توپی فقط به اندازه مشخصات مواد آن خوب است. ASME B16.34 درجه بندی فشار-دما را برای مواد معمول بدنه تعیین می کند: فولاد کربنی WCB برای سرویس شیرین عمومی، فولاد ضد زنگ CF8M برای مقاومت در برابر خوردگی، LCC برای سرویس در دمای پایین، و دوبلکس یا فوق دوبلکس برای محیط های گاز ترش و کلرید بالا. هنگامی که سیال تولید شده حاوی سولفید هیدروژن باشد، NACE MR0175 / ISO 15156 سختی مواد خیس شده را برای جلوگیری از ترک خوردگی استرس سولفید محدود می کند. کلاس مواد، الزامات تست ضربه و محدودیت سختی را در مشخصات خرید تأیید کنید.

استانداردهای محصول نیز اهمیت دارد. API 6D شیرهای توپی خط لوله و لوله‌کشی را پوشش می‌دهد و معمولاً برای خدمات انتقال مورد نیاز است. API 608 دریچه های توپی فلزی کلاس 150 و 300 را نشان می دهد. ISO 17292 شیرهای توپی همه منظوره برای خدمات نفت و پتروشیمی را پوشش می دهد.

در سمت سرچاه، استاندارد متفاوتی بر دستگاه های کنترل اولیه حاکم است. API 6A مشخصات پذیرفته شده برای تجهیزات سرچاهی و درخت کریسمس است و بسیاری از درختان سطحی از شیرهای دریچه ای برای ویژگی های آب بندی مثبت خود در محیط های با دمای پایین و پر از مواد جامد استفاده می کنند. بنابراین، بررسی طراحی برای یک شیر درختی با بررسی شیر توپی خط لوله متفاوت است، حتی اگر این دو اصول مرزی فشار یکسانی داشته باشند. دریچه دروازه گسترش YUXOIL برای این وظیفه خدمات درختی، در کنار سایر تنظیمات شیر ​​دروازه API 6A ساخته شده است.

API 6A Expanding Gate Valve برای خدمات سرچاهی و درخت کریسمس این دریچه دریچه ای انبساط کننده برای کار بر روی درخت ساخته شده است که با استانداردهای API 6A با انتهای فلنجی یا رزوه ای مطابقت دارد. بدنه آهنگری یا ریخته‌گری شده، گشتاور عملیاتی کم و آب‌بندهای فلزی آن برای محیط‌های پر از مواد جامد و دمای پایین مناسب است. مشاهده محصول →

تبدیل دانش طراحی به خرید هوشمندتر

هنگامی که یک شیر توپی را مشخص می کنید، قبل از مقایسه قیمت ها، حقایق طراحی را روی میز قرار دهید. حداقل، اسناد باید به این سؤالات پاسخ دهند:

• آیا توپ شناور است یا بر روی خرطومی نصب شده است؟ آیا نقشه پیکربندی دقیق صندلی را نشان می دهد؟
• مواد نشیمنگاه و مهر و موم، محدوده دما، و کلاس نشتی خاموش بر اساس ANSI/FCI 70-2 یا ISO 5208 چیست؟
• آیا ساقه به صورت مکانیکی در برابر باد کردن حفظ می شود؟
• آیا شیر دارای گواهی ایمنی آتش به API 607 ​​یا ISO 10497 است؟
• آیا شیر ضد الکتریسیته ساکن است و دارای چه نوع بسته بندی و طبقه بندی انتشار فرار است؟
• آیا گزارشات آزمایش مواد و سوابق شناسایی مثبت مواد برای بدنه و تریم موجود است؟

آزمایش به اندازه نقاشی مهم است. یک شیر توپی استاندارد با پوسته هیدرواستاتیکی با فشار نامی 1.5 برابر تست شده و بر اساس معیارهای API 598 یا MSS SP-61 تست شده است. تأیید کنید که گواهی فشار اعمال شده و زمان نگهداری را نشان می دهد، نه فقط یک نمره قبولی.

کیفیت ساخت نیز در سازگاری طراحی ظاهر می شود. یک تولیدکننده با ریخته‌گری، ماشین‌کاری و بازرسی داخلی می‌تواند دقت ابعاد و کیفیت سطح مهر و موم را بسیار بهتر از تاجری که تولید را در میان پیمانکاران فرعی تقسیم می‌کند، کنترل کند. کارخانه YUXOIL یک کارخانه شیرآلات و یک کارخانه ریخته گری را در کنار یکدیگر راه اندازی می کند. صفحه قابلیت های تولید مراحل ماشینکاری و بازرسی اعمال شده برای هر سفارش را شرح می دهد.

برای کارهای شکستگی و تحریک چاه، طراحی شیر توپی بخشی از یک پوشش فشار بزرگتر است که شامل منیفولد تصفیه و سر چاه است. سر فرک رابط ساختاری است که خطوط تصفیه را به سر پوشش متصل می کند و شیرهای بالادست باید با درجه فشار، اندازه سوراخ و نوع اتصال مطابقت داشته باشند. در طول بررسی طراحی، کل پاکت را در نظر داشته باشید.

آداپتور سر Frac با خروجی های متعدد برای تحریک فشار بالا این آداپتور سر فرک با پوشش فشار منیفولدها و سر چاه ها مطابقت دارد و چهار تا شش خروجی و اتصالات سازگار با API را ارائه می دهد. محدوده اندازه آن از 1-13/16 تا 7-1/16 اینچ مناسب عملیات های مختلف شکستگی است. مشاهده محصول →

ارزش بررسی طراحی شیر توپی در مرحله مشخصات این است که ویژگی های اصلی عملکرد قبل از نصب قابل مشاهده است. تکیه گاه توپ، مواد نشیمنگاه، ساقه نگهدارنده، ساختار ایمن در برابر آتش، و آزمایش های تایید شده، داستانی ثابت در مورد نحوه عملکرد شیر در سرویس شما را نشان می دهد. خواندن زودهنگام این جزئیات چیزی است که نصب سطح قابل اعتماد را از هزینه تعمیر و نگهداری مکرر جدا می کند.