يجب أن تعمل صمامات حقول النفط تحت الضغط والاهتزاز والظروف الجوية القاسية. في الوقت نفسه، غالباً ما تترك معدات الحفر والمنصات البحرية مساحة صغيرة للمشغل.

تقوم الأسطوانة الهيدروليكية الدوارة بتحويل ضغط السائل إلى حركة دورانية مضبوطة. بالنسبة لصمامات الكرة و الفراشة و السدادة ربع الدورية، يمكن أن توفر الحركة البالغة 90 درجة اللازمة لفتح أو إغلاق مسار التدفق.

تعد المحركات الدوارة الحلزونية خياراً يستحق الاهتمام عندما تكون مساحة التركيب محدودة. ومع ذلك، يعتمد تشغيل الصمام الموثوق على التجميع الكامل: المحرك، والاقتران، وأدوات التحكم، وإمدادات الطاقة الهيدروليكية، ونظام التشغيل الطارئ.

المحتويات

• ما هي الأسطوانة الهيدروليكية الدوارة لحقل النفط؟
• كيف يعمل المشغل الدوار الحلزوني؟
• كيف يمكن مقارنة تصميمات المشغل الدوار؟
• كيف يتم فحص عزم دوران الصمام؟
• ما كمية الزيت والتدفق المطلوبة؟
• ما الذي يجعل المشغل مناسباً لخدمة حقول النفط؟
• ما هي الحدود الرئيسية للتصميم؟
• ما هي المعلومات اللازمة للحل المخصص؟

ما هي الأسطوانة الهيدروليكية الدوارة لحقل النفط؟

الأسطوانة الهيدروليكية الدوارة عبارة عن مشغل ذي زاوية محدودة يقوم بتدوير عمود أو شفة خرج. عند توصيله بساق الصمام من خلال أداة اقتران مناسبة، فإنه يوفر العزم المطلوب لتحريك الصمام بين مواضع تشغيله.

تشمل التطبيقات النموذجية الصمامات ربع الدورية الموجودة على خطوط العمليات، والمشعبات، وأنظمة الحفر المختارة.

ومع ذلك، لا يستخدم كل صمام في حقل النفط حركة دورانية. تتطلب العديد من الصمامات البوابية وصمامات الأمان السطحية مشغلات خطية. لذلك، يجب تأكيد نوع الصمام وحركة الساق قبل اختيار المشغل.

كيف يعمل المشغل الدوار الحلزوني؟

يستخدم المشغل الدوار الحلزوني آلية داخلية لتحويل حركة المكبس إلى دوران.

في تصميم شريحة الانزلاق النموذجي:

1. يدخل الزيت الهيدروليكي إلى غرفة الضغط.
2. يقوم الضغط بتحريك المكبس على طول جسم المشغل.
3. توجه الفتحات الحلزونية الأجزاء المتحركة وتقوم بتدوير عمود الخرج.
4. ينقل العمود عزم الدوران عبر الوصلة إلى ساق الصمام.
5. يؤدي عكس إمداد الضغط إلى عكس الحركة.

يضع هذا الترتيب عملية تحويل الحركة داخل غلاف مدمج. تستخدم التصميمات الحلزونية الأخرى آليات داخلية مختلفة، لذلك يجب فحص خصائص الخرج مقابل النموذج المحدد. 

المشغلات الحلزونية مقابل المشغلات ذات الترس الدودي والمشغلات الريشية

يقدم كل تصميم فوائد. يعتمد أفضل خيار على واجب الصمام بدلاً من أداء واحد.

يمكن للمشغلات الحلزونية أن تناسب التركيبات المحصورة، كما هو موضح في تصميمات المشغل التجاري للصمام ربع الدوران. ومع ذلك، فهي ليست تلقائياً الخيار الأفضل لكل صمام في حقل النفط.

تنتمي أرقام عزم الدوران وتحديد المواقع المنشورة إلى منتجات معينة. لا ينبغي أن تعامل على أنها تقييمات عامة لجميع الأسطوانات الحلزونية.

كيف تختار عزم الدوران المطلوب؟

ابدأ ببيانات عزم دوران الشركة المصنعة للصمام في ظل ظروف الخدمة الفعلية.

يفحص:

• عزم دوران الانفصال: العزم المطلوب لبدء الحركة بعد أن يظل الصمام ثابتاً.
• عزم دوران التشغيل: عزم الدوران المطلوب أثناء السفر.
• عزم دوران المقعد وإزالة المقعد: العزم المطلوب بالقرب من الموضع المغلق.
• تأثيرات الخدمة: فرق الضغط، ودرجة الحرارة، والرواسب، والتآكل، والوقت بين العمليات.

ثم قارن متطلبات عزم دوران الصمام مع الخرج المتاح للمشغل في جميع مراحل السكتة، باستخدام أدنى ضغط هيدروليكي متاح.

قم بتطبيق الهامش المتفق عليه مع مورد الصمام ومواصفات المشروع. تحقق أيضاً من أقصى عزم دوران مسموح به لساق الصمام. يمكن أن يتسبب المشغل ذو الحجم الزائد في إتلاف الساق أو المقاعد أو أداة التوصيل إذا لم يتم تحديد الضغط بشكل صحيح.

لا ينبغي أن يحل عزم الدوران الإضافي محل فحص الصمام المحشور أو التالف.

ما كمية الزيت والتدفق التي يحتاجها المشغل؟

للحصول على تقدير أولي:

وقت التشغيل بالثواني ≈ 60 × حجم الشوط باللتر ÷ التدفق باللتر في الدقيقة

على سبيل المثال، فإن المشغل الذي يتطلب 0.5 لتر لشوط بزاوية 90 درجة سيستغرق حوالي 6 ثوانٍ بمعدل 5 لترات في الدقيقة.

هذا هو تقدير مثالي. يعتمد الوقت الفعلي على قيود الصمام، والحمل، ودرجة حرارة الزيت، والتسرب، والضغط المتاح.

قد تختلف أيضاً أوقات الفتح والإغلاق. لهذا السبب، حدد كلا الاتجاهين بشكل منفصل وقم بتأكيد الأداء من خلال الاختبار.

لماذا تفكر في التشغيل الهيدروليكي لصمامات حقول النفط؟

يمكن أن يوفر التشغيل الهيدروليكي عزم دوران كبيراً في غلاف مدمج. كما يسمح أيضاً بوضع وحدة الطاقة بعيداً عن الصمام، مع وجود خراطيم أو أنابيب تحمل الضغط إلى المشغل.

مع أدوات التحكم المناسبة، يمكن للنظام دعم:

• تشغيل الصمام عن بعد.
• سرعات الفتح والإغلاق الخاضعة للرقابة.
• ملاحظات الموقف.
• حركة الطوارئ باستخدام الطاقة المخزنة.
• التكامل مع حزمة التحكم الكهروهيدروليكية.

ومع ذلك، فإن الضغط الهيدروليكي وحده لا يضمن تحديد مستقر للموضع، أو مقاومة الصدمات، أو إيقاف التشغيل الآمن. تعتمد هذه الوظائف على تصميم الدائرة والتصميم الميكانيكي.

يختلف حفظ الموقع وحركة الأمان عن الحركة

قد يحتاج الصمام إلى البقاء في مكانه بعد فقدان الطاقة، أو الإغلاق تلقائياً، أو الفتح تلقائياً. يأتي الإجراء المطلوب من تقييم سلامة العملية.

تحديد الموقع قد تستخدم صمامات الفحص التي يتم تشغيلها بواسطة دليل أو أي ترتيب احتواء مناسب. لا تزال هناك حاجة إلى مراعاة التسرب وتغيرات درجة الحرارة والضغط المحاصر.

حركة آمنة من الفشل يتطلب مصدر طاقة موثوق ومسار تحكم. اعتماداً على التصميم، قد يتضمن ذلك نابض إرجاع أو مجمع هيدروليكي.

يجب أن يتم تجميع المجمع حسب الحجم المطلوب، والحد الأدنى لضغط التشغيل، ونطاق درجة الحرارة، وسعة الخزان. يجب التحقق من قدرته على إكمال إجراء الطوارئ.

تستخدم أنظمة الأمان التجاري الفاشل ترتيبات إرجاع الزنبرك أو المجمع لنقل الصمامات إلى موضع آمن محدد.

ما هي الحماية التي تتطلبها بيئة حقل النفط؟

يمكن أن تعرض الخدمة في الهواء الطلق والبحرية المشغلات لرذاذ الملح والغبار والاهتزاز وتغيرات كبيرة في درجات الحرارة.

يجب أن تتطابق اختيارات المواد والطلاء والمثبتات والختم مع هذه الظروف. يجب أن يأخذ اختيار الختم أيضاً في الاعتبار السائل الهيدروليكي ودرجة حرارة التشغيل.

تتطلب الملاءمة للمناطق الخطرة إجراء مراجعة للحزمة الكاملة، بما في ذلك الملفات اللولبية والمفاتيح وأجهزة الاستشعار ومصادر الإشعال المحتملة. الختم الجيد وحده لا يؤسس للحماية من الانفجار.

وبالمثل، فإن المشغل المناسب لتركيب السطح ليس تلقائياً مناسباً للاستخدام تحت الماء. تتطلب الخدمة تحت الماء إجراء فحوصات للضغط الخارجي، وتعويض الضغط، والموصلات، وأي واجهة تجاوز ROV.

أين يمكن أن يكون أداء النظام ضعيفاً؟

يمكن أن يقصر الأداء عندما يتم اختيار المشغل فقط عن طريق عزم الدوران الاسمي.

تشمل المشكلات الشائعة عدم كفاية ضغط الإمداد، وضغط العائد المفرط، وسوء محاذاة الوصلة، والزيت الملوث، والأختام غير المناسبة.

تتطلب الحدود الأخرى اهتماماً خاصاً:

• الاهتزاز: التخميد الهيدروليكي لا يمنع في حد ذاته حركة الصمام غير المرغوب فيها.
• دقة السفر: لا يثبت تحديد موضع العمود الدقيق أن أختام الصمام صحيحة.
• إغلاق سريع: يقلل التخميد بالمشغل من التأثير الميكانيكي، ولكن يتطلب ارتفاع خط الأنابيب مراجعة منفصلة للعملية.
• عملية الطوارئ: لا يمكن لصمام الإمساك أن يوفر الطاقة اللازمة لإكمال شوط إيقاف التشغيل.

وبالتالي، يجب ضبط وقت الإغلاق من كل من متطلبات إيقاف التشغيل والسلوك العابر لخط الأنابيب.

ما الذي يجب عليك توفيره لمراجعة المشغل المخصص؟

لإجراء مناقشة فنية مفيدة، يرجى تقديم:

• نوع الصمام والحجم وفئة الضغط وظروف العملية.
• متطلبات عزم الدوران في جميع مراحل التشغيل.
• أقصى عزم دوران مسموح به للساق.
• أوقات السفر والفتح/الإغلاق المطلوبة.
• أدنى وأقصى ضغط هيدروليكي.
• رسومات التثبيت وأبعاد الوصلة وحدود المساحة.
• متطلبات درجة الحرارة والتآكل والاهتزاز والمناطق الخطرة.
• الاستجابة المطلوبة لفقدان الطاقة أو فقدان الهيدروليكية.
• متطلبات التغذية الراجعة والتجاوز والفحص والاختبار.

ناقش مشروع صمام حقل النفط الخاص بك مع Shellppon

يمكن أن يكون المشغل الحلزوني المضغوط مرشحاً قوياً لصمامات حقول النفط ربع الدوران. يجب أن يتبع الاختيار النهائي بيانات عزم الدوران التي تم التحقق منها وحدود التثبيت والاستجابة للطوارئ المحددة بوضوح.

شركة شلبون للهيدروليكا توفر تصنيع الأسطوانات الهيدروليكية وخدمات OEM/ODM. لمناقشة اختيار المكونات أو مشروع مخصص، اتصل بـ Shellppon مع بيانات الصمام والرسومات ومتطلبات التشغيل الخاصة بك.