Ventili na naftnim poljima moraju funkcionisati pod pritiskom, vibracijama i teškim vremenskim uslovima. Istovremeno, oprema za bušenje i platforme na moru često ostavljaju malo prostora za pogon.

Hidraulična rotacijska cilindrična posuda pretvara pritisak fluida u kontrolirano okretno kretanje. Za četvrtine okretnih kuglastih, leptirastih i čepnih ventila, može pružiti pokret od 90° koji je potreban za otvaranje ili zatvaranje puta protoka.

Helikoidni rotacijski aktuatori vrijedni su razmatranja tamo gdje je prostor za instalaciju ograničen. Međutim, pouzdan rad ventila ovisi o kompletnom sklopu: aktuatoru, spojnici, kontrolama, hidrauličnom napajanju i sistemu za hitno upravljanje.

Sadržaj

• Što je hidraulična rotacijska cilindrična posuda na naftnom polju?
• Kako radi helikoidni rotacijski aktuator?
• Kako se uspoređuju dizajni rotacijskih aktuatora?
• Kako treba provjeriti moment ventila?
• Koliko je potrebno ulja i protoka?
• Što čini aktuator prikladnim za usluge na naftnim poljima?
• Koja su glavna ograničenja dizajna?
• Koje su informacije potrebne za prilagođeno rješenje?

Što je hidraulični rotacijski cilindar za naftna polja?

Hidraulični rotacijski cilindar je aktuator s ograničenim kutom koji okreće izlazno vratilo ili prirubnicu. Povezan sa stablom ventila putem odgovarajuće spojke, pruža moment potreban za pomicanje ventila između njegovih radnih položaja.

Tipične primjene uključuju ventile s četvrtinom okreta na procesnim linijama, razdjelnicima i odabranim sustavima za bušenje.

Međutim, ne koristi svaki ventil na naftnom polju rotacijsko kretanje. Mnogi zasunski ventili i površinski sigurnosni ventili zahtijevaju linearne aktuatore. Stoga je prije odabira aktuatora potrebno potvrditi vrstu ventila i kretanje stabljike.

Kako radi zakretni aktuator s helicoidnim pogonom?

Zakretni aktuator s helicoidnim pogonom koristi unutarnji mehanizam za pretvaranje hoda klipa u rotaciju.

U tipičnom dizajnu s kliznim uložkom:

1. Hidraulično ulje ulazi u komoru pod tlakom.
2. Tlak pomiče klip duž tijela aktuatora.
3. Helikoidni utori usmjeravaju pokretne dijelove i okreću izlaznu osovinu.
4. Osovina prenosi moment kroz spojnicu na vreteno ventila.
5. Obrnutim pritiskom obrnuto se kreće.

Ovaj raspored postavlja konverziju kretanja unutar kompaktnog kućišta. Ostali zavojni dizajni koriste različite unutarnje mehanizme, pa se izlazne karakteristike moraju provjeriti prema odabranom modelu. 

Zavojnici u odnosu na zupčanike i zupčanike u odnosu na lopatne aktuatore

Svaki dizajn nudi prednosti. Najbolji izbor ovisi o radu ventila, a ne o jednoj tvrdnji o performansama.

Zakretni aktuatori mogu odgovarati ograničenim instalacijama, kao što pokazuju komercijalni dizajni aktuatora ventila za četvrtinu okreta. Ipak, oni nisu automatski najbolja opcija za svaki ventil na naftnom polju.

Objavljene brojke zakretnog momenta i položaja pripadaju određenim proizvodima. Ne bi ih trebalo tretirati kao opće ocjene za sve zavojne cilindre.

Kako odabirete potrebni zakretni moment?

Započnite s podacima o zakretnom momentu proizvođača ventila pod stvarnim radnim uvjetima.

Provjeriti:

• Moment odvajanja: Okretni moment potreban za pokretanje nakon što je ventil ostao nepomičan.
• Okretni moment pri radu: Okretni moment potreban tijekom putovanja.
• Momente sjedenja i rasklapanja: Moment potreban u blizini zatvorenog položaja.
• Servisni efekti: Razlika tlaka, temperatura, naslage, korozija i vrijeme između operacija.

Zatim usporedite zahtjev ventila za zakretnim momentom s raspoloživim izlazom aktuatora u cijelom hodu, koristeći minimalni raspoloživi hidraulični tlak.

Primijenite marginu dogovorenu s dobavljačem ventila i specifikacijom projekta. Također provjerite maksimalni dopušteni zakretni moment stabljike ventila. Prevelik aktuator može oštetiti vreteno, sjedišta ili spojnicu ako tlak nije pravilno ograničen.

Dodatni zakretni moment ne bi trebao zamijeniti inspekciju zaglavljenog ili oštećenog ventila.

Koliko ulja i protoka treba aktuatoru?

Za početnu procjenu:

Vrijeme rada u sekundama ≈ 60 × volud hodanja u litrama ÷ protok u litrama u minuti

Na primjer, aktuator koji zahtijeva 0,5 litara za hod od 90° trebao bi oko 6 sekundi pri 5 litara u minuti.

Ovo je idealna procjena. Stvarno vrijeme ovisi o ograničenjima ventila, opterećenju, temperaturi ulja, curenju i dostupnom tlaku.

Vremena otvaranja i zatvaranja također mogu varirati. Iz tog razloga odredite oba smjera zasebno i potvrdite performanse testiranjem.

Zašto razmotriti hidraulično pokretanje za ventile na naftnim poljima?

Hidraulično pokretanje može osigurati znatnu zakretnu silu unutar kompaktne instalacije. Također omogućuje da se jedinica za napajanje postavi dalje od ventila, s crijevima ili cijevima koje prenose tlak do aktuatora.

Uz odgovarajuće kontrole, sustav može podržati:

• Rad ventila na daljinu.
• Kontrolirane brzine otvaranja i zatvaranja.
• Povrat informacija o položaju.
• Hitno kretanje koristeći pohranjenu energiju.
• Integracija s elektrohidrauličkom upravljačkom jedinicom.

Međutim, sam hidraulični tlak ne jamči stabilno pozicioniranje, otpornost na udarce ili sigurno zaustavljanje. Te funkcije ovise o dizajnu strujnog kruga i mehanike.

Držanje položaja i kretanje u slučaju kvara različiti su

Ventil će možda trebati ostati na mjestu nakon gubitka napajanja, automatski se zatvoriti ili automatski otvoriti. Potrebna radnja proizlazi iz procjene sigurnosti procesa.

Držanje položaja može koristiti pilotirane nepovratne ventile ili drugi odgovarajući raspored držanja. Curenje, promjene temperature i zarobljeni tlak i dalje trebaju razmatranje.

Kretanje sigurno od kvara zahtijeva pouzdan izvor energije i kontrolni put. Ovisno o dizajnu, to može uključivati povratnu oprugu ili hidraulični akumulator.

Akumulator mora biti dimenzioniran za potreban hod, minimalni radni tlak, temperaturni raspon i rezervni kapacitet. Njegova sposobnost da izvrši hitnu radnju mora se provjeriti.

Komercijalni sustavi za siguran rad u slučaju kvara koriste povratne opruge ili akumulatorske sustave za pomicanje ventila u određeni siguran položaj.

Kakvu zaštitu zahtijeva okolina naftnog polja?

Servis na otvorenom i na moru može izložiti aktuatorima utjecaju slane vode, prašine, vibracija i velikih temperaturnih promjena.

Materijal, premaz, pričvršćivač i brtva trebaju odgovarati tim uvjetima. Odabir brtve također mora uzeti u obzir hidrauličnu tekućinu i radnu temperaturu.

Prikladnost za opasna područja zahtijeva pregled cijelog sklopa, uključujući elektromagnetne ventile, prekidače, senzore i potencijalne izvore paljenja. Dobra brtva sama po sebi ne uspostavlja zaštitu od eksplozije.

Isto tako, aktuator prikladan za ugradnju na palubu nije automatski prikladan za upotrebu pod morem. Servis na morskom dnu zahtijeva provjere za vanjski tlak, kompenzaciju tlaka, priključke i bilo koje ROV sučelje za preklapanje.

Gdje sustav može loše raditi?

Performanse mogu biti nedovoljne ako se aktuator odabere samo prema nominalnom zakretnom momentu.

Uobičajeni problemi uključuju nedovoljan dovod tlaka, previsok povratni tlak, loše poravnanje spojke, onečišćeno ulje i neodgovarajuće brtve.

Druga ograničenja zahtijevaju posebnu pozornost:

• Vibracija: Hidraulično prigušivanje samo po sebi ne sprječava neželjeno kretanje ventila.
• Točnost putovanja: Točno pozicioniranje osovine ne dokazuje da se ventil pravilno brtvi.
• Brzo zatvaranje: Prigušenje aktuatora smanjuje mehanički utjecaj, ali udar u cjevovodu zahtijeva zasebnu provjeru procesa.
• Hitno djelovanje: Ventil koji zadržava tlak ne može osigurati energiju potrebnu za završetak hoda za zaustavljanje.

Vrijeme zatvaranja stoga treba odrediti i prema zahtjevu za zaustavljanje i prema prijelaznom ponašanju cjevovoda.

Što trebate osigurati za pregled prilagođenog aktuatora?

Za korisnu tehničku raspravu, navedite:

• Vrsta ventila, veličina, klasa tlaka i procesni uvjeti.
• Zahtjevi za zakretni moment tijekom radnog hoda.
• Maksimalni dopušteni moment vretena.
• Potrebno vrijeme putovanja i otvaranja/zatvaranja.
• Minimalni i maksimalni hidraulični tlak.
• Crteži montaže, dimenzije spojke i ograničenja prostora.
• Zahtjevi za temperaturu, koroziju, vibracije i opasna područja.
• Potreban odgovor na gubitak napajanja ili hidrauličnog napajanja.
• Zahtjevi za povratnu informaciju, nadjačavanje, inspekciju i testiranje.

Razgovarajte o svom projektu ventila za naftno polje sa Shellpponom

Kompaktni helicoidni aktuator može biti jak kandidat za ventile na naftnim poljima s četvrtinom okreta. Konačni odabir trebao bi slijediti provjerene podatke o zakretnom momentu, ograničenja ugradnje i jasno definiran odgovor u slučaju nužde.

Shellppon Hydraulic pruža usluge proizvodnje hidrauličnih cilindara i OEM/ODM usluge. Kako biste razgovarali o odabiru komponente ili prilagođenom projektu, obratite se Shellpponu s vašim podacima o ventilima, crtežima i radnim zahtjevima.