A vezérlőszelepek működtetőelemei: Hogyan válasszuk ki a megfelelőt az olaj- és gázszolgáltatáshoz

Egy repesztési helyen az utolsó dolog, amire a személyzetnek szüksége van, egy olyan szelep, amely nem mozdul el, ha a kezelési nyomás 15 000 psi. A szelepmozgató interfész a kezelő és a szelep tömítőeleme között, és ez határozza meg, hogy a szelep három másodpercen belül kinyílik, vagy egy teljes percnyi kézikerék forgatást igényel. Az olaj- és gázszolgáltatás vezérlőszelepének működtető típusának kiválasztása négy tényezőtől függ: a nyomatékigénytől, a reakciósebességtől, a hibamentes viselkedéstől és a kútfejnél elérhető áramforrástól.

Miért kezdődik a működtetőelem kiválasztása a szeleppel?

A vezérlőszelep működtetője az áramforrásból származó energiát a szelep záróelemének mozgatásához szükséges mechanikai mozgássá alakítja át. A kútfej- és repesztési szolgáltatásban ez az elem általában egy kapu vagy egy dugó az API 6A besorolású testen belül. Maga a szelep határozza meg a szelepmozgató követelményeit: lineárisan mozog-e vagy forog-e a szelepszár, mekkora nyomaték szükséges az üléstömítés megszakításához, és hogyan viselkedik a szelep a legnagyobb névleges nyomáskülönbség mellett.

Vegyünk egy tipikus API 6A tolózárat. A felemelkedő szárnak be kell nyomnia a kaput az ülésbe, hogy elérje a lezárást. Mivel a nyomáskülönbség a kapun nagyon magas lehet, a letörési nyomaték gyakran sokkal nagyobb, mint a futási nyomaték. A csak futási nyomatékra méretezett hajtómű a nyitási löket során elakadhat, vagy nem tud beülni teljesen, ha a vezeték nyomás alatt van. Éppen ezért a szelepmozgató kiválasztásának első lépése a szelep nyomatékprofiljának ismerete, nem pedig a szelepmozgató modellek egymás melletti összehasonlítása. Az ülés geometriája API 6A szabványos tolózárak nagy szerepet játszik a profil kialakításában.

Az ülés felülete a nyomatékot is befolyásolja. A keményen tömített tolózáraknál a fém-fém érintkező elegendő erőt hoz létre a nyomás megtartásához, és ez az erő súrlódást hoz létre, amelyet a működtetőnek le kell győznie. Ugyanez vonatkozik a megmunkálási tűrésekre a szárra és a tömszelencére is. A gyártási folyamat meghatározza, hogy a szár milyen pontosan legyen esztergálva és polírozva, és a durva szárfelület növeli a forgatónyomatékot, amelyet az aktuátornak biztosítania kell. A papíron megfelelően méretezett működtető szerkezet alulméretezhető olyan szelepen, amelyet nem ugyanazon a szabványon dolgoztak meg.

A vezérlőszelepek fő működtető típusai

Öt szelepmozgató típus dominál az olaj- és gázszelep szervizben: kézi, pneumatikus, hidraulikus, elektromos és elektrohidraulikus. Mindegyiknek világos fülke van.

Kézi működtetők

A kézi működtető egy kézikereket vagy kézi kart használ a szár forgatásához. Ez a legegyszerűbb és legolcsóbb lehetőség, és még mindig sok kútfejszelepen megjelenik. A kézi működtetésnek akkor van értelme, ha a szelepet ritkán működtetik, amikor nem áll rendelkezésre áramforrás, és ha a működési nyomaték elég alacsony ahhoz, hogy egy személy kezelni tudja. A korlát a nyomaték. Egy nagy furatú tolózárnál a kézikerék több száz newtonméteres bemeneti erőfeszítést igényelhet, ami nehézkessé válik egyetlen kezelő számára. A sebességváltó megsokszorozza a bemenő erőt, de növeli a szelep löketéhez szükséges fordulatok számát is.

Pneumatikus működtetők

A pneumatikus működtető szerkezet sűrített levegőt használ a membrán vagy dugattyú mozgatására, lineáris vagy forgó kimenetet hozva létre. A pneumatikus egységek gyakoriak a feldolgozó üzemekben, mivel általában rendelkezésre áll az üzemi levegő, a reakció gyors, és a rugóvisszatérítéses kialakítás meghibásodhat nyitáskor vagy zárva. Az olajmezőben azonban gyakran kevés a sűrített levegő, és a kimenő erőt a befúvó nyomás korlátozza. A tipikus üzemi levegő 6-8 bar, ezért a pneumatikus hengernek elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy a nagynyomású tolózárat mozgassa.

Hidraulikus működtetők

A hidraulikus működtetők sokkal nagyobb erősűrűséget hoznak létre, mint a pneumatikus egységek. A hidraulikafolyadékkal ellátott dugattyú 100 bar vagy annál nagyobb nyomása révén egy kompakt henger képes leadni a nagy zárószelepekhez, törőszelepekhez és fojtószelepekhez szükséges nyomatékot. Ez az oka annak, hogy a hidraulikus működtetés alapfelszereltség a tenger alatti kútfejeknél és a repedéses berendezéseknél, ahol korlátozott a hely, és a szelepnek a teljes nyomáskülönbség ellenében kell mozognia. A kompromisszum a rendszer összetettsége: hidraulikus tápegységre, irányított szabályozószelepekre és tiszta, jó szűrésű folyadékra van szüksége.

Elektromos működtetők

Az elektromos hajtómű egy motorból, egy sebességváltóból és egy vezérlő interfészből áll. Csak elektromos táplálásra van szüksége, és képes helyzet-visszajelzést, nyomatékkorlátozást, valamint helyi vagy távvezérlést biztosítani. Az elektromos hajtóművek jól illeszkednek az automatizált, felügyelet nélküli szervizhez. Gyengéjük a sebesség és a nyomaték a szélsőségeknél. A hagyományos motor nem képes megfelelni a hidraulikus henger pillanatnyi nyomatékának, és a vészleállítás, amelynek másodperceken belül le kell zárnia egy szelepet, meghaladhatja a működtető képességét.

Elektro-hidraulikus működtetők

Az elektrohidraulikus működtető egy elektromos motort egy kis hidraulikus szivattyúval és hengerrel kombinál. Megadja a hidraulikus teljesítmény nyomatéksűrűségét, miközben csak elektromos forrást igényel. Ez jó megoldást jelent olyan távoli kútfejek számára, ahol a központi hidraulikus tápegység nem praktikus. A további összetettség a hátránya: több alkatrész, több lehetséges hibapont és magasabb beszerzési költség.

Működtető típusok összehasonlítása

Az alábbi táblázat leszűkíti a mezőt. A specifikáció véglegesítése előtt erősítse meg a részleteket a szelep gyártójával.

Figyeljük meg, hogy egyetlen sor sem jelent végleges választ. A megfelelő választás az adott szelepnyomatéktól, a szükséges löket sebességtől, a szükséges meghibásodási helyzettől és a rendelkezésre álló áramforrástól függ.

Működtetőelemek kútfej- és repesztőszelepekhez

Biztonsági és szárvédő hajtóműválasztás kútfej- és repesztőszelepekhez. A karácsonyfán a főszelep és a szárnyas szelepek gyakran kézi vezérlésűek, mivel nem cikázzák őket gyakran. De a frac munka során a frac fej és a nagynyomású elosztók összekötik a kútfejet olyan szivattyúkkal, amelyek 10 000-20 000 psi nyomást adnak le. A kezelőnek gyorsan és pozitívan kell elhelyeznie a blokkszelepeket. A hidraulikus vagy elektrohidraulikus működtetés a standard megoldás, mert a személyzet teljes nyomás alatt tud mozgatni egy szelepet anélkül, hogy közvetlenül mögötte állna.

Az API 6A tolózáraknál, amelyeknek pozitív elzárást kell biztosítaniuk, a működtetőelemet a kapu löketéhez kell igazítani. Az FC tolózár egy API 6A kivitel, amelyet a kútfej- és elosztó-szervizben használnak, és kézi, hidraulikus vagy elektromos működtetéssel párosítható. Működtetővel párosítva gondosan ellenőrizni kell a szár beállítását. A rosszul beállított aktuátor oldalirányú terhelést jelenthet a száron, ami torzítja a tömítés felületeit és szivárgást okoz.

FC Gate Valve API 6A kútfej és elosztó szolgáltatáshoz Az FC tolózár megfelel az API 6A szabványoknak, kovácsolt ötvözött acél testtel és kemény felületű tömítőfelületekkel. Megbízható teljesítménye alkalmassá teszi fúrófolyadék szabályozására ölő-, fojtó- és sárelosztókban. Termék megtekintése →

A táguló tolózár olyan mechanizmust használ, amely mozgatja a kaput, mielőtt az az ülésbe tágulna, így fém-fém tömítést hoz létre. A tágulási lépés növeli a letörési nyomatékot, ezért az aktuátort a teljesen kiterjesztett helyzetre kell méretezni. Ha a szelep automatizált, egy végálláskapcsoló doboznak a kapu tényleges helyzetét kell mutatnia, nem csak a működtető kimenő tengelyének forgását.

WKM táguló tolózár fém-fém tömítéssel Ez a táguló tolózár alacsony üzemi nyomatékot és fém tömítést kínál, karimás vagy menetes végekkel. Alkalmas nagynyomású környezetekhez, és biztosítja a szivárgásmentes működést. Termék megtekintése →

Ahol nem áll rendelkezésre sűrített levegő egy távoli kútfejnél, az automatizált működtetéshez elektromos áramra vagy hidraulikus szivattyúra van szükség. Egy töredékhelyen a szivattyú csúszótalpa már tartalmaz hidraulikus erőt, így a hidraulikus működtetés egyszerűbb integrálni, mint a pneumatikus. Az elektromos működtetők továbbra is jól illeszkednek azokhoz a gyártósorokhoz, ahol a kezelő helyi vagy felügyeleti irányítást szeretne.

Gyakorlati lépések a működtető szerkezet meghatározásához

Ez a hat lépésből álló folyamat akkor is érvényes, ha szelepet ad meg egy új kútfejhez, vagy cserél egy működtetőt egy meglévő szelepre.

1. Határozza meg a szelep nyomatékát a legrosszabb nyomáskülönbségnél. A letörési nyomaték nagyobb, mint a futási nyomaték, és meghatározza az aktuátor méretét.
2. Válassza ki a kívánt simítási időt. Ha a szelepnek öt másodpercen belül be kell zárnia, ez kiküszöböl néhány elektromos működtetőt.
3. Döntse el a meghibásodás helyzetét. Ez határozza meg, hogy az aktuátor rugóvisszatérítést, akkumulátort vagy akkumulátoros tartalékot használ-e.
4. Ellenőrizze az áramforrást. Van sűrített levegő, vagy csak áram van? Van a telephelyen hidraulikus tápegység?
5. Ellenőrizze a szár csatlakozását. A szelepmozgató kimeneti tengelykapcsolójának oldalterhelés nélkül kell illeszkednie a szelepszárhoz, és a járomnak egy vonalban kell lennie a tömszelencével.
6. Erősítse meg a környezetvédelmet. A kútfej szervizeléséhez az aktuátort a környezeti hőmérsékletre, a nedvességre és a korrozív gázokra minősíteni kell.

Alacsonyabb nyomatékú gyártási szolgáltatás esetén a tolózár kialakításának megválasztása befolyásolhatja a működtető csomagot. Az API 6A tolózárak többféle szerkezeti konfigurációban kaphatók, és a kiválasztott kialakítás befolyásolja azt a nyomatékot, amelyet az aktuátornak le kell győznie. Az FLS tolózár egy API 6A kivitel, amelyet a kútfej- és elosztó-szervizben használnak.

FLS tolózár hátsó ülés tömítéssel és kovácsolt testtel Az FLS tolózár fém-fém tömítéssel és hátsó ülésszerkezettel rendelkezik, amely megkönnyíti a tömítés nyomás alatti cseréjét. Kovácsolt ötvözött acél teste ellenáll a korróziónak és a kopásnak a hosszú élettartam érdekében. Termék megtekintése →

Végső megfontolások

A megfelelő működtető típus a vezérlőszelephez a rendelkezésre álló teljesítmény, a nyomatékigény, a reakciósebesség és a hibamentes viselkedés közötti kompromisszum. A kézi működtetés praktikus a ritka, alacsony nyomatékú szervizelésnél; pneumatikus és elektromos működtetők automatizált gyártási csővezetékekhez illeszkednek; A hidraulikus vagy elektrohidraulikus rendszerek pedig a megfelelő választás a nagynyomású, nagy furatú kútfej- és repesztőszelepekhez. Kezdje a szelep nyomatékprofiljával, határozza meg a hibamódot, majd illessze a szelepmozgatót a szervizhez.

Ezzel a megközelítéssel elkerülhető a két leggyakoribb hiba: az indítószerkezet túlméretezése egy olyan szelep esetében, amelyhez soha nincs szükség ekkora nyomatékra, és alulméretezése olyan szelepeknél, amelyeknek igen.