Ohjausventtiilien toimilaitetyypit: oikeanlaisen öljy- ja kaasuhuoltoon valitseminen

Murtumispaikalla viimeinen asia, jota miehistö haluaa, on venttiili, joka ei liiku, kun käsittelypaine on 15 000 psi. Toimilaite on käyttöliittymä käyttäjän ja venttiilin tiivistyselementin välillä, ja se määrittää avautuuko venttiili kolmessa sekunnissa vai vaatiiko se täyden minuutin käsipyörän pyörittämistä. Öljy- ja kaasuhuollon säätöventtiilin toimilaitteen valinta riippuu neljästä tekijästä: vääntömomentin tarve, vastenopeus, vikasietoinen käyttäytyminen ja kaivon kärjessä käytettävissä oleva virtalähde.

Miksi toimilaitteen valinta alkaa venttiilistä

Ohjausventtiilin toimilaite muuntaa virtalähteestä tulevan energian mekaaniseksi liikkeeksi, joka tarvitaan venttiilin sulkuelementin liikuttamiseen. Kaivonpää- ja murtopalvelussa kyseinen elementti on yleensä portti tai tulppa API 6A -luokitellun rungon sisällä. Venttiili itse määrittelee toimilaitteen vaatimukset: liikkuuko kara lineaarisesti vai pyöriikö, kuinka paljon vääntömomenttia tarvitaan tiivisteen rikkomiseen ja kuinka venttiili käyttäytyy suurimmalla nimellispaine-erolla.

Otetaan tyypillinen API 6A -luistiventtiili. Nousevan varren on työnnettävä portti istuimeen sulkemisen saavuttamiseksi. Koska paine-ero portin poikki voi olla erittäin korkea, irrotusmomentti on usein paljon suurempi kuin käyttömomentti. Toimilaite, joka on mitoitettu vain käyntivääntömomentille, voi jumittua avausiskun aikana tai epäonnistua paikoillaan, kun linja on paineistettu. Siksi toimilaitteen valinnassa ensimmäinen askel on tietää venttiilin vääntömomenttiprofiili, ei vertailla toimilaitemalleja vierekkäin. Istuimen geometria API 6A -standardin luistiventtiilit on tärkeä osa profiilin luomisessa.

Myös istuimen käyttöliittymä vaikuttaa vääntömomenttiin. Kovasti tiivistetyissä luistiventtiileissä metalli-metalli-kosketin tuottaa tarpeeksi voimaa pitämään paineen, ja tämä voima luo kitkaa, joka toimilaitteen on voitettava. Sama huomio työstön toleransseihin koskee karaa ja tiivisteholkkia. The valmistusprosessi määrittää, kuinka tarkasti karaa sorvataan ja kiillotetaan, ja karkea varren pinta lisää vääntömomenttia, jonka toimilaitteen on annettava. Paperilla oikean kokoiselta näyttävä toimilaite voi olla alimitoitettu venttiilissä, jota ei ole koneistettu saman standardin mukaan.

Ohjausventtiilien päätoimilaitetyypit

Öljy- ja kaasuventtiilihuoltoa hallitsee viisi toimilaitetyyppiä: manuaalinen, pneumaattinen, hydraulinen, sähköinen ja sähköhydraulinen. Jokaisella on selkeä markkinarako.

Manuaaliset toimilaitteet

Manuaalinen toimilaite käyttää käsipyörää tai käsivipua varren pyörittämiseen. Se on yksinkertaisin ja halvin vaihtoehto, ja se näkyy edelleen monissa kaivonpääventtiileissä. Manuaalinen käyttö on järkevää, kun venttiiliä käytetään harvoin, kun virtalähdettä ei ole saatavilla ja kun käyttömomentti on riittävän pieni, jotta henkilö voi käsitellä sitä. Rajoitus on vääntömomentti. Isoreikäisessä luistiventtiilissä käsipyörä saattaa vaatia useita satoja newtonmetrejä syöttöä, mikä on vaikeaa yhdelle käyttäjälle. Vaihteisto moninkertaistaa syöttövoiman, mutta se lisää myös venttiilin liikkeelle tarvittavien kierrosten määrää.

Pneumaattiset toimilaitteet

Pneumaattinen toimilaite käyttää paineilmaa kalvon tai männän liikuttamiseen, mikä tuottaa lineaarisen tai pyörivän ulostulon. Pneumaattiset yksiköt ovat yleisiä prosessilaitoksissa, koska laitoksen ilmaa on yleensä saatavilla, vaste on nopea ja jousipalautteinen rakenne voi epäonnistua auki tai sulkeutua. Öljykentällä paineilmaa on kuitenkin usein niukasti ja lähtövoimaa rajoittaa syöttöpaine. Tyypillinen laitosilma on 6-8 baaria, joten paineilmasylinterin on oltava melko suuri siirtääkseen korkeapaineluukkuventtiiliä.

Hydrauliset toimilaitteet

Hydrauliset toimilaitteet tuottavat paljon suuremman voimatiheyden kuin pneumaattiset yksiköt. Kun mäntä hydraulinesteellä on 100 baaria tai enemmän, kompakti sylinteri voi tuottaa suurille luistiventtiileille, murtoventtiileille ja kuristinventtiileille tarvittavan vääntömomentin. Siksi hydraulinen käyttö on vakiona merenalaisissa kaivonpäissä ja murtolaitteissa, joissa tilaa on rajoitetusti ja venttiilin täytyy liikkua täyttä paine-eroa vastaan. Kompromissi on järjestelmän monimutkaisuus: tarvitset hydraulisen voimayksikön, suuntasäätöventtiilit ja puhtaan nesteen, jossa on hyvä suodatus.

Sähkötoimilaitteet

Sähkötoimilaite koostuu moottorista, vaihteistosta ja ohjausliitännästä. Se tarvitsee vain virtalähteen, ja se voi tarjota asennon palautetta, vääntömomentin rajoitusta ja paikallista tai kauko-ohjainta. Sähkötoimilaitteet sopivat hyvin automaattiseen, valvomattomaan huoltoon. Heidän heikkoutensa on nopeus ja vääntömomentti ääripäässä. Perinteinen moottori ei pysty vastaamaan hydraulisylinterin hetkellistä vääntömomenttia, ja hätäpysäytys, jonka on suljettava venttiili sekunneissa, voi ylittää toimilaitteen kyvyn.

Sähköhydrauliset toimilaitteet

Sähköhydraulinen toimilaite yhdistää sähkömoottorin pieneen hydraulipumppuun ja sylinteriin. Se tuottaa hydraulivoiman vääntömomenttitiheyden, mutta vaatii vain sähkölähteen. Tämä tekee siitä hyvän ratkaisun syrjäisille kaivonpäille, joissa keskushydrauliikkayksikkö on epäkäytännöllinen. Lisääntynyt monimutkaisuus on haittapuoli: enemmän komponentteja, enemmän mahdollisia vikakohtia ja korkeammat hankintakustannukset.

Toimilaitetyyppien vertailu

Alla oleva taulukko kaventaa kenttää. Varmista tiedot venttiilin valmistajalta ennen määrittelyn viimeistelyä.

Huomaa, että yksikään rivi ei edusta lopullista vastausta. Oikea valinta riippuu tietystä venttiilin vääntömomentista, vaaditusta iskunopeudesta, tarvitsemastasi vikaasennosta ja käytettävissä olevasta virtalähteestä.

Toimilaitteen huomioitavaa kaivonpäätä ja murtoventtiilejä varten

Turva- ja varrensuojaustoimilaitevalinta kaivonpää- ja murtoventtiileille. Joulupuussa pääventtiili ja siipiventtiilit ovat usein manuaalisia, koska niitä ei kierrätetä usein. Mutta frac-työssä murtopää ja korkeapainejakoputket yhdistävät kaivonpään pumppuihin, jotka tuottavat 10 000 - 20 000 psi. Käyttäjän on asetettava lohkoventtiilit nopeasti ja positiivisesti. Hydraulinen tai sähköhydraulinen käyttö on vakioratkaisu, koska miehistö voi pyörittää venttiiliä täydessä paineessa seisomatta suoraan sen takana.

API 6A -luistiventtiileissä, joiden on tarjottava positiivinen sulku, toimilaite on sovitettava portin iskun mukaan. FC-luukkuventtiili on yksi API 6A -malli, jota käytetään kaivon ja jakotukin huoltoon, ja se voidaan yhdistää manuaaliseen, hydrauliseen tai sähköiseen käyttöön. Kun laite on paritettu toimilaitteen kanssa, varren kohdistus on tarkistettava huolellisesti. Väärin kohdistettu toimilaite voi aiheuttaa sivukuormitusta karaan, mikä vääristää tiivisteen pintoja ja aiheuttaa vuotoa.

FC Gate Valve API 6A kaivonpään ja jakotukin huoltoon FC-luukkuventtiili täyttää API 6A -standardit taotulla seosteräksisellä rungolla ja kovapintaisilla tiivistepinnoilla. Sen luotettava suorituskyky tekee siitä sopivan porausnesteen ohjaukseen tappo-, kuristus- ja mutajakoputkissa. Näytä tuote →

Laajentuva luistiventtiili käyttää mekanismia, joka liikuttaa porttia ennen kuin se laajenee istukkaan luoden metallin välisen tiivisteen. Laajennusvaihe lisää irrotusmomenttia, joten toimilaite on mitoitettava täysin laajennettuun asentoon. Jos venttiili on automatisoitu, rajakytkinkotelon tulee näyttää portin todellinen asento, ei vain toimilaitteen lähtöakselin pyörimissuunta.

WKM laajeneva luistiventtiili metallista metalliin tiivisteellä Tämä laajeneva luistiventtiili tarjoaa alhaisen käyttömomentin ja metallitiivisteen, saatavana laipallisina tai kierrepäisinä. Se sopii korkeapaineisiin ympäristöihin ja varmistaa vuotottoman toiminnan. Näytä tuote →

Jos paineilmaa ei ole saatavilla etäkaivossa, automaattinen käyttö vaatii joko sähkövoimaa tai hydraulipumppua. Frac-kohdassa pumpun luisto sisältää jo hydraulivoiman, joten hydraulinen käyttö on helpompi integroida kuin pneumaattinen. Sähkötoimilaitteet sopivat edelleen hyvin tuotantolinjoille, joilla käyttäjä haluaa paikallista tai valvontaa.

Käytännön vaiheet toimilaitteen määrittämiseksi

Tämä kuusivaiheinen prosessi pätee riippumatta siitä, määrität venttiiliä uudelle kaivonpäälle tai vaihdat toimilaitteen olemassa olevaan venttiiliin.

1. Määritä venttiilin vääntömomentti pahimmassa mahdollisessa paine-erossa. Irrotusmomentti on suurempi kuin käyttömomentti ja määrittää toimilaitteen koon.
2. Valitse tarvittava silitysaika. Jos venttiilin on sulkeuduttava viiden sekunnin sisällä, se eliminoi osan sähkötoimilaitteista.
3. Päätä vikapaikka. Tämä määrittää, käyttääkö toimilaite jousipalautusta, akkua vai varaparistoa.
4. Tarkista virtalähde. Onko saatavilla paineilmaa vai onko vain sähköä? Onko sivustolla hydraulinen voimayksikkö?
5. Tarkista varren liitäntä. Toimilaitteen lähtökytkimen tulee sopia venttiilin karaan ilman sivukuormitusta, ja ikeen tulee olla kohdakkain tiivistepesän kanssa.
6. Vahvista ympäristönsuojelu. Kaivonpään huoltoa varten toimilaite on mitoitettu ympäristön lämpötilan, kosteuden ja syövyttävän kaasun mukaan.

Alhaisemman vääntömomentin tuotantopalvelussa luistiventtiilin rakenteen valinta voi vaikuttaa toimilaitepakettiin. API 6A -luistiventtiilejä on saatavana useissa rakennekokoonpanoissa, ja valittu rakenne vaikuttaa vääntömomenttiin, joka toimilaitteen on voitettava. FLS-luukkuventtiili on API 6A -malli, jota käytetään kaivon ja jakotukin huoltoon.

FLS-luukkuventtiili takaistuimen tiivisteellä ja taotulla rungolla FLS-luukkuventtiilissä on metalli-metallirungon tiiviste ja takaistuinrakenne, mikä helpottaa tiivisteen vaihtamista paineen alaisena. Sen taottu seosteräsrunko kestää korroosiota ja kulumista ja takaa pitkän käyttöiän. Näytä tuote →

Viimeiset huomiot

Oikea toimilaitetyyppi säätöventtiilille on kompromissi käytettävissä olevan tehon, vääntömomentin tarpeen, vastenopeuden ja vikasietoisen käyttäytymisen välillä. Manuaalinen käyttö on käytännöllistä harvoin alhaisen vääntömomentin huollossa; pneumaattiset ja sähköiset toimilaitteet sopivat automatisoituihin tuotantoputkiin; ja hydrauliset tai sähköhydrauliset järjestelmät ovat oikea valinta korkeapaineisiin, suurireikäisiin kaivonpää- ja murtoventtiileihin. Aloita venttiilin vääntömomenttiprofiilista, määritä vikatila ja sovita toimilaite huoltoon.

Tällä lähestymistavalla vältetään kaksi yleisintä virhettä: toimilaitteen ylimitoitus venttiilissä, joka ei koskaan tarvitse niin paljon vääntömomenttia, ja sen alimitoitus venttiilissä, joka tarvitsee.