دریچه های خفه کننده مؤلفه های اساسی در بسیاری از کاربردهای صنعتی ، به ویژه در بخش نفت و گاز هستند. عملکرد اصلی آنها ساده و در عین حال حیاتی است: آنها یک محدودیت عمدی در یک خط جریان برای کنترل سرعت جریان و فشار پایین دست ایجاد می کنند.
اصل اصلی: محدودیت کنترل را ایجاد می کند
در قلب خود ، شیر خفگی بر اساس یک اصل اساسی پویایی سیال عمل می کند: ایجاد فشار در یک محدودیت. هنگامی که مایع (مایع ، گاز یا مخلوط) از طریق خط لوله جریان می یابد ، فشار آن با عبور از هرگونه انقباض کاهش می یابد. شیر چوک به گونه ای طراحی شده است که یک نقطه انقباض دقیقاً کنترل شده و اغلب قابل تنظیم را فراهم می کند.
-
ایجاد انقباض: در داخل بدنه دریچه خفگی ، یک مؤلفه خاص باعث کاهش منطقه جریان می شود. این مؤلفه بسته به نوع خفگی متفاوت است:
- خفاش های ثابت: از یک بشقاب یا لوبیا دقیقاً ماشین آلات با سوراخ قطر ثابت استفاده کنید. اندازه دهانه میزان محدودیت را تعیین می کند.
- خفاش های قابل تنظیم: برای تغییر محدودیت از عناصر متحرک استفاده کنید. طرح های متداول عبارتند از:
- سوزن و صندلی: یک سوزن مخروط به صورت خطی نسبت به صندلی تطبیق حرکت می کند و 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 شعاعی منطقه جریان باز را از طریق سوراخ های قفس تنظیم می کند.
- دیسک های چرخشی/آستین کشویی: اجزای چرخان یا کشویی درگاه ها را تراز یا سوء استفاده می کنند تا سطح مقطع مسیر جریان را تغییر دهند.
-
تولید افت فشار: از آنجا که مایعات از طریق این باز شده محدود مجبور می شوند ، سرعت آن به طور قابل توجهی در محدودیت افزایش می یابد (طبق اصل برنولی). هنگامی که مایع از محدودیت در قطر لوله پایین دست بزرگتر خارج شود ، سرعت آن کاهش می یابد. این شتاب سریع و به دنبال آن کاهش انرژی باعث از بین رفتن انرژی می شود و در نتیجه باعث از دست رفتن قابل توجهی از فشار در پایین دست خفگی در مقایسه با فشار بالادست می شود. این اختلاف فشار (ΔP = P_UpStream - P_DownStream) نتیجه عمدی است.
-
کنترل جریان و فشار: اپراتورها با تغییر اندازه محدودیت (در خفاش های قابل تنظیم) یا انتخاب یک اندازه خاص و ثابت ، اپراتورها را به طور مستقیم کنترل می کنند:
- سرعت جریان: برای فشار بالادست و خاصیت سیال ، محدودیت کمتری منجر به سرعت جریان پایین تر از طریق سیستم می شود.
- فشار پایین دست: محدودیت کوچکتر افت فشار بیشتری را ایجاد می کند ، بنابراین فشار پایین دست را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. برعکس ، یک محدودیت بزرگتر باعث کاهش فشار کمتری می شود و در نتیجه فشار پایین دست بالاتر می شود.
مؤلفه های کلیدی که عملکرد را فعال می کنند:
- بدن: کشتی اصلی حاوی فشار.
- عنصر محدود کننده: مؤلفه اصلی ایجاد انقباض جریان (سوزن ، پلاگین ، قفس ، لوبیای دهانی).
- محرک (برای خفاش های قابل تنظیم): مکانیسم (دستی دستی ، پیستون هیدرولیک ، موتور الکتریکی ، محرک پنوماتیک) که عنصر محدود کننده را قرار می دهد.
- صندلی ها: سطوح دقیق با ماشین آگاهی از مهر و موم محکم هنگام بسته شدن شیر یا در حداقل تنظیمات جریان ، جلوگیری از نشت.
- تریم: قطعات خیس داخلی (صندلی ، شاخه ، قفس ، آستین) در معرض جریان و فرسایش قرار دارند. اغلب از مواد سخت شده مانند کاربید تنگستن تهیه می شود.
برنامه های مهم:
- کنترل چاه (نفت و گاز): تنظیم جریان از یک مخزن برای محافظت از تجهیزات پایین دست از فشار چاه بالا ، جلوگیری از آسیب تشکیل (تولید شن) و مدیریت نرخ تولید.
- فرآیندهای جدایی: کنترل فشار ورودی به جداکننده ها یا معترضین برای حفظ فشار عملیاتی بهینه برای جداسازی کارآمد گاز/مایع/روغن.
- آزمایش خوب: دقیقاً کنترل جریان در طول دوره های آزمایش برای اندازه گیری ویژگی های مخزن.
- سیستم های تزریق: تنظیم سرعت جریان آب ، گاز یا مواد شیمیایی تزریق شده به چاه ها یا فرآیندها.
- تسکین فشار: قبل از رسیدن به تجهیزات حساس تر ، به عنوان اولین خط دفاع برای کاهش فشار بالادست.
- تنظیم فرآیند: مدیریت جریان و فشار در برنامه های مختلف پالایش ، پردازش شیمیایی و تولید برق.
رسیدگی به جریان فرسایش: یک چالش مهم برای چوک ها ، دست زدن به مایعات فرسایش (حاوی ماسه ، پروانه یا گاز با سرعت بالا) است. سرعت زیاد در نقطه محدودیت می تواند باعث سایش سریع اجزای تر و تمیز شود. بنابراین ، شیرهای خفگی که برای خدمات شدید طراحی شده اند اغلب شامل می شوند:
- تریم سخت: کاربید تنگستن یا سایر آلیاژهای مقاوم در برابر فرسایش.
- مسیرهای جریان کارآمد: به حداقل رساندن تلاطم و ایجاد فشار مستقیم در صورت امکان.
- اجزای قابل تعویض: قطعات تر و تمیز به راحتی قابل سرویس است.
دریچه های خفگی ابزارهای ضروری برای مدیریت دینامیک سیال در خواستار محیط های صنعتی هستند. آنها با ایجاد یک محدودیت دقیق کنترل شده در یک خط جریان ، آنها از اصل افت فشار استفاده می کنند تا به طور مؤثر سرعت جریان و فشار پایین دست را تنظیم کنند. چه از طریق یک دهانه ثابت و چه از طریق تر و تمیز قابل تنظیم ، طراحی قوی آنها - که اغلب مواد سخت شده برای مقابله با فرسایش را شامل می شود - عملکرد قابل اعتماد برای ایمنی ، بهره وری فرآیند و حفاظت از تجهیزات در برنامه های مختلف از تولید نفت و گاز گرفته تا کارخانه های پردازش پیچیده بسیار مهم است. $ $ $
