شیرآلات مورد استفاده در صنعت نفت و گاز

شیرآلات مورد استفاده در صنعت نفت و گاز 
صنعت نفت و گاز در بیشتر فعالیت های خود از فرآیندهای تصفیه تا توزیع ، به شدت به سیستم های خط لوله متکی است. به همین دلیل است که زیرساخت های خط لوله و سیستم های کنترل قابل اعتماد از اهمیت ویژه ای در بخش برخوردار هستند. هرگونه خرابی یا خرابی در چنین سیستم هایی می تواند منجر به خسارات عمده ، نشت های خطرناک و حتی فاجعه های زیست محیطی شود.

شیرآلات صنعتی از اجزای اساسی در مدیریت ایمن خطوط لوله نفت و گاز هستند. آنها وظیفه کنترل جریان ، حفظ یکپارچگی خطوط تأمین و سایر نقشهای مهم را دارند. برای درک دقیق تر نقش ها و کاربردهای آنها ، در اینجا یک راهنمای دقیق در مورد شیرهای مختلف صنعتی توصیه شده برای صنعت نفت و گاز آورده شده است.
انواع مختلف شیرآلات صنعتی
در سطح پایه ، شیرآلات صنعتی به عنوان ابزاری برای باز کردن ، محدود کردن ، کنترل یا گاز دادن مایعات مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال ، برای امکان پذیر بودن همه این جنبه های جریان سیال ، پیش بینی های منحصر به فرد طراحی شیر لازم است. به همین دلیل ، شیرآلات صنعتی را می توان به دسته های زیر تقسیم کرد:
شیرآلات بر اساس نوع دیسک
در این زمینه ، یک دیسک به ساختار دریچه ای گفته می شود که برای مدیریت جریان سیال استفاده می شود. همانطور که گفته شد ، استفاده از انواع دیسک های مختلف در شیرهای صنعتی یک ویژگی مهم در طراحی است زیرا:

دیسک های مختلف روش های مختلف آب بندی را ارائه می دهند که برای رسانه های مختلف کار می کنند.
آنها گزینه های شیرآلات را برای خطوط لوله کوچک و بزرگ فراهم می کنند.
دیسک های مختلف تنظیم شده اند تا به عنوان یک راه حل برای شرایط خاص خط لوله کار کنند. با این حساب ، اجازه دهید انواع دیسک های مورد استفاده در شیرهای صنعتی را بررسی کنیم.
توپی- دریچه ای که از توپ برای قطع جریان سیال استفاده می کند به شیر توپی معروف است. به عنوان مثال می توان به دریچه توپی شناور یک تکه یا شیر توپی سه بعدی اشاره کرد. توپ معمولاً به طور کامل یا جزئی در وسط گود می شود و با استفاده از محرک متصل به یک ساقه محوری کنترل می شود.

دروازه - همانطور که از نامش پیداست ، این نوع دیسک ها یک ورق فلز مسطح است که بالا می رود و پایین می آید تا جریان سیال را متوقف یا خاموش کند. از طرفین توسط صندلی پشتیبانی می شود و در قسمت بالا به یک ساقه متصل می شود.

یک دیسک تخت - دیسک های تخت کاملاً شبیه به گیت هستند ، با این تفاوت که غالباً دایره ای هستند و به صورت عمودی در حال چرخش هستند. در انواع خاصی از شیرآلات صنعتی ، مانند سوپاپ چک ، آنها بدون نیاز به محرک بر اساس شرایط خط لوله به طور مستقل کار می کنند.

دوشاخه - نوع دیسک پلاگین برای دستیابی به کنترل مایع به صورت عمودی حرکت می کند. این نوع حرکت به داخل حفره ای که به طور خاص متناسب با این نوع دیسک طراحی شده باشد ، شبیه به اتصال سوراخ از این رو است. معمولاً روی ساقه سوار می شود.

یک سوزن - این بهتر است به عنوان یک نسخه باریک تر از یک دیسک پلاگین توصیف شود. ترجیح داده می شود جایی که فضای خط لوله محدود باشد و شرایط فشار خیلی زیاد نباشد.

دیافراگم - دیافراگم شبیه پیستون است. در امتداد محور افقی حرکت می کند و برخلاف سایر دیسک های ذکر شده در بالا ، معمولاً از یک ماده پلیمری ساخته می شود.
 دسته بندی شیرآلات صنعتی  بر اساس  مواد بدنه
نوع ماده ای که برای ساخت یک شیر صنعتی استفاده می شود ، نحوه استفاده از آن را تعیین می کند. دلیل این امر این است که هر ماده بیش از سایرین با رسانه های خاصی سازگار است.

برخی از مواد بدنه مورد استفاده در ساخت شیر شامل:

فولاد ضد زنگ - فولاد ضد زنگ یک فلز غیر واکنش پذیر است. این فلز از چندین فلز مانند کروم ، نیکل و مولیبدن ساخته شده است که بسته به اندازه گیری فولاد ضد زنگ مورد نیاز ، در نسبتهای مشخصی جوش خورده است. یک نمونه از شیرهای فولادی ضد زنگ ، شیر توپی CF8M است که برای مدیریت جریان مواد خورنده مانند آب دریایی شور ، اسیدها و گازهای هالید ایده آل است. توسط آنها نه خورده شده و نه استهلاک می شود

فولاد ریخته گری - یک شیرآلات استیل ریخته شده با ریختن فولاد مذاب در قالب و اجازه می گیرد تا در شرایط تعیین شده جامد شود. از یک طرف ، اگر این فرآیند به درستی انجام شود ، دریچه های جامد تولید می کند و یک روش تولید ارزان قیمت مناسب را ایجاد می کند. با این وجود ، این امر مستلزم نظارت دقیق و بازرسی از کیفیت است زیرا در معرض سوراخ و پارگی است که ممکن است فولاد مذاب به طور مساوی جامد نشده باشد. بعلاوه ، اگر کیفیت فولاد مذاب کمتر از حد استاندارد باشد ، شیر به همان اندازه غیرقابل اطمینان خواهد بود.

فولاد جعلی - دریچه های فولادی جعلی با استفاده از گرمای شدید و ابزار مکانیکی برای شکل دادن به فلز ساخته می شوند. در واقع ، فولاد خم می شود و با استفاده از ابزار ، به شکل شیر در می آید و در قالب ریختن در قالب آماده قرار نمی گیرد. وجه مثبت این امر این است که قرار گرفتن در معرض گرما باعث تقویت فلز می شود و بنابراین دریچه های قوی تر و بادوام تری تولید می کند. از طرف تلنگر ، با توجه به اینکه به طور کلی تشکیل می شود ، اتصالات بین قسمت های مختلف می تواند منبع نشت باشد. کارهای اضافی نیز زمان بر بوده و شیرآلات استوانه جعلی را گران می کند.
دسته بندی شیرآلات صنعتی بر اساس شرایط
شرایط موجود در خط لوله نوع دریچه ای را می توان در آن استفاده کرد. هم مواد شیر و هم دیسک آن باید بتوانند در شرایط خط لوله بدون سایش زیاد و پارگی و بدون به خطر انداختن استانداردهای عملکرد مقاومت کنند. هنگام انتخاب شیر ، شرایطی مانند:

دما - به ویژه صنعت نفت و گاز بسیار حساس به دما است زیرا محصولات نفتی قابل اشتعال هستند. برای این منظور ، شیرآلات مورد استفاده در خطوط لوله پتروشیمی باید توانایی مقاومت و حفظ دما را در سطوح مناسب داشته باشند. در طراحی سوپاپ نیز باید توجه شود که فلزات در هنگام گرم شدن منبسط می شوند و در هنگام سرد شدن منقبض می شوند. چنین نوسانات دمایی باید کاهش یابد تا اطمینان حاصل شود که شیر از طریق آنها بهینه باقی مانده است.

فشار - سطح فشار زیاد در یک خط لوله می تواند دریچه ای را که به اندازه کافی انعطاف پذیر نیست برای چنین شرایطی غرق کند. به عنوان مثال ، یک دریچه سوزنی ممکن است بدون فشار دادن فشار ، فشار فشار سیال را کنترل کند. به این ترتیب ، اگر فشار خط لوله زیاد باشد ، یک شیر ثابت که بتواند چنین نیرویی را تحمل کند لازم است. به عنوان مثال ، یک سوپاپ توپی جوش خورده کاملاً روی یک بدنه نصب شده است و می تواند ضمن حفظ عملکرد مطلوب و گشتاور پایین ، فشار زیادی را نیز به خود اختصاص دهد.

کاهش فشار - سطح بیش از حد فشار بالا می تواند منجر به ترکیدگی خط لوله شود و یا حتی باعث مقاومت در برابر سوپاپ های مقاوم در برابر شود. به همین دلیل ، ممکن است لازم باشد یک شیر تخلیه فشار در یک خط لوله نفت نصب شود. سوپاپ چک ممکن است انتخاب خوبی برای این نوع شرایط باشد زیرا حساس به فشار است. یا می تواند برای آزاد شدن فشار هوا متمرکز باز شود و یا جریان رسانه را به پایین خط لوله منتقل کند تا فشار مایع را کاهش دهد. دریچه گاز مانند دریچه دیافراگم می تواند به همان اندازه مفید باشد زیرا در صورت لزوم می توان فشار مایع را کاهش داد.

مواد خورنده - نفت خام ترکیبی از سوختهای مختلف است که در نهایت در طی فرآیند تصفیه خانه از هم جدا می شوند. برخی از اجزا می توانند بسیار خورنده باشند و به مواد دریچه ای بادوام و غیر واکنشی نیاز دارند. دریچه های فولادی ضد زنگ یا دریچه های ساخته شده از آلیاژهای تقویت شده فولاد برای این نوع شرایط خط لوله ایده آل هستند.

 دسته بندی شیرآلات صنعتی توسط سازه
ساختار شیرها بر اساس نوع دیسک و نحوه عملکرد آنها متفاوت است. به عنوان مثال ، یک نوع دیسک که به صورت افقی کار می کند ، احتیاج به تدارکات طراحی متفاوت از نوع عمودی دارد. در زیر چند شیرآلات معمول مورد استفاده در صنعت پتروشیمی و ساختارهای آنها آورده شده است.
دریچه توپی
قطعات شیر توپی صنعتی
یک شیر توپی از یک اهرم محرک ، یک ساقه و یک توپ کروی تشکیل شده است. هر سه قسمت به هم متصل شده و به صورت واحدی حرکت می کنند. هنگامی که محرک چرخانده می شود ، ساقه نیز می چرخد و متعاقباً توپ را می چرخاند. اگر قسمت توخالی ، که به عنوان سوراخ شناخته می شود ، با خط لوله موازی باشد ، شیر باز است و می تواند از طریق آن جریان یابد. در مقابل ، اگر سوراخ عمود بر خط لوله باشد ، شیر بسته می شود.

توپ موجود در یک شیر توپی توسط صندلی های فنری بالش می شود که یک مهر و موم کاملاً ضد نشت را ایجاد می کند. ساقه همچنین با بسته بندی پوشانده شده است تا با بسته شدن سوپاپ یا افزایش فشار خط لوله و بالا رفتن سطح مایع ، از نشتی به سمت بالا جلوگیری کند.

یک شیر دروازه ای
قطعات شیر دروازه ای
دریچه دروازه شامل یک دروازه ، یک پایه محوری و یک محرک است. ساقه این نوع شیرها معمولاً رزوه ای است به گونه ای که هنگام چرخش محرک ، ساقه بالا می رود یا پایین می آید. با بالا رفتن ساقه رزوه ای ، دروازه بالا رفته و شیر باز می شود. به همین ترتیب ، وقتی ساقه به سمت پایین می چرخد ، دریچه بسته می شود.

شیر پروانه ای
قطعات شیر پروانه صنعتی
مرجع 'پروانه' در نام این شیر به موقعیت و عملکرد دیسک آن اشاره دارد. در بیرونی ترین قسمت ، یک شیر پروانه دارای یک اهرم محرک است که به یک ساقه متصل است. ساقه از طریق دیسک مسطح این شیر پایین می رود و در پایه شیر سوار می شود. در نتیجه ، دیسک تخت موجود در این دریچه فقط می تواند به طرفین حرکت کند تا مانند بالهای یک پروانه شیر را باز یا بسته کند. به دلیل عبور ساقه از دیسک ، در وسط آن ریشه می ماند.

سوپاپ چک
قطعات سوپاپ چک صنعتی
سوپاپ چک از این جهت منحصر به فرد است که به محرک یا ساقه نیاز ندارد. با باز و بسته شدن دیسک تخت آن بر اساس شرایط فشار ، روی لولا نصب می شود. این مکانیزم لولایی دیسک تخت را در جای خود نگه می دارد اما در عین حال انعطاف پذیری باز و بسته شدن شیر را در صورت لزوم فراهم می کند.

شیر پلاگین Globe

دریچه کره با حرکت در یک محور عمودی کار می کند. برای این منظور ، یک محرک دارد که به یک ساقه رزوه دار متصل است که هنگام چرخاندن ، دوشاخه را بالا می کشد یا آن را به پایین فشار می دهد. برخلاف شیر دروازه ای ، یک شیر پلاگین کره ای جمع و جور و ساده است ، بنابراین برای کاربردهای گاز مناسب است.
شیرآلات صنعتی که معمولاً در صنعت نفت و گاز استفاده می شود
عملکرد صنعت نفت و گاز مجموعه ای از عملکردها را در بر می گیرد که به انواع مختلف کنترل جریان سیال نیاز دارند. با توجه به این ، بسته به نتیجه مطلوب ، می توان شیرهای مختلفی را در مراحل مختلف تولید یا توزیع اعمال کرد. اجازه دهید برخی از گزینه های معمول شیر را که توسط تولید کنندگان نفت و گاز و همچنین جوانب مثبت و منفی آنها استفاده می شود ، بررسی کنیم.

شیر توپی
شیر توپی دریچه ای دوار است که در خطوط لوله ای که به خاموش شدن سریع و آب بندی محکم نیاز دارند قابل اعتماد است. با این وجود شیرهای توپی انواع مختلفی دارند و هر کدام در شرایط مختلف خط لوله بهترین عملکرد را دارند. متعاقباً قبل از انتخاب شیر توپی باید ابتدا شرایط خط لوله در نظر گرفته شود.

یک شیر توپی شناور فقط توسط ساقه و صندلی های آن پشتیبانی می شود. هنگامی که توپ شناور برای بستن شیر چرخانده می شود ، فشار سیال آن را به سمت صندلی های خود سوق داده و جریان را کاملا قطع می کند. با این حال ، هنگامی که فشار سیال بسیار زیاد است ، باز کردن شیر یک گشتاور بالا است زیرا نیروی زیادی برای فشار دادن توپ به نیروی فشار سیال لازم است. به همین دلیل ، یک شیر توپی شناور برای خطوط لوله انتقال فشار روغن و گاز کم فشار متوسط توصیه می شود.

از طرف دیگر ، توپ روی شیر توپی سه بعدی سوار شده است و برای نگه داشتن آن به فشار مایع اعتماد نمی کند. توپ سوار شده می تواند در برابر فشار در هنگام گشتاور کم نیز باز و بسته شود. بنابراین ، اگر برای شرایط فشار بالا به یک شیر توپی احتیاج دارید ، این بهترین شرط شما خواهد بود.

طرفداران:

دریچه های توپی خاموش شدن سریع را ارائه می دهند

توپ و صندلی ها آب بندی غیر قابل نفوذ می کنند

ترمیم آنها آسان است

شیرهای توپی را می توان در اندازه های نسبتاً بزرگ و کوچک طراحی کرد

موارد منفی:

فشار زیاد باعث افزایش فشار بین توپ و صندلی ها می شود که منجر به ساییدگی می شود
سوپاپ چک 
 سوپاپ چک یک شیر حساس به فشار است. وقتی فشار از سمت ورودی بیشتر از فشار به سمت خروجی باشد ، باز می شود. با این وجود اجازه بازگشت جریان رسانه را نمی دهد. به عبارت دیگر ، شیر سوپاپ سوپاپ یک جهته است که از برگشت جریان رسانه جلوگیری می کند.

در یک کارخانه نفت و گاز ، این امر در مرحله تصفیه خانه که فرآورده های نفتی جدا شده به لوله های جداگانه منتقل می شوند برای حفظ یکپارچگی مفید خواهد بود. همچنین می تواند در خطوط لوله توزیع که جریان باید همیشه به جلو هدایت شود مفید باشد.

طرفداران:

به دلیل اتوماتیک بودن این نوع شیرها به محرک نیاز نیست.

محدودیت جریان برگشتی مایع اطمینان حاصل می کند که از آلودگی متقابل خطوط تولید یا دسته ها جلوگیری شود.

موارد منفی:

نصب این شیر باید بسیار دقیق باشد در غیر این صورت قادر به پاسخگویی به فشار سیال نخواهد بود که باعث از بین رفتن هدف شیر می شود.

یک سوپاپ کنترل عنصری از کنترل عملی خط لوله را می گیرد زیرا هیچ گونه دستکاری محرک در کار نیست.

تعمیرات می تواند کاملاً طاقت فرسا باشد.

سوپاپ دوشاخه
سوپاپ دوشاخه
یک شیر پلاگین نیز یک شیر خطی است اما دارای یک پیستون گسترده تر از یک شیر کره زمین است. اگرچه ممکن است برای گاز دادن ایده آل نباشد ، اما می تواند در فشار بالا یا خط لوله با درجه حرارت بالا خود را حفظ کند. سطح وسیع تری از دوشاخه فضای کافی برای توزیع و پراکنده شدن فشار در امتداد شاخه را با حفظ کنترل جریان سیال فراهم می کند.

دوشاخه با استفاده از محرک کنترل می شود که می تواند دستی یا خودکار باشد. هنگامی که آن را بالا کشید ، فضای کافی برای جریان فرآورده های نفتی چسبناک بدون مانع باقی می ماند. بنابراین می توان یک شیر پلاگین را برای محصولات تصفیه نشده روغن ، با مدیریت ورودی های فرآورده های نفتی نیمه جامد مانند مواردی که در تولید بیوگاز نقش دارند ، توصیه کرد.

طرفداران:

در میان شیرهای خطی ، یکی از معتبرترین گزینه های خاموش است.

این یک ساقه رزوه کوتاهتر است که می تواند به کاهش فرسودگی و همچنین کاهش سرعت کمک کند.

برای تراکم سیالات مختلف قابل استفاده است.

موارد منفی:

این شیر برای گاز دادن که ممکن است برای یک خط لوله با حجم زیاد با جریان بالا لازم باشد ، ایده آل نخواهد بود.

هنگامی که در عملیات بزرگ استفاده می شود ، ممکن است کار با یک پلاگین بزرگ بدون محرک خودکار دشوار باشد.
شیر پروانه ای بیشتر قسمت هایی را که شیر دریچه کوتاه می شود ، تشکیل می دهد. هنگام باز بودن ، کانال به اندازه کافی گسترده است تا رسانه بتواند از آن عبور کند حتی اگر ذرات جامد معلق داشته باشد. علاوه بر این ، در خطوط لوله فشار قوی قابل اجرا است زیرا دیسک شیر پروانه توسط ساقه ای که در پایه شیر نصب شده است ، در جای خود نگه داشته شده است. این ویژگی های طراحی همچنین تضمین می کند که این نوع شیرها در صورت لزوم کاملاً بسته و یا کاملاً باز بمانند و در گشتاور کم کار می کنند.

طرفداران:

یک سوپاپ پروانه می تواند خاموش و سریع باز شود که باعث افزایش دقت در عملیات خط لوله می شود.

این یک مهر و موم محکم و مدیریت قابل اعتماد جریان سیال حتی در فشار بالا و دماهای بالا را فراهم می کند.

این یک شیر قابل اطمینان با کم نگهداری است.

طراحی جمع و جور آن همه کاره است و می تواند برای سیستم های لوله کشی کوچک و بزرگ مقیاس پذیر باشد.

موارد منفی:

در طی جریان مایع ، کل سطح دیسک در معرض مایعات قرار دارد که باعث می شود قرار گرفتن در معرض خوردگی یا فرسایش بیشتر شود.
با باز بودن شیر ، ناخالصی ها یا آوار می توانند در صندلی ها جمع شوند.
دریچه جهان
سوپاپ گلوب به عنوان دستگاه خاموش با یک پیستون پلاگین مانند نصب شده است. این یک شیر خطی است که هنگام باز کردن محرک به بالا و پایین حرکت می کند تا جریان را باز و خاموش کند. به دلیل نخ بودن ساقه ، این دریچه می تواند در سطوح مختلف باز شود. در اینجا یکی از دلایل محبوبیت این نوع شیرها در صنعت پتروشیمی نهفته است. اندازه دهانه را می توان در صورت نیاز برای گاز دادن محدود کرد.

پایین دریچه محل اتصال پیستون با پایه منحنی است و برای کاهش فشار عمل می کند. با هجوم مایع به داخل حفره بالا ، حرکت آن از دست می رود. بنابراین ، یک شیر کروی در سیستم لوله کشی که نیاز به مدیریت فشار دارد به خوبی کار می کند.

طرفداران:

پلاگین ساده و منطقه ساقه بسته بندی شده آب بندی مناسبی را ارائه می دهد

با استفاده از این نوع شیرها می توان از محرک خودکار استفاده کرد که کارکرد آن را آسان تر می کند.

برخلاف اکثر شیرها ، هم عملکرد جریان سیال و هم عملکرد غرق شدن را ارائه می دهد.

موارد منفی:

ساقه های رشته ای در هنگام باز و بسته شدن اصطکاک زیادی دارند که می تواند منجر به تاخیر در زمان پاسخگویی سوپاپ شود ، مگر اینکه محرک اتوماتیک باشد.

اصطکاک زیاد می تواند منجر به میزان فرسایش بالاتر شود که ذاتی می تواند هزینه های نگهداری یک شیر کره را افزایش دهد.

اگر بسته بندی غده در امتداد محور عمودی که ساقه دریچه بر روی آن حرکت می کند درست انجام نشود ، به احتمال زیاد نشت با گذشت زمان به یک چالش تبدیل می شود.
WOG برای شیرآلات چیست؟
دریچه ای به 200 WOG

محصولات نفت و گاز به دلیل فرار بودن و اشتعال پذیری بسیار حساس هستند. بنابراین جای تعجب نیست که صنعت بر اساس رتبه بندی و طبقه بندی استاندارد شیر تنظیم می شود.

WOG معمولاً روی شیر نصب می شود تا درجه فشار را که باید در دمای محیط کار کند نشان دهد. یک شیر نامی WOG نیز به طور پیش فرض برای استفاده در مدیریت خطوط لوله آب ، روغن و گاز واجد شرایط است. از منظر فنی تر ، اجزای نفت و گاز نیز در پارامترهای خاص تعریف می شوند.

روغن - مایعی روان کننده که آزادانه جریان دارد اما چسبناک تر از آب است.

گاز - مایعی در حالت بخار شده است اما شامل گازهای قابل احتراق نیست.

استانداردهای API چیست؟
سوالات متداول

بخش نفت در خدمت یک بازار بین المللی است که شامل کشورهای وارد کننده و صادر کننده نفت بین یکدیگر است. بنابراین مقررات صنعت هماهنگ برای حفظ نظم و یکپارچگی محصول در بخش ضروری می شود.

استانداردهای API به نام انستیتوی نفت آمریکا نامگذاری شده است. آنها شرطهایی هستند که تولید شیرآلات و سایر تجهیزات مورد استفاده در صنعت نفت و گاز را هدایت می کنند. اکثر کشورها به آنها پایبند هستند و این به موارد زیر کمک می کند:

ایمنی در صنعت را بهبود ببخشید

سهولت فعالیت های تجاری بین معامله گران

کیفیت بالای محصولات نفت و گاز را در سراسر جهان حفظ کنید.

نتیجه
نمی توان گفت که دریچه های صنعتی قهرمانان گمنام صنعت نفت هستند. اگر ما امید داشته باشیم فرآورده های نفتی به عنوان مشتری به ما مراجعه کنند ، آنها بسیار ضروری هستند. آنها همچنین از نظر ایمنی و حمایت از کیفیت محصول روغن حیاتی هستند. با این وجود ، جالب است که ببینیم تولید کنندگان شیرآلات صنعتی چگونه پیشرفت می کنند و چگونه ممکن است فن آوری بیشتر در شیرآلات ترکیب شود.