Öljykenttien venttiilien on toimittava paineen, värähtelyn ja ankaran sään alaisena. Samanaikaisesti porauslaitteet ja offshore-lautat tarjoavat usein vain vähän tilaa toimilaitteelle.

Hydraulinen pyörimissylinteri muuttaa nestepaineen hallituksi pyörimisliikkeeksi. Neljänneskierroksen pallolle, perhos- ja tulppaventtiileille se voi tarjota 90° liikkeen, joka tarvitaan virtauspolun avaamiseen tai sulkemiseen.

Kierrepyörivät toimilaitteet ovat harkinnan arvoisia silloin, kun asennustila on rajallinen. Luotettava venttiilin toiminta riippuu kuitenkin koko kokoonpanosta: toimilaitteesta, kytkimestä, ohjauksista, hydraulinesteen syötöstä ja hätäkäyttöjärjestelmästä.

Sisällysluettelo

• Mikä on öljykenttien hydraulinen pyörimissylinteri?
• Miten kierrepyörivä toimilaite toimii?
• Miten pyörivän toimilaitteen mallit eroavat toisistaan?
• Miten venttiilin momentti tarkistetaan?
• Kuinka paljon öljyä ja virtausta tarvitaan?
• Mikä tekee toimilaitteesta sopivan öljykenttäkäyttöön?
• Mitkä ovat tärkeimmät suunnittelurajat?
• Mitä tietoja tarvitaan räätälöityyn ratkaisuun?

Mikä on öljykenttien hydraulinen pyörimissylinteri?

Hydraulinen pyörimissylinteri on rajoitetun kulman toimilaite, joka kääntää lähtöakselia tai laippaa. Kun se on yhdistetty venttiilin varteen sopivalla kytkimellä, se tarjoaa tarvittavan momentin venttiilin liikuttamiseksi sen toiminta-asentojen välillä.

Tyypillisiä sovelluksia ovat neljänneskierrosventtiilit prosessilinjoissa, jakoputkissa ja tietyissä porausjärjestelmissä.

Kuitenkaan kaikki öljykenttien venttiilit eivät käytän pyörimisliikettä. Monet porttiventtiilit ja pinnan turvaventtiilit vaativat lineaarisia toimilaitteita. Siksi venttiilin tyyppi ja varren liike on vahvistettava ennen toimilaitteen valintaa.

Miten kierrepyörivä toimilaite toimii?

Kierrepyörivä toimilaite käyttää sisäistä mekanismia muuntaakseen männän liikkeen pyörimisliikkeeksi.

Tyypillisessä liukuhammasakselimallissa:

1. Hydraulinen öljy pääsee painekammioon.
2. Paine liikuttaa mäntää toimilaitteen runkoa pitkin.
3. Kierrehammastukset ohjaavat liikkuvia osia ja kääntävät lähtöakselia.
4. Akseli siirtää momenttia kytkimen kautta venttiilin varteen.
5. Painesyötön kääntäminen päinvastaiseksi kääntää liikkeen päinvastaiseksi.

Tämä järjestely sijoittaa liikkeen muuntamisen kompaktin kotelon sisään. Muissa kierrepyörismalleissa käytetään erilaisia sisäisiä mekanismeja, joten ulostulo-ominaisuudet on tarkistettava valitun mallin mukaan.

Kierrepyöriminen vs. hammastanko ja pinioni vs. siipimalliset toimilaitteet

Jokaisella mallilla on etunsa. Paras valinta riippuu venttiilin käyttötarkoituksesta eikä yksittäisestä suorituskykyvaatimuksesta.

Kierrepyörivät toimilaitteet voivat soveltua ahdasasennuksiin, kuten kaupalliset neljänneskierroksen venttiilin toimilaitemallit osoittavat. Silti ne eivät ole automaattisesti paras vaihtoehto kaikille öljykenttien venttiileille.

Julkaistut vääntömomentti- ja sijoitteluluvut kuuluvat tiettyihin tuotteisiin. Niitä ei pidä käsitellä yleisinä luokituksina kaikille kierrepyörimissylintereille.

Miten valitset tarvittavan vääntömomentin?

Aloita venttiilin valmistajan momenttitiedoista todellisten käyttöolosuhteiden mukaan.

Tarkista:

• Irrottamis momentti: Vääntömomentti, joka tarvitaan liikkeen aloittamiseen venttiilin pysyttyä paikallaan.
• Käyntimomentti: Liikkeen aikana vaadittu momentti.
• Tiivistys- ja avausmomentti: Momentti, joka tarvitaan lähellä suljettua asentoa.
• Käyttövaikutukset: Paine-ero, lämpötila, kerrostumat, korroosio ja käyttökerrojen välillä oleva aika.

Vertaa sitten venttiilin momenttivaatimusta toimilaitteen käytettävissä olevaan ulostuloon koko liikkeen ajan käyttäen pienintä käytettävissä olevaa hydraulipainetta.

Käytä venttiilin toimittajan ja projektin eritelmien kanssa sovittua marginaalia. Tarkista myös venttiilin varren suurin sallittu momentti. Liian suuri toimilaite voi vaurioittaa vartta, istuimia tai kytkintä, jos painetta ei rajoiteta asianmukaisesti.

Ylimääräinen momentti ei saa korvata juuttuneen tai vaurioituneen venttiilin tarkastusta.

Kuinka paljon öljyä ja virtausta toimilaite tarvitsee?

Alustavaa arviota varten:

Käyttöaika sekunneissa ≈ 60 × iskun tilavuus litroissa ÷ virtaus litroina minuutissa

Esimerkiksi 0,5 litraa 90° iskuun tarvitseva toimilaite kestäisi noin 6 sekuntia nopeudella 5 litraa minuutissa.

Tämä on ihanteellinen arvio. Todellinen aika riippuu venttiilin rajoituksista, kuormituksesta, öljyn lämpötilasta, vuodosta ja käytettävissä olevasta paineesta.

Avoin- ja sulkemisajat voivat myös poiketa toisistaan. Tästä syystä määritä molemmat suunnat erikseen ja vahvista suorituskyky testauksella.

Miksi harkita öljykenttien venttiilien hydraulista käyttöä?

Hydraulinen käyttö voi tarjota huomattavan vääntömomentin kompaktissa asennuksessa. Sen avulla myös virtayksikkö voidaan sijoittaa pois venttiilistä, jolloin letkut tai putket kuljettavat painetta toimilaitteelle.

Sopivilla säätimillä järjestelmä voi tukea:

• Kauko-ohjattua venttiilin käyttöä.
• Hallittuja avaamis- ja sulkemisnopeuksia.
• Asentopalautetta.
• Hätäliikettä varalla olevalla energialla.
• Integrointia sähkö-hydrauliseen ohjausyksikköön.

Kuitenkaan pelkkä hydraulipaine ei takaa vakaata asentoa, iskunvaimennusta tai turvallista sulkemista. Nämä toiminnot riippuvat piiri- ja mekaanisesta rakenteesta.

Asennon pitäminen ja vikaturvallinen liike ovat eri asioita

Venttiili saattaa joutua pysymään paikallaan virran katketessa, sulkeutua automaattisesti tai avautua automaattisesti. Tarvittava toimenpide tulee prosessin turvallisuusarvioinnista.

Asennon pitäminen voi käyttää ohjattuja takaiskuventtiilejä tai muuta sopivaa pitolaitetta. Vuoto, lämpötilan muutokset ja loukkuun jäänyt paine on silti otettava huomioon.

Vikaturvallinen liike vaatii luotettavan energialähteen ja ohjauspolun. Rakenteesta riippuen tähän voi sisältyä palautusjousi tai hydraulinen akku.

Akku on mitoitettava tarvittavan liikkeen, pienimmän käyttöpaineen, lämpötila-alueen ja varakapasiteetin mukaan. Sen kyky suorittaa hätätoimenpide on varmistettava.

Kaupalliset vikaturvajärjestelmät käyttävät jousipalautteita tai akkujousituksia siirtääkseen venttiilit määriteltyyn turvalliseen asentoon.

Mitä suojausta öljykenttäympäristö vaatii?

Ulko- ja offshore-käyttö voi altistaa toimilaitteet suolaisumulle, pölylle, tärinälle ja suurille lämpötilan vaihteluille.

Materiaalin, pinnoitteen, kiinnittimien ja tiivisteiden valintojen tulee vastata näitä olosuhteita. Tiivisteen valinnassa on myös otettava huomioon hydraulineste ja käyttölämpötila.

Vaarallisen alueen sopivuus edellyttää koko paketin tarkastelua, mukaan lukien solenoidit, kytkimet, anturit ja mahdolliset sytytyslähteet. Hyvä tiivistys yksinään ei takaa räjähdyssuojausta.

Samoin kannelle asennettavaksi sopiva toimilaite ei välttämättä sovellu vedenalaiseen käyttöön. Vedenalainen käyttö vaatii tarkastuksia ulkoisen paineen, paine kompensoinnin, liittimien ja mahdollisten ROV-yhteysliittymien suhteen.

Missä järjestelmä voi toimia heikosti?

Suorituskyky voi jäädä vajavaiseksi, kun toimilaite valitaan vain nimellismomentin perusteella.

Yleisiä ongelmia ovat riittämätön syötteenpaine, liiallinen paluupaine, huono kytkennän kohdistus, saastunut öljy ja sopimattomat tiivisteet.

Muut rajoitukset vaativat erityistä huomiota:

• Tärinä: Hydraulinen vaimennus ei yksinään estä ei-toivottua venttiilin liikettä.
• Liikkeen tarkkuus: Tarkka akselin sijainti ei todista, että venttiili tiivistyy oikein.
• Nopea sulkeminen: Toimilaitteen vaimennus vähentää mekaanista iskua, mutta putkiston aaltoilu vaatii erillisen prosessin tarkastelun.
• Hätäkäyttö: Pitoventtiili ei voi tarjota energiaa, joka tarvitaan sammutusliikkeen loppuunsaattamiseen.

Sulkemisaika on asetettava sekä sammutusvaatimuksesta että putkiston transienttikäyttäytymisestä.

Mitä sinun tulee tarjota räätälöityä toimilaitteen tarkastelua varten?

Hyödyllistä teknistä keskustelua varten anna:

• Venttiilin tyypin, koon, paineluokan ja prosessiolosuhteet.
• Vääntömomenttivaatimukset koko käyttäjän liikeradan aikana.
• Suurin sallittu venttiilin varren momentti.
• Vaadittu liikepituus ja avaus- ja sulkemisajat.
• Pienin ja suurin hydraulipaine.
• Asennuspiirustukset, kytkimen mitat ja tilarajoitukset.
• Lämpötila, korroosio, tärinä ja vaarallisen alueen vaatimukset.
• Vaadittu vastaus virran tai hydraulisen syötteen menetykseen.
• Palautetta, ohitusta, tarkastusta ja testausvaatimuksia.

Keskustele öljykenttien venttiiliprojektistasi Shellpponin kanssa

Kompakti kierrepyörivä toimilaite voi olla vahva ehdokas neljänneskierroksen öljykenttien venttiileille. Lopullisen valinnan tulee seurata tarkistettuja momenttitietoja, asennusrajoituksia ja selkeästi määriteltyä hätätoimintaa.

Shellppon Hydraulic tarjoaa hydraulisylinterien valmistusta ja OEM/ODM-palveluja. Keskusteleksesi komponenttien valinnasta tai räätälöidystä projektista, ota yhteyttä Shellpponiin venttiilitiedoillasi, piirustuksillasi ja käyttötarpeillasi.