تجهیزات فشار بالا 101: سوپاپ، اتصالات و لوله برای 30k-150k psi

تجهیزات فشار قوی چیست؟

هر جزء سیستمی که برای عملکرد مداوم در psi یا بالاتر از 10000 درجه بندی شده باشد، دقیقاً در دسته تجهیزات فشار بالا قرار می گیرد. در عمل، سرچاه های فراساحلی، ایستگاه های سوخت هیدروژن و تحقیقات سیالات فوق بحرانی به طور معمول این مرز را به 60000 psi و فراتر می برند. یک اتصال نادرست در اینجا نشت نمی کند - انرژی ذخیره شده را به اندازه کافی سریع آزاد می کند تا فولاد را بشکند. به همین دلیل است که مهندسان رتبه بندی فشار را نه به عنوان یک عدد بازاریابی بلکه به عنوان یک محدودیت طراحی سخت در نظر می گیرند.

همان سازنده ای که یک شیر سوزنی آزمایشگاهی 30000 psi تولید می کند ممکن است اتصال اتوکلاو 150000 psi را نیز تامین کند. رشته های اصلی ثابت می مانند: انتخاب مواد، هندسه نخ، و آزمایش تایید. آنچه تغییر می کند، پاکت پیامد است. یک میز تست 30kpsi در آزمایشگاه دانشگاه نیازمند آب بندی قابل تکرار است. منیفولد 60kpsi frac نیازمند بقا از طریق دوغاب ساینده و خستگی چرخه ای است. جدول زیر طبقات فشار رایج را برای صنایع وابسته به آنها ترسیم می کند.

اتصالات 30k‑psi و اتصالات 60k‑psi ممکن است شبیه هم باشند. در داخل، ضخامت دیواره، جهت دانه، و پروتکل عملیات حرارتی اساساً متفاوت است. این تفاوت همان چیزی است که این مقاله باز می کند.

اجزای کلیدی سیستم های فشار قوی

یک مدار فشار قوی فقط به اندازه رابط با حداقل کنترل آن قوی است. خانواده‌های شش جزئی بیشتر کارهای سنگین را انجام می‌دهند: شیرها، اتصالات، لوله‌ها، آب‌بندی‌ها، دستگاه‌های پارگی و مجموعه‌های میرایی ارتعاش. هر کدوم مهمه

شیرآلات

دریچه های سوزنی تنظیم جریان خوب و خاموشی محکم در فشار تا 150000 psi را فراهم می کند. ساقه‌های فولادی ضد زنگ یا آلیاژی آن‌ها دارای یک نوک محکم و بدون چرخش برای جلوگیری از داغ شدن است. شیرهای چک جلوگیری از جریان برگشتی که می تواند پمپ را کوبیده یا محفظه فیلتر را فرو بریزد. در 60kpsi، یک پاپت چسبنده می تواند به معنای بازسازی شش رقمی باشد. سرهای ایمنی و دیسک های پارگی به عنوان تسکین فشار نهایی عمل می کنند - با تنظیم فشار ترکیدگی کالیبره شده، از اپراتورها و ابزار دقیق پایین دست محافظت می کنند. هنگام تعیین هر یک از آنها، ضریب جریان تایید شده (Cv) و تحمل فشار باز شدن مستند را درخواست کنید.

اتصالات و لوله

اتصالات فشار قوی از طراحی فشرده و مخروطی و رزوه‌ای استفاده می‌کنند که بدنه‌های شش گوش بزرگ اتصالات NPT سنتی را حذف می‌کند. این هندسه قطر سوراخ‌های بزرگ‌تری را برای نرخ‌های جریان بالاتر بدون کاهش مقاومت در نظر می‌گیرد. اتصالات مخروطی به صورت سه راهی، صلیب، زانویی و اتصال در دسترس هستند. لوله ها معمولاً از فولاد ضد زنگ 316 یا آلیاژهای نیکل با کشیدن سرد هستند که در قطرهای خارجی 1/4، 3/8 اینچ و 9/16 با ضخامت دیواره محاسبه شده بر اساس ASME B31.3 عرضه می شوند.

مهر و موم و مجموعه های ضد لرزش

بسته بندی پیستون و غدد مهر و موم دفاع خط مقدم در برابر فرار مایع فرآیند هستند. در محیط های شکستگی، یک مهر و موم بسته بندی فرسوده می تواند عمر پایانی سیال را تا 40 درصد کاهش دهد. مجموعه‌های غدد ضد لرزش نوسانات ناشی از پمپ را جذب می‌کنند و از سخت شدن رشته لوله در محل اتصال جلوگیری می‌کنند. هنگامی که ارتعاش از 10 هرتز تجاوز کند، جابجایی در حال حاضر بر ریشه نخ فشار می آورد. که آستانه بازرسی فوری است.

تولیدکنندگان، تامین کنندگان، کارخانه پمپ پمپ فراک - شرکت تولید تجهیزات نفتی آنهویی تیانیو، با مسئولیت محدود.

Anhui Tianyu Petroleum تولید کننده پیستون پمپ Frac است، تامین کننده و کارخانه پمپ پمپ Frac در چین، پیستون پمپ سفارشی Frac برای فروش، از طریق تحقیق و توسعه مداوم کوآ پیشرفته

مشاهده محصول →

رتبه بندی فشار و انتخاب مواد

انتخاب یک ماده برای 30000 psi با انتخاب ماده برای 60000 psi متفاوت است. در 60 هزار psi، تنش حلقه در یک لوله OD 9/16 اینچی به 180000 psi نزدیک می‌شود که بسیار فراتر از قدرت تسلیم 316 آنیل شده است. مهندسان باید به نمرات سرد کار یا سخت‌شده با بارش نگاه کنند. ماتریس زیر ارجاع متقابل موادی است که معمولاً در دسترس هستند با پنجره‌های کارکرد ایمن آنها.

تمایز واقعی، عمر خستگی است، نه مقاومت کششی. 60 هزار psi بدنه دریچه اگر از یک هیدروتست 5000 psi جان سالم به در ببرد، می‌تواند پس از 200 ساعت خدمات چرخه‌ای 0 تا 60 هزار تومانی شکست بخورد، اگر عوامل تنش کوچک ناشی از ماشین‌کاری حذف نشوند. برای محیط های ترش حاوی سولفید هیدروژن، پایبندی به NACE MR0175 غیرقابل مذاکره است. این استاندارد حداکثر سختی را تعیین می کند (معمولاً HRC 22 برای فولادهای کربنی و کم آلیاژ)، و گزینه هایی مانند PH کاملاً سخت شده 17-4 را حذف می کند. خریداران باید به گزارش‌های آزمایش مواد نیاز داشته باشند که قدرت تسلیم واقعی و مقادیر ضربه Charpy را نشان دهد، نه فقط گواهی‌های کارخانه عمومی. برای لوله، ضخامت دیواره باید با استفاده از فرمول ASME B31.3 t = P×D / (2S×E 0.8P) محاسبه شود، که در آن S تنش مجاز در دما و E ضریب اتصال طولی است. در 60 هزار psi و OD 9/16 اینچ، حداقل دیوار برای 316 سرد کار 0.083 اینچ است. عرضه‌کننده‌ای که سهام نازک‌تری ارائه می‌کند، در حال کاهش است.

Frac Pump Valve Body and Seats Manufacturers، تامین کنندگان، Factory - Anhui Tianyu Petroleum Equipment Manufacturing Co., L

Anhui Tianyu Petroleum سازنده بدنه و صندلی‌های شیر پمپ Frac است، بدنه و صندلی‌های شیر پمپ Frac تامین‌کننده و کارخانه در چین، بدنه و صندلی‌های شیر پمپ سفارشی Frac برای فروش، بدنه سوپاپ بهبود یافته

مشاهده محصول →

انواع اتصالات: مخروطی و رزوه ای در مقابل نوع لقمه ای در مقابل فلنجی

مفصل جایی است که اکثر سیستم های فشار قوی از کار می افتند. سه فلسفه اتصال غالب است - و بهترین آنها کاملاً به دسترسی، ارتعاش و میزان نشتی مجاز بستگی دارد.

• مخروطی و رزوه ای (C&T). یک مخروط 58 درجه با یک غده منطبق جفت می شود و آستین رزوه دار لوله را به داخل مخروط می کشد. هیچ فرول دیواره لوله را نیش نمی زند. در عوض، سطح لوله خود به سطح آب بندی تبدیل می شود. این طراحی 150000 psi را مدیریت می‌کند، مونتاژی با فاصله صفر ارائه می‌دهد و در صورت گشتاور مناسب به API 598 کلاس A (نشت صفر) می‌رسد. زمان مونتاژ برای یک تکنسین مجرب به طور متوسط ​​چهار دقیقه در هر مفصل است.
• نوع لقمه ای (فرول). هنگامی که مهره سفت می شود، یک حلقه فلزی به لوله می رود. سریع مونتاژ می شود اما بالای 15000 psi قابل اعتماد نیست - فرول می تواند بلغزد و ارتعاش گاز را شل می کند. نرخ نشت تحت بارگذاری چرخه ای اغلب به ISO 5208 کلاس C کاهش می یابد.
• اتصالات فلنجی. فلنج های پیچ واشر برای لوله کشی با سوراخ بزرگ کار می کنند اما در 60kpsi غیرعملی هستند. بار پیچ مورد نیاز برای قرار دادن واشر حلقه فلزی بسیار زیاد می شود و وزن فلنج به تنهایی می تواند خطوط ابزار دقیق با سوراخ کوچک را از بین ببرد.

ماتریس تصمیم زیر مبادلات را واضح می کند.

مخروطی و رزوه ای تنها انتخابی است که از نیمکت آزمایشگاه به پد فرک بدون تغییر اساسی در طراحی مقیاس می شود. برای خط تخلیه کمپرسور هیدروژن 60kpsi، حاشیه ایمنی با C&T 2.5 برابر بیشتر از اتصال فرول است. خدمه تعمیر و نگهداری نیز آن را ترجیح می دهند: یک گشتاور مجدد یک و ربع دور اغلب بدون تعویض لوله، مفصل گریان را بازیابی می کند.

بهترین شیوه های ایمنی و نگهداری

هیچ تجهیزات فشار قوی نصب و فراموش نمی شود. یک انضباط چک لیست خرابی هایی را که به کندی در حال توسعه هستند - خوردگی شکاف زیر یک غده، یک نخ لغزنده، یک بسته بندی سفت شده - قبل از تبدیل شدن به حوادث قابل گزارش می گیرد.

با تأیید گشتاور شروع کنید. هر اتصال مخروطی دارای مقدار گشتاور توصیه شده توسط کارخانه است. در 60kpsi، یک آستین 9/16 اینچ معمولاً تا 25 فوت پوند سفت می شود. گشتاور را در 50 سیکل فشار اول و سپس هر 500 سیکل پس از آن دوباره بررسی کنید. بازرسی آب‌بند ساعت‌های کارکرد را دنبال می‌کند: مهر و موم‌های دارای پشتی PTFE در سرویس مداوم مایع باید کشیده شوند و در فواصل 500 ساعته از نظر خزش اندازه‌گیری شوند. مهر و موم نشیمن فلزی به فلز در شیرها ممکن است 2000 ساعت کار کند اما نیاز به آزمایش نشتی در نصف این فاصله دارد.

نظارت بر ارتعاش شایسته پروتکل خاص خود است. یک شتاب‌سنج سه محوری را روی هر دهانه لوله‌ای که بیش از 24 اینچ است نصب کنید. هنگامی که جابجایی پیک به اوج از 5 میل فراتر رفت - یا فرکانس بیش از 10 هرتز از خط پایه جهش کرد - خاموش شده و نزدیکترین مجموعه غده ضد لرزش را بررسی کنید. یک گیره نگهدارنده در هر 2 متر رزونانس دهانه را به طور چشمگیری کاهش می دهد.

چک لیست زیر اقدامات روزانه، هفتگی و ماهانه را خلاصه می کند.

1. روزانه: بررسی بصری برای غبار مایع در اطراف آجیل بسته بندی. ثبت نوسان فشار دبی
2. هفتگی: تمام اتصالات حیاتی نوار گشتاور. طیف ارتعاش ورود به سیستم
3. ماهانه: تست اثبات هیدرواستاتیک بر روی نمونه 10 درصدی سرهای ایمنی. ضخامت دیواره لوله را در نوک خمشی با گیج اولتراسونیک اندازه گیری کنید.
4. در هر شیفت (پمپ های شکست): پیچ و مهره های گیره پیستون را بررسی کنید و سطح روغن روغن را در انتهای برق بررسی کنید—روغن کم روانکاری سایش انتهای سیال را تسریع می کند.

نحوه انتخاب تامین کننده مناسب تجهیزات فشار قوی

برگه مشخصات شما را به لیست کوتاه می رساند. چیزی که فروشنده معامله‌ای را از شریک بلندمدت جدا می‌کند این است که وقتی به تنهایی درجه فشار مشکلی نیست، واکنش نشان می‌دهند - زمانی که به یک سوراخ تغییر یافته، یک ساقه Hastelloy برای سرویس CO2 یا یک قطعه جایگزین برای یک پمپ تریپلکس 20 ساله نیاز دارید که با کاتالوگ فعلی تلاقی می‌کند. تامین کنندگان را در پنج بعد ارزیابی کنید.

برای مثال، در شکستگی نفت و گاز، تامین‌کننده‌ای که می‌تواند یک سیال کاملا آهنگری و فولادی ضد زنگ را با سوراخ‌های بسته‌بندی قابل تعویض در سه هفته ارسال کند، یک قطعی برنامه‌ریزی نشده را از یک رویداد پنج روزه به یک تعویض یک روزه تبدیل می‌کند. این قابلیت در برگه قیمت ظاهر نمی شود، اما در دفتر کل خرابی نشان داده می شود. چه در حال خرید یک شیر سوزنی 30 هزار psi برای یک راکتور دانشگاهی و یا تجهیز یک اسپرد شش پمپی باشید، همین اصل صادق است. برای دسته دقیق موادی که اجزای شما را تشکیل می دهد، یک گزارش کششی خاص برای مقدار گرما بخواهید. اگر تامین کننده نتواند آن را تولید کند، پس انداز در قیمت واحد تبدیل به یک بیمه نامه می شود که در مقابل تجهیزات خود می نویسید.