دریچه ایزوله

شیرهای توپی را می توان به عنوان دریچه های ایزوله زیر دریا (SSIV) نصب شده روی خط لوله برای محافظت از سکو و پرسنل در برابر یک رویداد نامطلوب در خط لوله زیر دریا استفاده کرد.

از: سوپاپ ها و محرک های زیر دریا برای صنعت نفت و گاز، 2021

دریچه های توپی زیر دریا

خلاصه

شیرهای توپی به طور گسترده برای لوله کشی با اندازه بزرگ در منیفولدهای زیر دریا استفاده می شود. علاوه بر این، شیرهای توپی کوچک در اندازه‌های ½″ و ¾″ می‌توانند در واحدهای توزیع زیر دریا در سیستم لوله‌کشی برای تحویل مواد شیمیایی و روغن هیدرولیک استفاده شوند. این فصل کاربرد، ویژگی های طراحی و استانداردهای طراحی دریچه های توپی زیر دریا را بررسی می کند. مفهوم طراحی صندلی افکت پیستون دوبل و همچنین جداسازی دوگانه و خونریزی (DIB) نوع 1 و 2 در این فصل توضیح داده شده است. اجزای مختلف یک شیر توپی معمولی با مواد احتمالی در این فصل بررسی شده است. روش ها و رویکردهای مختلف کنترل کیفیت به اختصار توضیح داده شده است. علاوه بر این، شیرهای توپی خاص مانند شیرهای توپی سه پورت یا سه طرفه نیز در این فصل توضیح داده شده است.

سوپاپ و متر

18.11 سوپاپ توپ

دریچه‌های توپی از یک مسدود کننده کروی با سوراخ استوانه‌ای تشکیل شده‌اند که معمولاً به همان قطر لوله است، اگرچه می‌تواند کوچکتر باشد. عملکرد با چرخش (1/4 چرخش) شفتی است که اغلب به صورت افقی، با محور آن در زاویه قائم به سوراخ استوانه ای نصب شده است. مهر و موم ها معمولاً انعطاف پذیر هستند و می توانند به طور محکم بسته شوند. شیرهای توپی معمولاً در قطرهای کوچک (تا DN 300) استفاده می شوند، اگرچه حداقل یک سازنده می تواند شیرهای توپی تا DN 1200 بسازد. شیرهای توپی به صورت یک تکه، ورودی بالا، دو تکه (شکل 18.6) و سه تولید می شوند. بدنه های تکه ای بدنه ورودی بالایی امکان دسترسی به توپ و صندلی ها را برای نگهداری بدون نیاز به برداشتن سوپاپ فراهم می کند و برای اندازه های بزرگتر ترجیح داده می شود.

متر و سوپاپ

13 سوپاپ توپ

شیر توپی از بدنه شیری تشکیل شده است که در آن یک کره بزرگ با سوراخ مرکزی برابر با قطر داخلی لوله نصب شده است. همانطور که توپ چرخانده می شود، دریچه در موقعیت کاملا باز، مجرای عبوری یا سوراخ کامل مورد نیاز برای جریان نامحدود سیال و خراش ها یا خوک ها را فراهم می کند. در مقایسه با یک شیر دروازه، یک شیر توپی مقاومت بسیار کمی در برابر جریان در موقعیت کاملا باز دارد. وقتی کاملاً باز است، نسبت L/D برای یک شیر توپی تقریباً 3.0 است. شیر توپی، مانند شیر دروازه، معمولا در موقعیت های کاملا باز یا کاملا بسته استفاده می شود. یک شیر توپی معمولی در شکل 12.10 نشان داده شده است.

برخلاف شیر دروازه، شیر توپی به چرخش یک چهارم چرخ دستی نیاز دارد تا از حالت کاملاً باز به حالت کاملاً بسته برود. چنین باز و بسته شدن سریع یک شیر توپی ممکن است در برخی از تاسیسات که جداسازی سریع بخش های لوله در مواقع اضطراری مورد نیاز است، مهم باشد.

دریچه ها

شیر توپی

شیر توپی جایگزین ارزان قیمتی برای شیرهای دیگر است. دریچه های توپی از یک توپ فلزی با سوراخی در مرکز استفاده می کنند که بین دو صندلی قرار می گیرد تا جریان را کنترل کند. دریچه‌های توپی که در بسیاری از کاربردهای فرآیند هیدروکربنی استفاده می‌شوند، می‌توانند گازها و بخارات را مهار کنند و به‌ویژه برای موقعیت‌های جریان کم مفید هستند. این دریچه‌ها سریع باز می‌شوند و بسته شدن بسیار محکمی را روی سیالات سخت ایجاد می‌کنند

انتخاب شیر توپی

شیرهای توپی برای کاربردهای FO توصیه نمی شوند. به طور کلی، می توان با نصب یک سوپاپ تخلیه سریع بر روی صفحه کنترل، زمان باز شدن دریچه فعال با شکست را کاهش داد تا هوای ابزار را از محرک پنوماتیک در حالت خرابی به سرعت آزاد کند. با این حال، نشیمنگاه و دیسک شیر توپی در هنگام باز و بسته شدن در تماس هستند که می تواند FO را به خطر بیندازد. علاوه بر این، جابجایی توپ نسبتاً بزرگ و سنگین به گشتاور ساقه بالاتر، محرک بزرگتر و شاید زمان باز شدن بیشتر نیاز دارد. از سازنده شیر توپی در مورد امکان استفاده از شیر توپی صندلی نرم برای این کاربرد سؤال شد. سازنده معتقد بود که FO شیر توپی صندلی نرم در 2 ثانیه به دلیل تماس بسیار سریع با توپ می تواند به صندلی نرم آسیب برساند. از طرف دیگر، سازنده اظهار داشت که زمان باز شدن 2 ثانیه را می توان با یک شیر توپی صندلی فلزی بدست آورد. اما یک نشیمنگاه فلزی بر خلاف نشیمنگاه نرم، نقطه ضعف احتمالی نشتی را دارد و به دلیل دریچه و محرک بزرگ نصب شده، راه حل پرهزینه تری نسبت به شیرهای کنترل پروانه ای و محوری است.

کاربردها و طراحی دریچه توپی

طراحی حفره

شیرهای توپی می توانند طراحی کامل (FB) یا RBbore (RB) باشند. با یک شیر FB (گاهی اوقات به آن پورت کامل می گویند)، گذر جریان داخلی برابر با مساحت کامل درگاه ورودی است. با یک شیر RB، مساحت جریان درگاه (عضو بسته) کمتر از مساحت قطر داخلی لوله و ورودی شیر است. عضو بسته به توپ در یک شیر توپی اشاره دارد که در برخی استانداردهای بین المللی دریچه به عنوان مسدود کننده نیز شناخته می شود. یک شیر FB امکان استفاده از ابزار تزریق شده با خط لوله (PIG) ​​را در خط لوله فراهم می کند. یک PIG طراحی شده و برای اهداف بازرسی یا تمیز کردن مانند موم یا رسوب به خط لوله وارد می شود.

هر دو شیر توپی در شکل 1.12 باید FB باشند تا جریان سریع و کامل سیال را به خط شعله ور کنند. همانطور که در شکل 1.12 نشان داده شده است، FB همچنین یک الزام برای شیرهای توپی بالادست و پایین دست شیرهای ایمنی فشار (PSV) است.

اجزای سیستم لوله کشی

4.2.8.3 شیرهای توپی

4.2.8.3.1 ملاحظات کلی

شیرهای توپی هم برای سرویس روشن/خاموش و هم برای دریچه گاز استفاده می شوند. شیرهای توپی شبیه به شیرهای پلاگین هستند اما از یک عنصر نشیمن توپی شکل استفاده می کنند (شکل 4.56). آنها سریع باز می شوند و برای باز یا بسته شدن فقط به یک ربع دور نیاز دارند. آنها به اپراتورهای دستی یا قدرتی در اندازه های بزرگ و در فشارهای عملیاتی بالا برای غلبه بر گشتاور عملیاتی نیاز دارند. آنها مجهز به صندلی های نرم هستند که به راحتی با سطح توپ مطابقت دارند و دارای مهر و موم ثانویه فلز به غذا هستند. اگر دریچه برای مدت طولانی تحت یک افت فشار زیاد در سراسر توپ نیمه باز بماند، صندلی نرم ممکن است آسیب ببیند و ممکن است توپ را در موقعیت خود قفل کند. شیرهای توپی برای توقف و شروع جریان مناسب هستند اما ممکن است برای دریچه گاز متوسط ​​استفاده شوند. در مقایسه با سایر شیرها با درجه بندی مشابه، شیرهای توپی نسبتا کوچک و سبک هستند.

دریچه های کنترل

شیرهای توپی

شیرهای توپی، شیرهای قطع کننده ای هستند که از یک توپ برای متوقف کردن یا شروع جریان سیال در پایین دست شیر ​​استفاده می کنند. توپ که در شکل 7-1 نشان داده شده است، همان عملکرد دیسک را در سایر شیرها انجام می دهد. هنگامی که دسته سوپاپ چرخانده می شود تا دریچه باز شود، توپ به نقطه ای می چرخد ​​که قسمتی یا کل سوراخی که از طریق توپ ماشین کاری می شود در یک راستا با ورودی و خروجی بدنه سوپاپ باشد. این اجازه می دهد تا جریان سیال از شیر عبور کند. هنگامی که توپ به گونه ای چرخانده شود که سوراخ عمود بر مسیر جریان باشد، جریان متوقف می شود.

اکثر شیرهای توپی از نوع سریع الاثر هستند. آنها نیاز به چرخش 90 درجه ای اهرم محرک دارند تا دریچه کاملا باز یا بسته شود. این ویژگی، همراه با جریان آشفته تولید شده در هنگام باز بودن دهانه توپ، استفاده از شیرهای توپی را به عنوان یک دستگاه کنترل جریان محدود می کند. این نوع شیر معمولاً به یک عملکرد کنترلی "روشن-از" محدود می شود.

اصطلاحات و تعاریف

ب

شیر توپی: نوعی شیر یک چهارم چرخشی که برای راه اندازی یا توقف سیال (هدف روشن/خاموش) استفاده می شود. شکل عضو بستن سوپاپ مانند یک توپ است که داخل آن سوراخ است. هنگامی که سوراخ موازی با جریان سیال است، دریچه باز است و سیال از شیر عبور می کند. چرخش عضو بسته به 90 درجه باعث بسته شدن دریچه می شود، زیرا سوراخ گوی سپس عمود بر جهت جریان می ایستد و قسمت جامد عضو بسته کننده سیال را متوقف می کند.

بار: یک واحد متریک فشار، اما بخشی از سیستم بین المللی واحدها (SI) نیست. یک بار دقیقاً برابر با 100000 پاسکال (Pa) (100 کیلو پاسکال (کیلو پاسکال)) یا کمی کمتر از فشار متوسط ​​فعلی در سطح دریا (تقریباً 1.013 بار) است. هر نوار تقریباً 14.7 برابر 1 psi است. رجوع کنید به psi

فوران: انتشار غیرقابل کنترل نفت خام و/یا گاز از یک چاه. چاه های مدرن دارای یک جلوگیری کننده از فوران و همچنین دریچه های کنترل سطح زیر دریا (SCSSVs) برای جلوگیری از فوران هستند. رجوع کنید به SCSSV. شکل 1.2 یک انفجار فاجعه بار از چاهی را نشان می دهد که یک سکو را روی صنوبر قرار داده است.