Ventili naftnih polja moraju raditi pod pritiskom, vibracijama i teškim vremenskim uvjetima. Istodobno, oprema za bušenje i morske platforme često ostavljaju malo prostora za pokretač.

Hidraulička rotacijska cilindar pretvara tlak tekućine u kontrolirano okretno gibanje. Za četvrtokretne kuglaste, prigušne i čeone ventile, može osigurati pokret od 90 ° potrebno za otvaranje ili zatvaranje protoka.

Helikoidni rotacijski aktuatori vrijedi razmotriti tamo gdje je prostor za ugradnju ograničen. Međutim, pouzdan rad ventila ovisi o kompletnom sklopu: aktuatoru, spojnici, kontrolama, hidrauličnom napajanju i sustavu za hitno upravljanje.

Sadržaj

• Što je hidraulički rotacijski cilindar naftnog polja?
• Kako radi spiralni rotacijski aktuator?
• Kako se uspoređuju konstrukcije rotacijskih aktuatora?
• Kako treba provjeriti moment na ventilu?
• Koliko je ulja i protoka potrebno?
• Što čini aktuator prikladnim za rad na naftnom polju?
• Koja su glavna ograničenja dizajna?
• Koje su informacije potrebne za prilagođeno rješenje?

Što je hidraulički rotacijski cilindar naftnog polja?

Hidraulični rotacijski cilindar je ograničeni kutni aktuator koji okreće izlaznu osovinu ili prirubnicu. Povezan sa vretenom ventila preko odgovarajuće spojnice, daje zakretni moment potreban za pomicanje ventila između njegovih radnih položaja.

Tipične primjene uključuju četvrtokretne ventile na procesnim cjevovodima, razdjelnicima i odabranim sustavima za bušenje.

Međutim, ne koristi svaki ventil na naftnom polju rotacijsko gibanje. Mnogi zasuni i površinski sigurnosni ventili zahtijevaju linearne aktuatore. Stoga se prije odabira aktuatora mora potvrditi vrsta ventila i gibanje vretena.

Kako radi spiralni rotacijski aktuator?

Spiralni rotacijski aktuator koristi unutarnji mehanizam za pretvaranje hoda klipa u rotaciju.

U tipičnoj izvedbi s kliznim klinom:

1. Hidraulično ulje ulazi u komoru pod tlakom.
2. Pritisak pomiče klip duž tijela aktuatora.
3. Zavojni klinovi vode pokretne dijelove i okreću izlazno vratilo.
4. Osovina prenosi zakretni moment preko spojke na vreteno ventila.
5. Obrnutim tlakom se obrnuto pomicanje.

Ovaj raspored smješta pretvorbu gibanja unutar kompaktnog kućišta. Ostali zavojni dizajni koriste različite unutarnje mehanizme, pa se izlazne karakteristike moraju provjeriti prema odabranom modelu. 

Helical vs. Rack-and-Pinion vs. Vane Actuators

Svaki dizajn nudi prednosti. Najbolji izbor ovisi o dužnosti ventila, a ne o jednoj izjavi o izvedbi.

Helikoidni aktuatori mogu odgovarati ograničenim instalacijama, kao što pokazuju komercijalni izvedbe aktuatora za ventile na četvrtinu okreta. Ipak, nisu automatski najbolja opcija za svaki ventil na naftnom polju.

Objavljene vrijednosti zakretnog momenta i pozicioniranja odnose se na određene proizvode. Ne bi ih se trebalo tretirati kao opću ocjenu za sve zavojne cilindre.

Kako odabirete potreban okretni moment?

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

Provjerite:

• Okretni moment pri odvajanju: Zakretni moment potreban za pokretanje nakon što je ventil ostao u mirovanju.
• Okretni moment pri radu: Okretni moment potreban tijekom hoda.
• Okretni moment pri sjedenju i odsjedenju: Zakretni moment koji je potreban u blizini zatvorenog položaja.
• Učinci usluge: Diferencijalni tlak, temperatura, naslage, korozija i vrijeme između rada.

Zatim usporedite zahtjev zakretnog momenta ventila s dostupnim izlazom aktuatora tijekom hoda, koristeći minimalni dostupni hidraulički tlak.

Primijenite maržu dogovorenu s dobavljačem ventila i specifikacijom projekta. Također provjerite maksimalni dopušteni zakretni moment vretena ventila. Preveliki aktuator može oštetiti vreteno, sjedišta ili spojku ako tlak nije pravilno ograničen.

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

Koliko je ulja i protoka potrebno aktuatoru?

Za početnu procjenu:

Vrijeme rada u sekundama ≈ 60 × volumen hoda u litrama ÷ protok u litrama u minuti

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

Ovo je idealna procjena. Stvarni 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 hidraulički pogon za ventile naftnih polja?

Hidraulično aktiviranje može osigurati značajan zakretni moment unutar kompaktne instalacije. Također omogućuje postavljanje pogonske jedinice dalje od ventila, s crijevima ili cijevima koje prenose tlak do aktuatora.

Uz odgovarajuće kontrole, sustav može podržati:

• Daljinsko upravljanje ventilom.
• Kontrolirane brzine otvaranja i zatvaranja.
• Povratna informacija o položaju.
• Hitno kretanje pomoću pohranjene energije.
• Integracija s elektrohidrauličkom upravljačkom jedinicom.

Međutim, sam hidraulički tlak ne jamči stabilno pozicioniranje, otpornost na udarce ili sigurno zaustavljanje. Te funkcije ovise o sklopu i mehaničkom dizajnu.

Zadržavanje položaja i sigurnosno kretanje su različiti

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

Zadržavanje položaja može koristiti pilotirane nepovratne ventile ili drugi odgovarajući uređaj za držanje. Curenje, temperaturne promjene i zarobljeni tlak i dalje zahtijevaju razmatranje.

Kretanje kvara sigurnosne zahtijeva pouzdan izvor energije i upravljački put. Ovisno o izvedbi, to može uključivati povratnu oprugu ili hidraulički akumulator.

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

Komercijalni sigurnosni sustavi koriste uređaje s povratnom oprugom ili akumulatorom za pomicanje ventila u određeni sigurni položaj.

Kakvu zaštitu zahtijeva okruženje naftnog polja?

Usluga na otvorenom i na moru može izložiti aktuatore spreju soli, prašini, vibracijama i velikim temperaturnim promjenama.

Odabir materijala, premaza, pričvršćivača i brtvi treba odgovarati tim uvjetima. Odabir brtvi također mora uzeti u obzir hidrauličku tekućinu i radnu temperaturu.

Prikladnost opasnog područja zahtijeva pregled cijelog paketa, uključujući elektromagnetske ventile, prekidače, senzore i potencijalne izvore paljenja. Samo dobro brtvljenje ne uspostavlja zaštitu od eksplozije.

Isto tako, aktuator prikladan za ugradnju na palubi nije automatski prikladan za upotrebu pod morem. Usluga pod morem zahtijeva provjere vanjskog tlaka, kompenzacije tlaka, priključaka i bilo kojeg ROV sučelja za nadjačavanje.

Gdje sustav može loše raditi?

Performanse mogu zaostajati kada se aktuator odabere samo prema nazivnom zakretnom momentu.

Uobičajeni problemi uključuju nedovoljan tlak dovoda, previsok tlak povrata, loše poravnanje spojke, kontaminirano ulje i neodgovarajuće brtve.

Druga ograničenja zahtijevaju posebnu pozornost:

• Vibracija: Sama hidraulična prigušenje ne sprječava neželjeno pomicanje ventila.
• Točnost putovanja: Točno pozicioniranje osovine ne dokazuje da ventil pravilno brtvi.
• Brzo zatvaranje: Prigušenje aktuatora smanjuje mehanički udar, ali prenaponski udar cjevovoda zahtijeva zaseban proces pregleda.
• Hitni rad: Ventil za zadržavanje ne može osigurati energiju potrebnu za dovršetak hoda za zaustavljanje.

Stoga bi vrijeme zatvaranja trebalo postaviti i prema zahtjevu za zaustavljanje i prema prijelaznom ponašanju cjevovoda.

Što trebate osigurati za prilagođeni pregled aktuatora?

Za korisnu tehničku raspravu navedite:

• Vrsta, veličina, tlačna klasa i procesni uvjeti ventila.
• Zahtjevi zakretnog momenta tijekom radnog hoda.
• Maksimalni dopušteni zakretni moment vretena.
• Potrebna vremena putovanja i otvaranja/zatvaranja.
• Minimalni i maksimalni hidraulički tlak.
• Montažni crteži, dimenzije spojke i ograničenja prostora.
• Zahtjevi za temperaturu, koroziju, vibracije i opasna područja.
• Potreban odgovor na gubitak napajanja ili hidrauličkog napajanja.
• Zahtjevi za povratne informacije, nadjačavanje, inspekciju i testiranje.

Razgovarajte o svom projektu ventila na naftnom polju sa Shellpponom

Kompaktni spiralni aktuator može biti snažan kandidat za četvrtokretne ventile na naftnim poljima. Konačni odabir trebao bi slijediti provjerene podatke o zakretnom momentu, ograničenja ugradnje i jasno definiran odgovor u hitnim slučajevima.

Shellppon Hydraulic pruža usluge proizvodnje hidrauličnih cilindara i OEM/ODM usluge. Kako biste razgovarali o odabiru komponenti ili prilagođenom projektu, kontaktirajte Shellppon sa svojim podacima o ventilu, crtežima i radnim zahtjevima.