چگونه یک مایع شیر چوک کنترل می کند؟

در سیستم های سیال صنعتی ، به ویژه در بخش های خواستار مانند تولید نفت و گاز ، فرآوری شیمیایی و تولید برق ، کنترل دقیق بر جریان سیال بسیار مهم است. در دریچه به عنوان یک مؤلفه مهم که به طور خاص برای این منظور طراحی شده است ، خدمت می کند. بر خلاف جداسازی استاندارد یا دریچه های پرتاب شده که در درجه اول برای سرویس روشن/خاموش یا تنظیم جریان متوسط طراحی شده است ، دریچه برای ایجاد یک افت فشار قابل کنترل ، قابل توجه و مدیریت سرعت بالا ، اغلب فرسایش یا خورنده ، مایعات بهینه شده است.

اصل اصلی: القاء افت فشار

مکانیسم اساسی که توسط آن دریچه جریان کنترل از طریق ایجاد عمدی a محدودیت در مسیر جریان. این محدودیت مایعات را وادار می کند تا با عبور از یک دهانه یا شکاف باریک ، سرعت خود را تسریع کند. طبق اصل برنولی ، این افزایش سرعت منجر به کاهش مربوط به انرژی فشار سیال در پایین دست از محدودیت می شود - پدیده ای که به عنوان یک شناخته می شود افت فشار .

• فشار بالادست (P1): فشار سیال وارد شده به دریچه .

• فشار پایین دست (P2): فشار سیال در حال خروج دریچه .

• افت فشار (ΔP): تفاوت بین P1 و P2 (ΔP = P1 - P2).

• سرعت جریان (Q): مقدار حجمی سیال که از طریق شیر در هر واحد عبور می کند.

رابطه بین سرعت جریان (q) ، اندازه محدودیت (ناحیه دهانه ، الف) و افت فشار (ΔP) توسط معادله جریان اساسی برای مایعات غیرقابل فشرده (ساده) اداره می شود:

q = c_d * a * √ (2 * ΔP / ρ)

کجا:

• c_d ضریب تخلیه است (حسابداری از اصطکاک و مشخصات جریان)

• ρ چگالی سیال است

این معادله تأثیر مستقیم ناحیه دهانه (a) و افت فشار (ΔP) بر سرعت جریان (q) را برجسته می کند. با تنظیم منطقه دهانه مؤثر در دریچه ، اپراتورها به طور مستقیم میزان افت فشار و در نتیجه سرعت جریان سیال را کنترل می کنند.

مکانیسم های کلیدی و تغییرات طراحی

دریچه های خفه کننده دستیابی به این محدودیت کنترل شده از طریق طرح های داخلی مختلف:

1. خفاش های ثابت: اینها دارای یک دهانه غیر قابل تنظیم هستند (به عنوان مثال ، یک لوبیا یا درج با یک سوراخ دقیقاً ماشین کاری). کنترل جریان با انتخاب و نصب اندازه لوبیای خاصی حاصل می شود که افت فشار مورد نظر را برای شرایط جریان مورد انتظار ایجاد می کند. آنها ساده ، قوی و مورد استفاده قرار می گیرند که میزان جریان نسبتاً پایدار است.

2. خفاش های متغیر: اینها امکان تنظیم زمان واقعی منطقه دهانه را فراهم می کند و کنترل جریان پویا را در پاسخ به تغییر شرایط فرآیند امکان پذیر می کند. طرح های متداول عبارتند از:

   • سوزن و صندلی: یک سوزن خاردار به صورت خطی به داخل یا خارج از صندلی تطبیق حرکت می کند و به تدریج منطقه جریان حلقوی را تغییر می دهد.

   • قفس و پلاگین: یک قفس سوراخ دار یک پلاگین استوانه ای یا مخروطی را احاطه کرده است. حرکت پلاگین منطقه باز درگاه های قفس را تغییر می دهد.

   • دیسک های چرخشی: دیسک های متعدد با سوراخ های تراز شده یا جبران نسبت به یکدیگر می چرخند تا منطقه جریان باز تغییر کند.

توابع عملیاتی و برنامه های مهم

توانایی کنترل جریان از طریق افت فشار ناشی از دریچه چندین کارکرد حیاتی:

1. تنظیم سرعت جریان: عملکرد اصلی - دقیقاً تنظیم و حفظ میزان جریان حجمی یا جرم مورد نظر مایعات تولید (روغن ، گاز ، مخلوط آب) ، مواد شیمیایی فرآوری یا آب خنک کننده را انجام می دهد.

2. تعمیر و نگهداری فشار خون: خفاش ها برای حفظ فشار کافی در بالادست دریچه ضروری هستند. این امر در چاه های نفت و گاز برای کنترل کشش مخزن ، جلوگیری از تولید ماسه ، جلوگیری از ایجاد آسیب (مانند آب شدن آب) و اطمینان از جریان پایدار از مخزن به داخل چاه بسیار مهم است.

3. کنترل فشار: با مدیریت افت فشار ، خفگی ها مستقیماً بر فشار سیستم پایین دست تأثیر می گذارند. آنها از تجهیزات پایین دست (جداکننده ها ، خطوط لوله ، امکانات پردازش) از شرایط فشار بیش از حد سرچشمه بالادست محافظت می کنند.

4. اتلاف انرژی: قبل از ورود به سیستم های فشار کمتری ، انرژی مایعات فشار قوی را از بین می برد.

ملاحظات مهم برای عملکرد دریچه خفگی

اثربخشی و ماندگاری a دریچه به پرداختن به چالش های ذاتی بسیار وابسته است:

• فرسایش: مایعات با سرعت بالا ، به ویژه آنهایی که حاوی مواد جامد ساینده (ماسه ، پروانه) هستند ، به سرعت از بین می روند. موادی مانند کاربید تنگستن ، استولیت یا روکش های سرامیکی معمولاً برای مقاومت در برابر فرسایش استفاده می شود.

• کاویتاسیون: اگر فشار پایین دست (P2) در زیر فشار بخار مایع فرو رود ، حباب های بخار شکل می گیرند. این حباب ها با افزایش فشار در پایین دست به شدت ضربه می زنند و باعث گودال سطح و آسیب می شوند. طرح های تریم چوک با هدف به حداقل رساندن پتانسیل کاویتاسیون.

• خوردگی: سازگاری با مایعات خورنده (H₂S ، CO₂ ، اسیدها) انتخاب مواد را دیکته می کند (به عنوان مثال ، آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی - CRA).

• چشمک زن: هنگامی اتفاق می افتد که فشار پایین دست در زیر فشار نقطه حباب مایع باشد و باعث می شود بخشی از مایع به بخار فلش شود. این جریان دو فاز ویژگی های جریان را تغییر می دهد و می تواند فرسایش را تشدید کند.

• سر و صدا و لرزش: افت فشار بالا می تواند باعث ایجاد نویز و لرزش قابل توجهی شود و نیاز به استراتژی های کاهش فشار مانند کاهش فشار چند مرحله ای یا خاموش کننده های خارجی دارد.

در دریچه یک مؤلفه ضروری برای کنترل دقیق جریان سیال در کاربردهای بحرانی صنعتی است. با ایجاد یک محدودیت کالیبره شده ، رابطه اساسی بین افت فشار و سرعت جریان را افزایش می دهد. چه از طریق یک دهانه ثابت یا یک مکانیسم قابل تنظیم ، دریچه اپراتورها را قادر می سازد تا جریان را تنظیم کنند ، فشار اساسی را حفظ کنند ، فشارهای سیستم را کنترل کنند و با خیال راحت انرژی مایعات فرآیند را مدیریت کنند. درک اصول افت فشار ، انتخاب نوع دریچه مناسب (ثابت یا متغیر) و با دقت در نظر گرفتن انتخاب مواد برای مقابله با فرسایش ، خوردگی و سایر چالش ها برای عملکرد قابل اعتماد و مؤثر ضروری است دریچه های خفه کننده در محیط های خدماتی طراحی قوی و عملکرد متمرکز آنها ، آنها را به عنوان راه حل مهندسی شده برای کارهای مهم کنترل جریان که در آن دریچه های استاندارد کوتاه می شوند ، تبدیل می کند. $ $