Se kuristusventtiili , joka tunnetaan myös nimellä kaasuventtiili tai kuristusventtiili, on avainohjauslaite öljy- ja kaasuteollisuudessa ja muissa korkeapaineisten nestejärjestelmissä. Sen ydintehtävänä on hallita nesteen virtausta ja painetta tarkasti, etenkin korkean paine-eron, kiinteiden hiukkasten tai kaasu-neste-monivaiheisen virtauksen ankarissa työolosuhteissa.
1. Kuristinventtiilin ydinfunktio ja tarkoitus
Ohjaa kaivojen paine: Tämä on tärkein toiminto. Öljy- ja kaasukaivon tuotannon varhaisessa vaiheessa tai korkeapaineisissa kaivoissa alareiän paine on paljon korkeampi kuin alavirran prosessointijärjestelmän toleranssi. Kuristusventtiili vähentää nesteen painetta turvalliselle toiminta -alueelle luomalla säädettävä vastus (paineen pudotus) alavirran putkistojen, erottimien ja muiden laitteiden suojaamiseksi.
Säädä tuotanto: Vaihtamalla venttiilin aukea (kuristusalue), öljyn ja kaasun kaivon tai putkilinjan tilavuusvirtausta säädetään tarkasti tuotantojakotavoitteiden tai testivaatimusten saavuttamiseksi.
Estä kavitaatio/salama: Tietyissä työolosuhteissa (kuten äkillinen paineen pudotus, joka johtaa nestemäiseen höyrystymiseen), asianmukaisesti suunniteltu kuristusventtiili (kuten monivaiheinen kuristus) voi hidastaa paineen pudotusnopeutta, vähentää tai poistaa tuhoava kavitaatio ja venttiilin eroosio.
Hyvin hallintaturva: poraus-, valmistumis- ja hyvin korjaustoimenpiteissä säädettävä kuristusventtiili on avainkomponentti räjähdyksen estämisryhmässä, jota käytetään hyvin tappamisoperaatioiden, ohjauskynnysten tai räjähdyksien toteuttamiseen, ja se on yksi viimeisimmistä esteistä hyvin hallinnan turvallisuudelle.
Virtausvakuutus: Virtauksen hallinta auttaa hidastamaan ongelmia, kuten hydraatin muodostumista, vahan laskeutumista tai skaalausta.
Testaus ja mittaus: Anna stabiili takapaine ja virtausolosuhteet tuotantotestauksen tai virtausmittauksen aikana.
2. Päätyypit kuristusventtiilit
Niiden rakenne- ja säätömenetelmän mukaan ne on jaettu pääasiassa kahteen luokkaan:
Kiinteä kuristinventtiili (kiinteä kuristin)
Periaate: Sisälle asennetaan sopimaton kuristuselementti (yleensä keraaminen tai karbidiholkki, jolla on tarkka porauskoko - papu).
Ominaisuudet:
Yksinkertainen rakenne, kestävä ja suhteellisen alhaiset kustannukset.
Vahva eroosioresistenssi (erityisesti keraamiset tai karbidiholkit).
Virtauksen/paineen säätö on kiinnitetty. Jos sitä on vaihdettava, kone on pysäytettävä kaistuvan holkin korvaamiseksi eri aukkoilla.
Sovellus: Käytetään pääasiassa tilanteissa, joissa vaaditaan pitkäaikainen vakaa virtaus/paine tai varmuuskopio/apukaasuelementti säädettäville kuristinventtiileille. Käytetään myös yleisesti testiprosesseissa.
Säädettävä kuristusventtiili (säädettävä / muuttuja kuristin)
Periaate: Venttiilin ytimen ja venttiilin istuimen välistä aukkoa säädetään jatkuvasti ulkoisen käyttömekanismin (manuaalinen, hydraulinen, pneumaattinen tai sähkö) läpi virtauksen ja paineen pudotuksen muuttamiseksi.
Ydinrakenne (yleiset tyypit):
Neulaventtiilin tyyppi: Kartiomainen neulaventtiili (neula) asetetaan vastaavaan venttiilin istuimen (istuin) reikään ja neulaventtiilin aksiaalinen liike muuttaa rengasmaista kuristusaluetta. Suuri tarkkuus, joka sopii puhtaisiin nesteisiin.
Häkkityyppi/monireiän tyyppi: Venttiilin ydin (männän tyyppi tai holkkityyppi) liikkuu häkissä (häkki), jossa on erityisiä reikiä virtausalueen muuttamiseksi. Häkin reikien suunnittelu (koko, muoto, lukujakauma) voi optimoida virtausominaisuudet, vähentää kohinaa, kavitaatiota ja eroosiota. Yleisimmin käytetty.
Portti/veitsen porttityyppi: samanlainen kuin porttiventtiili, mutta erityisesti suunniteltuun leikkuureunaan se voi tarjota raja- ja kuristustoiminnot kiinteissä hiukkasia sisältävissä lietissä.
Ominaisuudet:
Se voi jatkuvasti ja hienosti säätää virtausta ja painetta toiminnan aikana ja reagoida nopeasti.
Korkea automaatiotaso, helppo integroida ohjausjärjestelmiin (kuten SCADA, DCS).
Rakenne on suhteellisen monimutkainen, kustannukset ovat korkeat ja se on herkempi kulumiselle (vaaditaan säännöllinen huolto).
Ajo -tila:
Käsikirja: Käsipyörän ja vaihdelaatikko. Yksinkertainen ja luotettava, edullinen, sopiva harvinaiseen säätöön tai valmiustilaan.
Hydraulinen/pneumaattinen: Käytä hydrauliöljyä tai paineilmaa toimilaitteen ajamiseen. Tarjoa vahva työntövoima, räjähdyksenkestävä, sopii kauko- tai ankariin ympäristöihin. Yleisin.
Electric: Toimilaite ajaa moottori. Korkea ohjaustarkkuus, kätevä signaalin lähetys, räjähdyksenkestävä ja luotettavuus on otettava huomioon.
3. Tärkeimmät suunnitteluominaisuudet ja haasteet
Kuristusventtiili toimii äärimmäisissä olosuhteissa, ja suunnittelun on vastattava seuraaviin haasteisiin:
Eroosion vastus:
Keskeisten komponenttien kovettuminen: Venttiilin ytimen, venttiilin istuimen ja häkin pinnan kovettuminen (kuten volframikarbidiruiskutus, nitriding ja Stellite -seoksen pinta).
Superhard -materiaalien valinta: keramiikka (alumiinioksidi, piikarbidi), volframikarbidiseosholkit tai komponentit.
Virtauskanavan optimointi: Ohjaa neste sujuvasti kuristusalueen läpi turbulenssin ja suoran iskun välttämiseksi.
Kavitaationkestävyys:
Monivaiheinen paineen vähentäminen: Dispergoi kokonaispaineen pudotus moniin sarjoihin kytketyihin pieniin paineen pudotusvaiheisiin (monivaiheinen kuristushäkki) estääkseen yhden pisteen painetta putoamisen nesteen höyrynpaineen alapuolelle.
Kavitaatiokestävyys häkin suunnittelu: Erityiset reikätyypit (kuten labyrinttityyppi) edistävät kuplien romahtamista korkeapainekammiossa vähentäen suoraa vaikutusta metallin pintaan.
Materiaalin valinta: Kova materiaalit kestävät kavitaatiovaurioita.
Tiivistelmä:
Metalli-metallitiiviste: Venttiilin ydin ja venttiilin istuin on valmistettu kovasta seoksesta luotettavan tiivistyksen ja pitkän käyttöiän varmistamiseksi korkeapaineerot. Päätiivistetyyppi.
Aputiiviste: Venttiilin varren pakkaus (kuten grafiitti, PTFE) estää ulkoisen vuotojen. API 6A -venttiilit vaativat tiukkoja tiivistystasoja (kuten PR2, PR2F).
Käyttövoima ja hallinta:
Tasapainoinen suunnittelu: Vähennä venttiilien toimintaan tarvittava työntövoiman/vääntömomentti (etenkin suurten halkaisijan korkeapaine-differentiaaliventtiileille).
Toimilaitteen valinta: Riittävä työntövoima nestevoiman ja kitkan voittamiseksi tarkan ja luotettavan paikannuksen varmistamiseksi.
4. tyypilliset sovellusskenaariot
Öljyn ja kaasun tuotanto:
Öljykaivojen, kaasukaivojen ja kondensaattikaasujen kaivojen kaivojen kuristus (ohjaus kaivopaine ja säädä tuotantoa).
Testaa erottimen sisääntulon paineen säätö.
Veden injektio/kaasun injektiokaivovirtauksen hallinta.
Kaasun määrän säätö keinotekoisessa nostossa (kuten kaasun nosto).
Poraus ja valmistuminen:
BOP -ydinkomponentit, joita käytetään hyvin tappamiseen ja kuristamiseen.
Virtauksen/paineen hallinta poraus- ja valmistumisnesteen (MUD) kiertojärjestelmissä.
Virtauksen ja paineen hallinta muodostumistestauksen aikana (DST).
Muut teollisuudenalat:
Korkeapainehöyryjärjestelmät kemiallisissa kasveissa ja voimalaitoksissa.
Lietteen putkistot kaivoksissa.
Korkeapaine vesisuihkujärjestelmät.
5. Valinnan keskeiset näkökohdat
Oikean kuristinventtiilin valitseminen on ratkaisevan tärkeää ja vaatii arvioinnin:
Nesteen ominaisuudet: Öljy, kaasu, vesi, monivaiheinen virtaus, hiekkapitoisuus, H₂S/CO₂ -pitoisuus (materiaalivaatimukset), lämpötila, viskositeetti.
Käyttöparametrit:
Ylävirran paine (P1)
Alavirran paine (P2)
Odotettu paineen pudotus (ΔP = P1 - P2) - Kriittisin parametri
Suurin/minimivirta (q)
Nesteen lämpötila
Funktionaaliset vaatimukset: Onko paineen, virtauksen tai molemmat? Tarvitaanko usein säätöä? Tarvitaanko automaattista ohjausta?
Koko ja liitäntämenetelmä: Putkilinjan koko (NPS/DN), painetaso (kuten ANSI -luokka, PN), laipan standardi (ASME, API, DIN) tai Butt -hitsausliitäntä.
Materiaaliluokka: Venttiilin runko- ja koriste -materiaalit on täytettävä paine, lämpötila, korroosio ja eroosionkestävyysvaatimukset. Keskity venttiilin ytimeen, venttiilin istuimeen, häkki-/holkkimateriaaliin (kuten 316ss, duplex -teräs, 625 seos, volframikarbidi, keraaminen). Seuraa NACE MR0175/ISO 15156 (hapan palvelu).
Käyttötila: Manuaalinen, hydraulinen, pneumaattinen, sähköinen? Kuinka paljon työntövoimaa/vääntömomenttia tarvitaan? Tarvitaanko sijaintipalautetta?
Standardit ja tekniset tiedot: On tärkeää noudattaa alan standardeja:
API 6A: Wellhead- ja Christmas Tree -laitteiden tekniset vaatimukset - ylävirran öljyn ja kaasun ydinstandardi, peittäen painetasot, materiaalit, suunnittelu-, testaus- ja dokumentointivaatimukset (kuten PSL, PR -taso).
API 14C/ISO 10418: Offshore -alustan turvallisuusjärjestelmän analyysi, suunnittelu ja asennus.
API 6D/ISO 14313: Putkilinjan venttiilin tekniset tiedot.
ASME B16.34: Venttiilin laipat, kierteet ja hitsauspäät.
NACE MR0175/ISO 15156: Öljy- ja maakaasuteollisuus - Materiaalit h₂s: tä sisältäville ympäristöille öljyn ja kaasun tuotannossa.
6. Käyttö- ja kunnossapidon avainkohdat
Käyttö:
Säädä hitaasti: Vältä virtauksen/paineiden äkillisiä muutoksia, jotka voivat aiheuttaa iskun järjestelmään.
Vältä pieni aukko: Erittäin pieni aukko lisää eroosion ja kavitaation riskiä. Ymmärrä venttiili.
Seurantaparametrit: Kiinnitä erityistä huomiota ylä- ja alavirran paineeseen, lämpötilaan, virtausmuutoksiin ja epänormaaliin kohina/värähtely.
Huolto:
Säännöllinen tarkastus:
Ulkoinen vuoto (varren pakkaus, laippayhteys).
Toimiiko toimilaite sujuvasti.
Onko painemittari ja asennon indikaattori normaali.
Ennaltaehkäisevä huolto:
Tarkasta/vaihda venttiilin ydin, venttiilin istuin, häkki/holkki ja muut käyttävät osat valmistajan suositusjakson mukaan.
Voitele liikkuvat osat.
Tarkista/vaihda venttiilin varren pakkaus.
Varaosat: Varaa avaimen osien (erityisesti varalokiventtiilit kiinteille kuristinventtiileille).
