Ten tlmivka , tiež známy ako plynový ventil alebo choke ventilu, je kľúčovým regulačným zariadením v ropnom a plynárenskom priemysle a ďalších vysokotlakových tekutých systémoch. Jej jadrom je presné riadenie prietoku a tlaku tekutiny, najmä za tvrdých pracovných podmienok s vysokým tlakom, tuhých častíc alebo viacfázového toku plynu-kvapaliny.
1. Základná funkcia a účel sýticieho ventilu
Kontrola tlaku vrtu: Toto je najdôležitejšia funkcia. V počiatočnom štádiu výroby ropných a plynových vrtov alebo vo vysokotlakových vrtoch je tlak spodného otvoru oveľa vyšší ako tolerancia systému spracovania po prúde. Ventil sýtiča znižuje tlak tekutiny do bezpečného prevádzkového rozsahu vytvorením nastaviteľného odporu (pokles tlaku) na ochranu potrubí, oddeľovačov a iných zariadení.
Upraviť výrobu: Zmenou otvoru ventilu (škrtiaca oblasť) je objemový prietok ropnej a plynovej studne alebo plynovodu presne kontrolovaný, aby sa dosiahli ciele prideľovania výroby alebo požiadavky na testovanie.
Zabráňte kavitácii/blesku: Za určitých pracovných podmienok (ako je náhly pokles tlaku vedúceho k odparovaniu kvapaliny), správne navrhnutý choke ventilu (napríklad viacstupňové škrtenie) môže spomaliť rýchlosť poklesu tlaku, znížiť alebo eliminovať deštruktívnu kavitáciu a eróziu ventilu.
Bezpečnosť riadenia: Pri vŕtaní, dokončení a operáciách opravy studne je nastaviteľný sýticí ventil kľúčovou súčasťou skupiny preventorov vyfúknutia, ktorá sa používa na implementáciu dobre zabíjajúcich operácií, ovládacích dobre kopov alebo vyfúknutí a je jedným z posledných prekážok v bezpečí kontroly.
Zabezpečenie toku: Riadenie toku pomáha spomaliť problémy, ako je tvorba hydrátu, ukladanie vosku alebo škálovanie.
Testovanie a meranie: Poskytnite stabilný tlak chrbta a podmienky prietoku počas testovania výroby alebo merania prietoku.
2. Hlavné typy sýticích ventilov
Podľa ich metódy štruktúry a úpravy sú rozdelené hlavne do dvoch kategórií:
Pevný choke ventilu (pevná sýtič)
Princíp: Vo vnútri je nainštalovaný nestabilný škrtiaci prvok (zvyčajne keramické alebo karbidové puzdro s presnou veľkosťou vŕtania - fazuľa).
Vlastnosti:
Jednoduchá štruktúra, odolná a relatívne nízka cena.
Silná odolnosť proti erózii (najmä keramické alebo karbidové puzdrá).
Riadenie prietoku/tlaku je pevné. Ak je potrebné ho zmeniť, musí byť stroj zastavený, aby sa nahradil škrtiace puzdrá rôznymi otvormi.
Aplikácia: Hlavne sa používa v situáciách, keď je potrebný dlhodobý stabilný prietok/tlak, alebo ako záložný/pomocný škrtiaci prvok pre nastaviteľné sýticie ventily. Bežne sa používajú aj v testovacích procesoch.
Nastaviteľný sýticí ventil (nastaviteľná / premenná sýtič)
Princíp: Otvorenie (škrtiaca oblasť) medzi jadrom ventilu a sedadlom ventilu je nepretržite upravené vonkajším prevádzkovým mechanizmom (manuálnym, hydraulickým, pneumatickým alebo elektrickým), aby sa zmenil prietok a pokles tlaku.
Základná štruktúra (bežné typy):
Typ ihlového ventilu: Kuchárske ihlové ventil (ihla) sa vloží do zodpovedajúceho sedadla ventilu (sedadlo) a axiálny pohyb ihlového ventilu mení oblasť prstencového škrtenia. Vysoká presnosť, vhodná pre čisté tekutiny.
Typ klietky/Multi-Dier Typ: V ventilovom jadre (typ piestu alebo typu rukávov) sa pohybuje v klietke (klietka) so špeciálnymi otvormi, aby sa zmenila oblasť prietoku. Návrh otvoru (veľkosť, tvar, distribúcia čísel) v klietke môže optimalizovať charakteristiky toku, znížiť hluk, kavitáciu a eróziu. Najčastejšie používané.
Typ brány brány/noža: Podobne ako pri bránovom ventile, ale so špeciálne navrhnutým rezným okrajom môže poskytovať funkcie prerušenia a škrtiaceho škriatkov v kalu obsahujúcich tuhé častice.
Vlastnosti:
Môže nepretržite a jemne upravovať prietok a tlak počas prevádzky a rýchlo reagovať.
Vysoký stupeň automatizácie, ľahko sa integruje do riadiacich systémov (napríklad SCADA, DCS).
Štruktúra je relatívne zložitá, náklady sú vysoké a sú citlivejšie na opotrebenie (vyžaduje sa pravidelná údržba).
Režim pohonu:
Manuál: prevádzkované ručným kolieskom a prevodovkou. Jednoduché a spoľahlivé, nízke náklady, vhodné na zriedkavé nastavenie alebo pohotovostný režim.
Hydraulický/pneumatický: Na pohon ovládača používajte hydraulický olej alebo stlačený vzduch. Poskytnite silný ťah, odolný voči výbuchu, vhodný pre diaľkové alebo drsné prostredie. Najbežnejšie.
Elektrické: Ovládač je poháňaný motorom. Je potrebné zvážiť vysokú presnosť kontroly, pohodlný prenos signálu, odolnosť proti výbuchu a spoľahlivosť.
3. Kľúčové dizajnérske vlastnosti a výzvy
Ventil sýtiča funguje za extrémnych podmienok a návrh sa musí zaoberať nasledujúcimi výzvami:
Odolnosť proti erózii:
Vytvrdenie kľúčových komponentov: Vytvrdenie povrchu ventilového jadra, sedadla ventilu a klietky (ako je striekanie karbidu volfrámu, nitriding a povrchová zliatina).
Výber materiálov superhardov: keramika (alumina, karbid kremíka), zliatiny volfrámu karbidu alebo komponenty.
Optimalizácia prietokových kanálov: Hladko usmernite tekutinu cez škrtiacu oblasť, aby ste zabránili turbulenciám a priamemu nárazu.
Kavitačný odpor:
Viacstupňové zníženie tlaku: Rozptýlenie celkového poklesu tlaku vo viacerých sériách s malými tlakovými fázami (viacstupňová škrtiaca klietka), aby sa zabránilo poklesu tlaku jednostranného bodu pod tlakom kvapalnej pary.
Dizajn klietky kavitácie: Špeciálne typy otvorov (napríklad typ labyrintu) podporujú kolaps bublín vo vysokotlakovej komore, čím sa znižuje priamy vplyv na povrch kovu.
Výber materiálu: Tvrdé materiály sú odolnejšie voči poškodeniu kavitácie.
Tesnenie:
Utesnenie kov-kov: Jadro ventilu a sedadla ventilu sú vyrobené z tvrdej zliatiny, aby sa zabezpečilo spoľahlivé utesnenie a dlhá životnosť pod vysokým tlakovým rozdielom. Typ hlavného tesnenia.
Pomocné tesnenie: Balenie stoniek ventilov (napríklad grafit, PTFE) zabraňuje vonkajšiemu úniku. Ventily API 6A vyžadujú prísne úrovne tesnenia (napríklad PR2, PR2F).
Prevádzková sila a kontrola:
Vyvážený dizajn: Znížte ťah/krútiaci moment potrebný na prevádzku ventilu (najmä pre vysokotlakové diferenciálne ventily s veľkým priemerom).
Výber ovládača: Dostatočný ťah na prekonanie sily a trenia tekutín, aby sa zabezpečilo presné a spoľahlivé umiestnenie.
4. Typické scenáre aplikácií
Výroba ropy a plynu:
Zvonenie ropných vrtov, plynových vrtov a kondenzátových plynových vrtov (regulačný tlak vrtu a nastavovacia výroba).
Kontrola vstupného tlaku na separátor.
Vstrekovanie vody/vstrekovanie plynu. Kontrola prietoku.
Ovládanie objemu plynu v systémoch umelého zdvíhania (napríklad plynového zdvíhania).
Vŕtanie a dokončenie:
Komponenty BOP Core, ktoré sa používajú na dobre zabíjanie a škrtenie.
Riadenie prietoku/tlaku v vŕtacích a dokončovacích systémoch kvapaliny (bahno).
Kontrola prietoku a tlaku počas testovania formácie (DST).
Ostatné odvetvia:
Vysokotlakové parné systémy v chemických rastlinách a elektrárňach.
Kalové potrubia v baniach.
Vysokotlakové systémy vodného prúdu.
5. Kľúčové úvahy o výbere
Výber správneho ventilu sýtiča je rozhodujúci a vyžaduje vyhodnotenie:
Vlastnosti tekutín: ropa, plyn, voda, viacfázový prietok, obsah piesku, obsah H₂S/CO₂ (požiadavky na materiál), teplota, viskozita.
Prevádzkové parametre:
Tlak proti prúdu (P1)
Tlak po prúde (P2)
Očakávaný pokles tlaku (AP = P1 - P2) - Najdôležitejší parameter
Maximálny/minimálny tok (q)
Tekutina
Funkčné požiadavky: Je hlavným účelom kontroly tlaku, toku alebo oboje? Vyžaduje sa časté nastavenie? Vyžaduje sa automatické ovládanie?
Metóda veľkosti a pripojenia: Veľkosť potrubia (NPS/DN), úroveň tlaku (napríklad trieda ANSI, PN), štandard prírubovej (ASME, API, DIN) alebo pripojenie zvárania zadku.
MATERIÁLNA SPRÁVA: MATERIÁLY BELVE A ORIKU MUSIA SPÔSOBIŤ Požiadavky na tlak, teplotu, koróziu a eróziu. Zamerajte sa na jadro ventilu, sedadlo ventilu, klietkový/puzdový materiál (napríklad 316SS, duplexná oceľ, 625 zliatiny, karbid volfrámu, keramika). Sledujte NACE MR0175/ISO 15156 (Sour Service).
Režim ovládania: Manuál, hydraulický, pneumatický, elektrický? Koľko ťahu/krútiaceho momentu sa vyžaduje? Vyžaduje sa spätná väzba polohy?
Normy a špecifikácie: Je nevyhnutné dodržiavať priemyselné normy:
API 6A: Špecifikácie zariadení Wellhead a vianočného stromu - najdôležitejším štandardom pre ropu a plyn proti prúdu, pokrývajúce úrovne tlaku, materiály, dizajn, testovanie a dokumentácie (napríklad PSL, úroveň PR).
API 14C/ISO 10418: Analýza, návrh a inštalácia bezpečnostného systému offshore platformy.
API 6D/ISO 14313: Špecifikácie ventilového ventilu.
ASME B16.34: Príruby ventilov, závity a zváracie konce.
NACE MR0175/ISO 15156: Priemysel ropy a zemného plynu - Materiály pre prostredia obsahujúce H₂S vo výrobe ropy a plynu.
6. Kľúčové body pre prevádzku a údržbu
Prevádzka:
Pomaly upravte: Vyhnite sa náhlym zmenám prietoku/tlaku, ktoré môžu spôsobiť šok systému.
Vyvarujte sa malého otvorenia: Extrémne malé otvorenie zvyšuje riziko erózie a kavitácie. Pochopte minimálne odporúčané otvorenie ventilu.
Monitorovacie parametre: Venujte veľkú pozornosť tlaku proti prúdu a po prúde, teplota, zmeny prietoku a abnormálny hluk/vibrácie.
Údržba:
Pravidelná kontrola:
Vonkajší únik (balenie stoniek, príruba).
Či ovládač funguje hladko.
Či sú indikátor tlaku a poloha normálny.
Preventívna údržba:
Skontrolujte/vymeňte jadro ventilu, sedadlo ventilu, klietku/puzdro a ďalšie časti nosenia podľa cyklu odporúčaného výrobcu.
Mazajte pohyblivé časti.
Skontrolujte/vymeňte balenie stonky ventilu.
Náhradné diely: rezervné kľúče na nosenie (najmä náhradné ventily ručných ventilov pre ventily siete).
