Ventili za naftna polja moraju raditi pod pritiskom, vibracijama i u oštrim vremenskim uslovima. Istovremeno, oprema za bušenje i priobalne platforme često ostavljaju malo prostora za pokretač.

Hidraulični rotacijski cilindar pretvara pritisak fluida u kontrolirano okretno kretanje. Za četvrtokretne kuglaste, zaklopne i čepne ventile, može osigurati kretanje od 90° potrebno za otvaranje ili zatvaranje puta protoka.

Helikoidni rotacijski pokretači vredi uzeti u obzir tamo gde je prostor za instalaciju ograničen. Međutim, pouzdan rad ventila zavisi od kompletnog sklopa: pokretača, spojnice, kontrola, hidrauličkog napajanja i sistema za hitno upravljanje.

Sadržaj

• Šta je hidraulični rotacijski cilindar za naftna polja?
• Kako radi helikoidni rotacijski pokretač?
• Kako se porede konstrukcije rotacijskih pokretača?
• Kako treba proveriti moment ventila?
• Koliko je ulja i protoka potrebno?
• Šta čini pokretač pogodnim za rad na naftnim poljima?
• Koja su glavna ograničenja konstrukcije?
• Koje su informacije potrebne za prilagođeno rešenje?

Šta je hidraulični rotacijski cilindar za naftna polja?

Hidraulični rotacijski cilindar je pokretač ograničenog ugla koji okreće izlazno vratilo ili prirubnicu. Povezan sa vretenom ventila preko odgovarajuće spojnice, obezbeđuje moment potreban za pomeranje ventila između njegovih radnih položaja.

Tipične primene uključuju četvrtokretne ventile na procesnim cevovodima, manifoldima i odabranim sistemima za bušenje.

Međutim, ne koristi svaki ventil na naftnim poljima rotacijsko kretanje. Mnogi zasunski ventili i površinski sigurnosni ventili zahtevaju linearne pokretače. Stoga, pre odabira pokretača mora se potvrditi tip ventila i kretanje vretena.

Kako radi helikoidni rotacijski pokretač?

Helikoidni rotacijski pokretač koristi unutrašnji mehanizam za pretvaranje hoda klipa u rotaciju.

U tipičnoj konstrukciji sa kliznim klinovima:

1. Hidraulično ulje ulazi u tlačnu komoru.
2. Pritisak pomera klip duž tela pokretača.
3. Helikoidni klinovi usmeravaju pokretne delove i okreću izlazno vratilo.
4. Vratilo prenosi moment preko spojnice na vreteno ventila.
5. Obrnutim smerom dovoda pritiska menja se smer kretanja.

Ovaj raspored smešta pretvaranje kretanja unutar kompaktnog kućišta. Druge helikoidne konstrukcije koriste različite unutrašnje mehanizme, pa se izlazne karakteristike moraju proveriti za odabrani model. 

Helikoidni u odnosu na zupčanik i letvu u odnosu na lopatice

Svaka konstrukcija nudi prednosti. Najbolji izbor zavisi od namene ventila, a ne od jedne tvrdnje o performansama.

Helikoidni pokretači mogu odgovarati ograničenim instalacijama, kao što je prikazano kod komercijalnih konstrukcija četvrtokretnih pokretača ventila. Ipak, oni nisu automatski najbolja opcija za svaki ventil na naftnom polju.

Objavljene vrednosti momenta i pozicioniranja odnose se na specifične proizvode. Ne treba ih tretirati kao opće nazivne vrednosti za sve helikoidne cilindre.

Kako odabrati potreban moment?

Počnite sa podacima o momentu proizvođača ventila prema stvarnim radnim uslovima.

Proverite:

• Moment otpora pri pokretanju: Moment potreban za početak kretanja nakon što je ventil mirovao.
• Radni moment: Moment potreban tokom hoda.
• Moment sedenja i odsedanja: Moment potreban blizu zatvorenog položaja.
• Uslovi rada: Razlika pritisaka, temperatura, naslage, korozija i vreme između operacija.

Zatim uporedite zahtev ventila za moment sa dostupnim izlazom pokretača tokom celog hoda, koristeći minimalni dostupni hidraulički pritisak.

Primenite marginu dogovorenu sa dobavljačem ventila i projektnom specifikacijom. Takođe proverite maksimalni dozvoljeni moment vretena ventila. Prevelik pokretač može oštetiti vreteno, sedišta ili spojnicu ako pritisak nije pravilno ograničen.

Dodatni moment ne bi trebalo da zameni inspekciju zaglavljenog ili oštećenog ventila.

Koliko ulja i protoka je potrebno pokretaču?

Za početnu procenu:

Vreme rada u sekundama ≈ 60 × zapremina hoda u litrama ÷ protok u litrama po minuti

Na primer, pokretač kojem je potrebno 0,5 litara za hod od 90° trajao bi oko 6 sekundi pri protoku od 5 litara po minuti.

Ovo je idealna procena. Stvarno vreme zavisi od ograničenja ventila, opterećenja, temperature ulja, curenja i dostupnog pritiska.

Vremena otvaranja i zatvaranja takođe mogu biti različita. Iz tog razloga, odredite oba smera posebno i potvrdite performanse testiranjem.

Zašto razmotriti hidrauličko upravljanje ventilima na naftnim poljima?

Hidrauličko upravljanje može obezbediti značajan moment unutar kompaktne instalacije. Takođe omogućava da se pogonska jedinica postavi dalje od ventila, sa crevima ili cevi koje prenose pritisak do pokretača.

Uz odgovarajuće kontrole, sistem može podržati:

• Daljinsko upravljanje ventilima.
• Kontrolisane brzine otvaranja i zatvaranja.
• Povratnu informaciju o položaju.
• Hitno kretanje koristeći uskladištenu energiju.
• Integraciju sa elektro-hidrauličkim kontrolnim paketom.

Međutim, samo hidraulički pritisak ne garantuje stabilno pozicioniranje, otpornost na udarce ili sigurno zaustavljanje. Te funkcije zavise od kola i mehaničke konstrukcije.

Zadržavanje položaja i sigurnosno kretanje su različiti

Ventil će možda morati da ostane na mestu nakon nestanka struje, da se automatski zatvori ili otvori. Potrebna akcija proizilazi iz procene sigurnosti procesa.

Zadržavanje položaja može koristiti pilot-radne nepovratne ventile ili drugi odgovarajući raspored za zadržavanje. Curenje, promene temperature i zarobljeni pritisak i dalje treba razmotriti.

Sigurnosno kretanje zahteva pouzdan izvor energije i kontrolni put. U zavisnosti od konstrukcije, to može uključivati povratnu oprugu ili hidraulički akumulator.

Akumulator mora biti dimenzioniran za potreban hod, minimalni radni pritisak, temperaturni opseg i rezervni kapacitet. Njegova sposobnost da završi hitnu akciju mora biti proverena.

Komercijalni sigurnosni sistemi koriste rasporede sa povratnom oprugom ili akumulatorom za pomeranje ventila u definisan siguran položaj.

Kakvu zaštitu zahteva okolina naftnog polja?

Rad na otvorenom i na moru može izložiti pokretače slanom spreju, prašini, vibracijama i velikim temperaturnim promenama.

Odabir materijala, premaza, pričvršćivača i zaptivača treba da odgovara ovim uslovima. Odabir zaptivača takođe mora uzeti u obzir hidrauličko sredstvo i radnu temperaturu.

Pogodnost za opasne prostore zahteva pregled kompletnog paketa, uključujući solenoide, prekidače, senzore i potencijalne izvore paljenja. Samo dobro zaptivanje ne uspostavlja zaštitu od eksplozije.

Isto tako, pokretač pogodan za postavljanje na palubi nije automatski pogodan za upotrebu pod vodom. Rad pod vodom zahteva provere spoljašnjeg pritiska, kompenzacije pritiska, konektora i bilo kog ROV interfejsa za ručno upravljanje.

Gde sistem može imati loše performanse?

Performanse mogu biti nedovoljne kada se pokretač bira samo prema nominalnom momentu.

Uobičajeni problemi uključuju nedovoljan dovodni pritisak, preveliki povratni pritisak, loše poravnanje spojnice, kontaminirano ulje i neprikladne zaptivače.

Druga ograničenja zahtevaju posebnu pažnju:

• Vibracije: Hidraulično prigušivanje samo po sebi ne sprečava neželjeno kretanje ventila.
• Tačnost hoda: Tačno pozicioniranje vratila ne dokazuje da se ventil pravilno zaptiva.
• Brzo zatvaranje: Amortizacija pokretača smanjuje mehanički udar, ali talas u cevovodu zahteva zasebnu procenu procesa.
• Hitno upravljanje: Ventil za zadržavanje ne može obezbediti energiju potrebnu za završetak hoda za zaustavljanje.

Vreme zatvaranja stoga treba postaviti na osnovu i zahteva za zaustavljanje i prolaznog ponašanja cevovoda.

Šta treba da obezbedite za pregled prilagođenog pokretača?

Za korisnu tehničku diskusiju, obezbedite:

• Tip ventila, veličinu, klasu pritiska i procesne uslove.
• Zahteve za moment tokom radnog hoda.
• Maksimalni dozvoljeni moment vretena.
• Potreban hod i vremena otvaranja/zatvaranja.
• Minimalni i maksimalni hidraulički pritisak.
• Crteže montaže, dimenzije spojnice i ograničenja prostora.
• Zahteve za temperaturu, koroziju, vibracije i opasne prostore.
• Potreban odgovor na nestanak struje ili hidrauličkog napajanja.
• Zahteve za povratnu informaciju, ručno upravljanje, inspekciju i testiranje.

Razgovarajte o svom projektu ventila na naftnom polju sa Shellppon-om

Kompaktan helikoidni pokretač može biti jak kandidat za četvrtokretne ventile na naftnim poljima. Konačni izbor treba da prati proverene podatke o momentu, ograničenja instalacije i jasno definisan odgovor na hitne slučajeve.

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