Trong chuỗi giá trị dầu mỏ và khí đốt tự nhiên, van công nghiệp rất quan trọng trong việc cách ly, điều tiết dòng chảy, ngăn dòng chảy ngược và giảm áp. Việc lựa chọn ở các lĩnh vực thượng nguồn, trung nguồn và hạ nguồn phải tuân thủ nghiêm ngặt các điều kiện quy trình, thông số thiết kế và tiêu chuẩn quốc tế. Bài viết này trình bày chi tiết các thông số kỹ thuật và ứng dụng của van cổng, van cầu, van bi, van kiểm tra, van bướm và van điều khiển.
1. Van cổng
Van cổng sử dụng chuyển động cổng thẳng đứng để cách ly. Chúng giúp giảm áp suất tối thiểu ở vị trí mở hoàn toàn và lý tưởng cho hoạt động không thường xuyên.
Cấu hình kết cấu:
Van cổng nêm: Nêm góc cạnh với ghế góc cạnh; phổ biến trong đường ống nói chung.
Van cổng tấm: Các mặt cổng song song có ghế nổi/lò xo-. Ngăn chặn sự liên kết nhiệt trong đường dẫn khí-áp suất cao và làm trầy xước các mảnh vụn khỏi ghế ngồi.
Ứng dụng điển hình:
Cách ly đường chính: Dầu thô, sản phẩm tinh chế và truyền khí tự nhiên.
Thiết bị đầu giếng: Van chính và cánh cây thông Noel (được xếp hạng Dịch vụ chua).
Cân nhắc kỹ thuật:
Hỏa hoạn-Thiết kế an toàn: Việc tuân thủ API 607/6FA đảm bảo khả năng bịt kín kim loại thứ cấp-với-kim loại nếu vòng đệm mềm không thành công.
Nêm linh hoạt/Đĩa kép: Bù sự giãn nở nhiệt và độ mòn của ghế.
Tiêm keo: Phụ kiện phun khẩn cấp cho phép bịt kín tạm thời các vòng đệm dưới áp suất.
2. Van cầu
Van cầu sử dụng chuyển động vuông góc của đĩa để điều chỉnh hoặc cách ly. Đường dẫn dòng chảy hình chữ S tạo ra mức giảm áp suất cao hơn nhưng mang lại khả năng điều tiết vượt trội và đóng chặt-.
Cấu hình kết cấu:
Mẫu thẳng, góc và chữ Y{0}}: Các loại góc giảm thiểu xói mòn trong các dịch vụ có-áp suất chênh lệch cao; Mẫu Y{1}}làm giảm lực cản dòng chảy.
Ống thổi-Niêm phong: Thay thế các đệm kín bằng ống thổi để đạt được lượng khí thải nhất thời bằng không đối với môi trường độc hại/dễ cháy.
Ứng dụng điển hình:
Điều tiết: Kiểm soát xả bơm, bỏ qua bộ trao đổi nhiệt.
Xả/Thông hơi: Ống thoát nước có điểm-thấp và lỗ thông hơi có điểm-cao yêu cầu đóng kín-bong bóng.
Dịch vụ tiêm: Phun nước/hơi nước áp suất cao-để phục hồi thứ cấp.
Cân nhắc kỹ thuật:
Hướng dẫn lồng: Tăng cường sự ổn định của thân cây và giảm độ rung.
Bề mặt cứng: Lớp phủ vệ tinh trên ghế/đĩa cải thiện khả năng chống mài mòn và xói mòn.
3. Van bi
Van bi sử dụng quả cầu đục lỗ xoay 90 độ. Chúng là sự lựa chọn ưu tiên cho các đường ống hiện đại do khả năng bịt kín đáng tin cậy và vận hành nhanh chóng.
Cấu hình kết cấu:
Bóng nổi: Áp lực của phương tiện đẩy quả bóng vào ghế phía dưới. Thích hợp cho áp suất lỗ khoan nhỏ/trung bình{1}}thấp.
Trunnion-Bóng gắn: Bóng được cố định bằng ổ bi; áp lực buộc ghế chống lại quả bóng. Bắt buộc đối với lỗ khoan lớn (NPS 24+) và áp suất cao.
hàn hoàn toàn: Các mối nối thân được hàn loại bỏ các đường rò rỉ bên ngoài; được thiết kế cho đường ống chôn dưới đất (tuổi thọ 30+ năm).
Ứng dụng điển hình:
Cách ly đường ống chính: Đặc biệt là các thiết kế trục hàn hoàn toàn.
Hệ thống heo con: Thiết kế-có lỗ hoàn toàn cho phép PIG di chuyển không bị gián đoạn.
Thiết bị đầu cuối LNG: Thiết kế cổ-mở rộng bằng phương pháp đông lạnh.
Cân nhắc kỹ thuật:
Khối đôi và chảy máu (DBB): Tuân thủ API 6D; cách ly cả hai đầu và thông hơi khoang để bảo trì an toàn.
Thổi-tháo thân bằng chứng: Ngăn chặn sự phóng ra của thân dưới áp suất bên trong.
Thiết kế chống tĩnh điện: Tiêu tán tĩnh điện để ngăn chặn sự đánh lửa.
4. Van kiểm tra
Van một chiều tự động ngăn dòng chảy ngược để bảo vệ máy bơm và máy nén, chỉ hoạt động dựa trên động lực dòng chảy mà không cần kích hoạt bên ngoài.
Cấu hình kết cấu:
Đu & Nâng: Loại xích đu sử dụng đĩa bản lề cho lỗ khoan lớn; Các loại thang máy sử dụng đĩa dọc để niêm phong chặt hơn nhưng yêu cầu định hướng cụ thể.
Tấm wafer/Tấm kép: Đĩa kép nhỏ gọn,{0}}có lò xo giúp giảm thiểu không gian và giảm nguy cơ búa nước.
Vòi phun (Không-sập): Thiết kế-được hỗ trợ bằng lò xo đảm bảo đóng êm khi lưu lượng thấp, điều này rất quan trọng để bảo vệ-thiết bị áp suất cao.
Ứng dụng điển hình:
Bảo vệ xả máy bơm/máy nén, kết nối đường ống để ngăn ngừa ô nhiễm chéo-và hệ thống nước cấp nồi hơi.
Cân nhắc kỹ thuật:
Lựa chọn tập trung vào việc ngăn chặn hiện tượng búa nước (thông qua-thiết kế không va đập), hướng lắp đặt chính xác và áp suất nứt tương thích. Vật liệu phải chống lại-sự ăn mòn do vận tốc cao và sự ăn mòn do dịch vụ chua theo API 6D và ISO 5208.
5. Van bướm
Van bướm sử dụng đĩa quay. Các thiết kế khác nhau tùy theo độ lệch tâm, xác định cơ chế bịt kín và phạm vi ứng dụng của chúng.
5.1 Van bướm đồng tâm
Kết cấu: Các trung tâm thân, đĩa và thân là đồng trục. Sử dụng ghế đàn hồi (EPDM, Viton, PTFE).
Cơ chế niêm phong: Can thiệp phù hợp thông qua nén chỗ ngồi; ma sát liên tục trong quá trình hoạt động.
Ứng dụng điển hình: Hệ thống phụ trợ có áp suất thấp, nhiệt độ môi trường xung quanh (nước làm mát, nước cứu hỏa, nước thải không-nguy hại). Không thích hợp cho các dòng hydrocarbon chính.
5.2 Van bướm lệch tâm đôi (Hiệu suất{1}}Cao)
Kết cấu: Độ lệch trục thân từ tâm đĩa (độ lệch thứ 1) và tâm thân (độ lệch thứ 2).
Cơ chế niêm phong: Hành động cam nhấc đĩa ra khỏi ghế ngay lập tức khi quay, giảm thiểu ma sát. Có sẵn với ghế mềm hoặc kim loại.
Ứng dụng điển hình: Dịch vụ áp suất/nhiệt độ trung bình (khí đốt, hơi nước áp suất thấp, vận chuyển dầu). Cung cấp tuổi thọ dài hơn và mô-men xoắn thấp hơn so với thiết kế đồng tâm.
5.3 Van bướm lệch tâm ba (TOV)
Kết cấu: Thêm độ lệch thứ 3 trong đó trục hình nón của ghế được tạo góc so với thân. Thường là kim loại-đến-kim loại có bề mặt cứng{4}}.
Cơ chế niêm phong: Xoay vòng không tiếp xúc cho đến khi đóng cửa lần cuối; niêm phong đạt được thông qua mô-men xoắn trục. Loại bỏ sự mài mòn và cho phép rò rỉ hai chiều-không{3}}hai chiều.
Ứng dụng điển hình:
Cao-Nhiệt độ/Áp suất: FCCU và các thiết bị xử lý bằng hydro (lên đến 600 độ +).
Đông lạnh/LNG: Thiết kế được thiết kế đặc biệt.
Hệ thống pháo sáng: Được ưu tiên cho các đầu cắm chính do khả năng chịu nhiệt và tắt-chặt.
thay thế: Ngày càng thay thế van cổng/van cầu trong các ứng dụng lỗ khoan-lớn để tiết kiệm trọng lượng và không gian.
6. Van điều khiển
Van điều khiển là thành phần cuối cùng trong hệ thống tự động hóa, điều chỉnh lưu lượng, áp suất, nhiệt độ hoặc mức dựa trên tín hiệu DCS/PLC.
Cấu hình kết cấu:
Cuộc họp: Bao gồm phích cắm, ghế ngồi, lồng, bộ truyền động (khí nén/điện/thủy lực) và bộ định vị.
Ứng dụng điển hình:
Kiểm soát quá trình: Giảm áp suất, vòng đo lưu lượng, điều chỉnh nhiệt độ.
Tắt máy khẩn cấp (ESD): Chức năng ESD tích hợp để thực hiện hành động an toàn-khi xảy ra sự cố nhanh chóng.
Cân nhắc kỹ thuật:
Cavitation & nhấp nháy: Đường cắt nhiều giai đoạn hoặc đường dẫn mê cung giảm áp suất giai đoạn để chống xói mòn.
Giảm tiếng ồn: Bộ khuếch tán/tấm nhiều lỗ đáp ứng tiêu chuẩn về tiếng ồn IEC 60534-8-3.
Đặc điểm dòng chảy: Được chọn là Tuyến tính, Tỷ lệ phần trăm bằng nhau hoặc Mở nhanh dựa trên nhu cầu của quy trình.
7. Lựa chọn vật liệu và yêu cầu dịch vụ đặc biệt
Khả năng chống nứt ứng suất sunfua (SSC):
Dịch vụ chua (H₂S) yêu cầu tuân thủ NACE MR0175 / ISO 15156.
Độ cứng thường được giới hạn ở HRC 22 max với các phương pháp xử lý nhiệt cụ thể.
Dịch vụ đông lạnh:
Hoạt động trong khoảng từ -46 độ đến -196 độ (LNG/Ethylene).
Nắp ca-pô mở rộngthiết kế ngăn ngừa đóng băng đóng gói.
Vật liệu: Thép carbon LCB/LC3 hoặc thép không gỉ 304/316L được xử lý đông lạnh.
Tiêu chuẩn cơ bản:
API 6D: Van đường ống.
API 600/602: Van cổng thép.
API 598: Kiểm tra và thử nghiệm van.
ASME B16.34: Áp suất van-Xếp hạng nhiệt độ.
IEC 60534: Van điều khiển quy trình công nghiệp.
API 609: Van bướm.
Phần kết luận
Việc triển khai van công nghiệp trong dầu khí đòi hỏi phải phân tích nghiêm ngặt các điều kiện của quy trình. Từ cách ly đến điều chế, mỗi van đều có ranh giới hoạt động được xác định. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn API, ASME, NACE và IEC, cùng với lựa chọn khoa học dựa trên độ ăn mòn, xếp hạng nhiệt độ{2}}áp suất và các giao thức an toàn, là điều cần thiết để đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống và độ tin cậy-lâu dài.
