สิ่งจำเป็นในการออกแบบบอลวาล์ว: ลอยตัวเทียบกับรองแหนบ ซีล และมาตรฐาน

ท่อฉีดน้ำที่ผลิตได้ที่โรงงาน Permian Basin มีบอลวาล์วขนาด 4 นิ้วไม่ผ่านการทดสอบการปิดเครื่องหลังจากผ่านไปเก้าสิบวัน ที่นั่ง PTFE มีการไหลเย็นรอบๆ ลูกบอล และการออกแบบลูกบอลลอยได้ถ่ายเทแรงดันต้นน้ำทั้งหมดไปยังที่นั่งท้ายน้ำ เพื่อเร่งการสึกหรอบนที่นั่งที่ไม่เคยมีไว้รองรับน้ำหนักนั้น ข้อกำหนดการบริการกำหนดให้มีการไหลเป็นระยะโดยมีของแข็งและความดันปานกลาง แต่ไม่มีสิ่งใดในเอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์บอกว่ามีตัวเลือกการออกแบบใดอยู่ภายใน ต้องดึงวาล์วและแทนที่ด้วยบอลวาล์วที่ติดตั้งรองแหนบพร้อมที่นั่งโลหะและระบบฉีดยาแนว

บทเรียนจากความล้มเหลวนั้นนำไปใช้กับการซื้อบอลวาล์วทุกครั้ง: การออกแบบบอลวาล์วไม่ใช่การตัดสินใจผลิตภัณฑ์เดียว แต่เป็นชุดของตัวเลือก รวมถึงการรองรับบอล วัสดุที่นั่ง การยึดก้าน ระดับตัวถัง และคุณสมบัติรอง ที่ต้องตรงกับบริการ อ่านตัวเลือกเหล่านี้ตั้งแต่เนิ่นๆ และเป็นไปได้ที่จะแยกวาล์วที่ทนทานและบำรุงรักษาต่ำออกจากปัญหาที่เกิดซ้ำ

ลูกบอลลอยน้ำกับลูกบอล Trunnion: การตัดสินใจออกแบบครั้งแรก

ตัวเลือกพื้นฐานที่สุดในการออกแบบบอลวาล์วคือวิธีการรองรับบอล ในบอลวาล์วลอย ลูกบอลไม่ได้จับจ้องไปที่เพลา มันอยู่ระหว่างสองที่นั่ง และแรงกดของเส้นจะดันลูกบอลไปติดกับเบาะท้ายน้ำเพื่อสร้างการปิดผนึก โครงสร้างนั้นเรียบง่าย ประหยัด และเพียงพอสำหรับขนาดเล็กและระดับแรงดันต่ำถึงปานกลาง จุดอ่อนของมันคือภาระการซีลขึ้นอยู่กับแรงกด: เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น น้ำหนักของเบาะนั่งจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย แรงบิดในการทำงานเพิ่มขึ้น และการสึกหรอของเบาะนั่งจะเร็วขึ้น

ในบอลวาล์วที่ติดตั้งรองแหนบ ลูกบอลจะถูกจับโดยเพลาบนและล่าง ดังนั้นจึงไม่สามารถผลักไปตามกระแสน้ำได้ ที่นั่งซึ่งมักจะเป็นแบบสปริงจะรับน้ำหนักไปกับลูกบอล แรงดันไม่ได้เพิ่มภาระของเบาะนั่งในลักษณะเดียวกัน ดังนั้นแรงบิดจึงอยู่ในระดับต่ำและสามารถคาดเดาได้แม้ที่แรงกดดันสูง การออกแบบ Trunnion ยังให้ความสามารถแบบ double block และ bleed และการลดแรงกดทับในช่องตัวถัง ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับการผลิตน้ำมันและก๊าซ การฉีด และการแตกหัก

ความหมายโดยนัยสำหรับผู้ซื้อนั้นโดยตรง: หากบริการอยู่เหนือคลาส 600 โดยประมาณ ขนาดเส้นมากกว่า 4 นิ้ว หรือสื่อมีของแข็ง ให้เลือกการออกแบบที่ติดรองแหนบ การออกแบบแบบลอยตัวสามารถทำงานได้ด้วยต้นทุนเริ่มต้นที่ต่ำกว่า แต่เฉพาะเมื่อหน้าที่สะอาดและระดับแรงดันพอประมาณเท่านั้น

วัสดุที่นั่งและวิธีที่วาล์วซีลจริง

ที่นั่งเป็นส่วนแรกที่สวมใส่และเป็นส่วนหนึ่งที่กำหนดระดับการปิดเครื่อง ที่นั่งแบบนุ่มทำจาก PTFE มีระบบปิดแบบฟองอากาศและจัดการของเหลวสะอาดที่อุณหภูมิต่ำกว่าประมาณ 230°C (450°F) อย่างไรก็ตาม PTFE ไวต่อการไหลเย็นและการอัดขึ้นรูปภายใต้ภาระที่สูง ที่นั่ง PEEK จะขยายขีดจำกัดอุณหภูมิเป็นประมาณ 260°C และต้านทานการเสียรูปได้ดีขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุที่บอลวาล์วแรงดันสูงมักใช้ PEEK แทน PTFE

ที่นั่งโลหะและระดับการรั่วซึม

สำหรับวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน อุณหภูมิสูง หรือข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากไฟ จำเป็นต้องมีที่นั่งโลหะ บอลวาล์วที่นั่งโลหะได้รับการจัดอันดับระดับการรั่วของที่นั่งตาม ANSI/FCI 70-2 หรือ ISO 5208; วาล์วการผลิตมาตรฐานโดยทั่วไปจะบรรลุถึงประเภท II หรือ III, บ่ารองกระแทกถึงประเภท IV และการออกแบบที่ฉีดยาแนวสามารถเข้าใกล้ระดับ V หรือ VI หากการใช้งานจำเป็นต้องปิดด้วยโลหะที่ปิดแน่นด้วยฟอง การออกแบบจะต้องเพิ่มกลไกการปิดผนึกรอง

การฉีดยาแนว

บอลวาล์วรองแหนบและปลั๊กวาล์วหลายตัวติดตั้งระบบฉีดยาแนว: ช่องเจาะที่วิ่งจากตัวถังไปยังบริเวณที่นั่ง และสารประกอบยาแนวจะถูกฉีดภายใต้แรงกดดันเพื่อคืนการซีลบนเบาะนั่งที่มีรอยขีดข่วนหรือสึกหรอโดยไม่ต้องถอดวาล์วออกจากท่อ คุณลักษณะนี้ช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างมากกับของเหลวที่มีแบริ่งของแข็ง และเป็นหนึ่งในรายละเอียดที่เป็นประโยชน์มากที่สุดในการตรวจสอบเมื่อตรวจสอบการออกแบบวาล์ว

สถาปัตยกรรมแบบหมุนควอเตอร์แบบเดียวกันนี้จะปรากฏอยู่ในวาล์วแบบปลั๊ก โดยปลั๊กแบบเรียวจะหมุนภายในตัวถังกับที่นั่ง และใช้แนวคิดการปิดผนึกแบบใช้สารผนึกที่คล้ายกัน ตรรกะการออกแบบนั้นใกล้เคียงพอที่ทีมงานซ่อมบำรุงจะคุ้นเคยกับปลั๊กวาล์วจะปรับให้เข้ากับบอลวาล์วรองแหนบได้อย่างรวดเร็ว และในทางกลับกัน วิธีการ การออกแบบปลั๊กวาล์วช่วยลดการรั่วซึม มีการอธิบายไว้ในบทความที่เกี่ยวข้องบนเว็บไซต์นี้

การเก็บรักษาก้าน การออกแบบที่ปลอดภัยจากอัคคีภัย และการป้องกันไฟฟ้าสถิต

ก้านของบอลวาล์วเป็นเพียงส่วนเดียวที่ทะลุขอบเขตแรงดันภายใต้โหลดไดนามิก ดังนั้นรายละเอียดการออกแบบด้านนั้นจึงมีความสำคัญ ก้านป้องกันการระเบิดจะถูกเก็บไว้โดยไหล่หรือแหวนยึดภายในตัวเครื่อง เพื่อไม่ให้แรงดันภายในไม่สามารถดีดก้านออกได้ หากต่อมบรรจุหรือหน้าแปลนล้มเหลว นี่เป็นคุณสมบัติที่ไม่สามารถต่อรองได้สำหรับบริการไฮโดรคาร์บอนที่ติดไฟได้ และผู้ปฏิบัติงานจำนวนมากจะไม่ยอมรับการออกแบบหากไม่มีคุณสมบัติดังกล่าว

การออกแบบที่ปลอดภัยจากอัคคีภัยก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน วาล์วที่มีคุณสมบัติตาม API 607 ​​หรือ ISO 10497 ได้รับการทดสอบผ่านการดับเพลิง ปล่อยให้เบาะนั่งแบบนุ่มไหม้ได้ และยังคงต้องปิดผนึกไว้กับเบาะโลหะ โครงสร้างมักจะมีที่นั่งหลักแบบอ่อนบวกกับที่นั่งรองที่เป็นโลหะเพื่อให้ชิ้นส่วนที่อ่อนนุ่มถูกทำลายด้วยความร้อนไม่เปิดเส้นทางการไหล ขอใบรับรองการทดสอบความปลอดภัยจากอัคคีภัย และยืนยันแรงดันทดสอบ อุณหภูมิ ระยะเวลาการเผาไหม้ และขีดจำกัดการรั่วไหล

คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตช่วยให้ลูกบอล ก้าน และตัวเครื่องมีความต่อเนื่องทางไฟฟ้าผ่านสปริงกราวด์ ป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิตภายในรูวาล์ว ในการให้บริการก๊าซ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับก๊าซแห้งและที่นั่งที่ไม่นำไฟฟ้า การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตสามารถจุดชนวนตัวกลางที่ไหลได้

การเลือกบรรจุภัณฑ์จะกำหนดว่าวาล์วมีคุณสมบัติตรงตามขีดจำกัดการปล่อยก๊าซหลบหนีได้ดีเพียงใด การบรรจุแบบ Live-loaded ซึ่งโดยปกติแล้วแหวนรองสปริง Belleville จะถูกบีบอัดไว้ล่วงหน้าบนชุดการบรรจุแบบ PTFE หรือกราไฟท์ จะช่วยรักษาภาระการปิดผนึกในขณะที่บรรจุภัณฑ์สึกหรอ การออกแบบที่ทดสอบตามมาตรฐาน ISO 15848-1 หรือ API 641 มีการจำแนกประเภทการปล่อยก๊าซมีเทนที่วัดได้ เมื่อโครงการมีภาระผูกพันในการรายงานด้านสิ่งแวดล้อม ให้ระบุการจำแนกประเภทใดประเภทหนึ่งอย่างชัดเจน

วัสดุ พิกัดแรงดัน และมาตรฐานที่ใช้บังคับ

การออกแบบบอลวาล์วนั้นดีพอ ๆ กับข้อกำหนดของวัสดุเท่านั้น ASME B16.34 กำหนดพิกัดความดัน-อุณหภูมิสำหรับวัสดุตัวถังทั่วไป: เหล็กกล้าคาร์บอน WCB สำหรับการให้บริการหวานทั่วไป เหล็กกล้าไร้สนิม CF8M สำหรับการต้านทานการกัดกร่อน LCC สำหรับการให้บริการที่อุณหภูมิต่ำ และดูเพล็กซ์หรือซูเปอร์ดูเพล็กซ์สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซเปรี้ยวและคลอไรด์สูง เมื่อของเหลวที่ผลิตขึ้นมีไฮโดรเจนซัลไฟด์ NACE MR0175 / ISO 15156 จะจำกัดความแข็งของวัสดุที่เปียกเพื่อป้องกันการแตกร้าวของความเครียดซัลไฟด์ ยืนยันประเภทวัสดุ ข้อกำหนดในการทดสอบแรงกระแทก และขีดจำกัดความแข็งในข้อกำหนดการซื้อ

มาตรฐานผลิตภัณฑ์ก็มีความสำคัญเช่นกัน API 6D ครอบคลุมถึงบอลวาล์วไปป์ไลน์และท่อ รวมถึงประเภทรองแหนบ และโดยทั่วไปจำเป็นสำหรับบริการส่งกำลัง API 608 ระบุถึงบอลวาล์วโลหะคลาส 150 และ 300 ISO 17292 ครอบคลุมถึงบอลวาล์วอเนกประสงค์สำหรับบริการปิโตรเลียมและปิโตรเคมี

ที่ด้านหลุมผลิต มาตรฐานที่แตกต่างกันจะควบคุมอุปกรณ์ควบคุมหลัก API 6A เป็นข้อกำหนดที่ได้รับการยอมรับสำหรับอุปกรณ์หลุมผลิตและต้นคริสต์มาส และต้นไม้บนพื้นผิวจำนวนมากใช้วาล์วประตูแบบขยายสำหรับคุณลักษณะการปิดผนึกเชิงบวกในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำและมีของแข็ง การตรวจสอบการออกแบบสำหรับวาล์วแบบติดตั้งบนต้นไม้จึงแตกต่างจากการตรวจสอบบอลวาล์วแบบไปป์ไลน์ แม้ว่าทั้งสองจะมีหลักการขอบเขตความดันเหมือนกันก็ตาม วาล์วประตูแบบขยายของ YUXOIL ถูกสร้างขึ้นสำหรับหน้าที่ดูแลต้นไม้ ควบคู่ไปกับการกำหนดค่าวาล์วประตู API 6A อื่นๆ

API 6A ขยายวาล์วประตูสำหรับบริการหลุมผลิตและต้นคริสต์มาส วาล์วประตูแบบขยายนี้สร้างขึ้นสำหรับงานที่ติดตั้งบนต้นไม้ ตรงตามมาตรฐาน API 6A ที่มีปลายแบบหน้าแปลนหรือแบบเกลียว ตัวเครื่องหลอมหรือหล่อ แรงบิดในการทำงานต่ำ และซีลโลหะเหมาะกับสภาพแวดล้อมที่มีของแข็งและมีอุณหภูมิต่ำ ดูผลิตภัณฑ์ →

เปลี่ยนความรู้ด้านการออกแบบให้เป็นการซื้อที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น

เมื่อคุณระบุบอลวาล์ว ให้วางข้อเท็จจริงในการออกแบบไว้บนโต๊ะก่อนเปรียบเทียบราคา อย่างน้อยที่สุด เอกสารควรตอบคำถามเหล่านี้:

• ลูกบอลลอยหรือติดรองแหนบหรือไม่? ภาพวาดแสดงการกำหนดค่าที่นั่งที่แน่นอนหรือไม่
• เบาะนั่งและวัสดุซีล ช่วงอุณหภูมิ และระดับการรั่วไหลของการปิดตาม ANSI/FCI 70-2 หรือ ISO 5208 คืออะไร
• ก้านถูกเก็บรักษาไว้โดยกลไกเพื่อป้องกันการระเบิดหรือไม่?
• วาล์วมีใบรับรองความปลอดภัยจากอัคคีภัยตามมาตรฐาน API 607 ​​หรือ ISO 10497 หรือไม่
• วาล์วป้องกันไฟฟ้าสถิตหรือไม่ และมีประเภทการบรรจุและการจำแนกการปล่อยก๊าซหลบหนีแบบใด
• มีรายงานการทดสอบวัสดุและบันทึกการระบุวัสดุเชิงบวกสำหรับตัวถังและส่วนตกแต่งหรือไม่

การทดสอบมีความสำคัญพอๆ กับการวาดภาพ บอลวาล์วมาตรฐานได้รับการทดสอบเปลือกอย่างอุทกสถิตที่ 1.5 เท่าของแรงดันที่กำหนด และทดสอบบ่าตามเกณฑ์ API 598 หรือ MSS SP-61 ยืนยันว่าใบรับรองแสดงแรงกดและเวลายึดที่ใช้ ไม่ใช่เพียงเครื่องหมายผ่าน

คุณภาพการผลิตยังแสดงให้เห็นความสอดคล้องในการออกแบบด้วย ผู้ผลิตที่มีการหล่อ การตัดเฉือน และการตรวจสอบภายในบริษัทสามารถควบคุมความแม่นยำของมิติและคุณภาพพื้นผิวซีลได้ดีกว่าผู้ค้าที่แยกส่วนการผลิตระหว่างผู้รับเหมาช่วง โรงงานของ YUXOIL มีโรงงานวาล์วและโรงงานหล่ออยู่เคียงข้างกัน หน้าความสามารถในการผลิต อธิบายขั้นตอนการตัดเฉือนและการตรวจสอบที่ใช้กับคำสั่งซื้อแต่ละรายการ

สำหรับงานแตกร้าวและกระตุ้นบ่อน้ำ การออกแบบบอลวาล์วเป็นส่วนหนึ่งของเปลือกรับแรงดันที่ใหญ่กว่าซึ่งรวมถึงท่อร่วมบำบัดและหัวหลุมผลิต หัว frac เป็นส่วนต่อประสานเชิงโครงสร้างที่เชื่อมต่อสายการบำบัดเข้ากับหัวท่อ และวาล์วที่อยู่ต้นน้ำจะต้องตรงกับพิกัดแรงดัน ขนาดรู และประเภทการเชื่อมต่อ คำนึงถึงซองจดหมายทั้งหมดในระหว่างการทบทวนการออกแบบ

อะแดปเตอร์หัว Frac พร้อมช่องจ่ายหลายช่องสำหรับการกระตุ้นด้วยแรงดันสูง อะแดปเตอร์หัว frac นี้เข้ากันกับซองแรงดันของท่อร่วมและหัวหลุมบำบัด โดยมีช่องจ่าย 4-6 ช่องและการเชื่อมต่อที่เข้ากันได้กับ API ช่วงขนาดตั้งแต่ 1-13/16 ถึง 7-1/16 นิ้ว เหมาะกับการแตกหักแบบต่างๆ ดูผลิตภัณฑ์ →

คุณค่าของการตรวจสอบการออกแบบบอลวาล์วในขั้นตอนข้อกำหนดคือมองเห็นลักษณะประสิทธิภาพหลักได้ก่อนการติดตั้ง ส่วนรองรับลูกบอล วัสดุที่นั่ง ก้านคงเหลือ โครงสร้างที่ปลอดภัยจากอัคคีภัย และการทดสอบที่ได้รับการรับรอง จะบอกเล่าเรื่องราวที่สอดคล้องกันเกี่ยวกับวิธีการทำงานของวาล์วในบริการของคุณ การอ่านรายละเอียดเหล่านี้ตั้งแต่เนิ่นๆ เป็นสิ่งที่แยกการติดตั้งพื้นผิวที่เชื่อถือได้ออกจากค่าบำรุงรักษาประจำ