خلاصه:
بر اساس تجربه مهندسی، تفاوت ها و اتصالات بین شیرهای توپی خط لوله API 6D و شیرهای توپی API 608 از نظر طراحی ساختاری، الزامات عملکرد، روش های آزمایش و غیره را روشن کنید تا ذینفعان شیر توپی API بتوانند مفاد را درک کرده و با آن سازگار شوند. و الزامات استانداردهای محصول مربوطه.
کلید واژه ها:
API 608; API 6D; دریچه توپ خطوط لوله از راه دور; خطوط لوله فرآیند؛ تجزیه و تحلیل نیاز؛
معرفی
در مورد محصولات شیر توپی، موسسه نفت آمریکا دو مشخصات استاندارد دارد، API 6D "مشخصات شیرهای لوله و خط لوله" و API 608 "شیرهای توپی فلزی با اتصالات فلنج، رزوه و جوش" که هر دوی آنها مقررات و الزامات دقیقی را ارائه می کنند. محصولات شیر توپی این مقاله تفسیری مقدماتی از مقررات و الزامات شیرهای توپی در API 6D و API 608 ارائه میکند و تمرینات مهندسی را برای روشن کردن تفاوتها و اتصالات بین شیرهای توپی API 6D و API 608 از نظر طراحی ساختاری، الزامات عملکرد، روشهای آزمایش ترکیب میکند. و غیره، به طوری که طرف های مربوطه مانند صاحبان شیرهای توپی API، تولیدکنندگان و ناظران بتوانند مقررات و الزامات استانداردهای محصول مربوطه را درک کرده و با آن سازگار شوند.
1.رابطه بین API 6D و API 608
شیرهای توپی API 6D در سیستم های خطوط لوله صنعت نفت و گاز طبیعی، از جمله خطوط لوله طولانی نفت و گاز و خطوط لوله جمع آوری مختلف، معادل حمل و نقل خارج از محل، از جمله خطوط لوله ASME B31.4 و B31.8، با محدوده قطر NPS استفاده می شود. (4-60)، با اکثریت قطرهای بزرگ، با بیش از 95٪ 10 اینچ یا بیشتر. سطوح فشار 150، 300، 400، 600، 900، 15002500 پوند است و به طور کلی ساختارهای توپی ثابت با انتهای ورودی مهر و موم شده هستند. شیرهای توپی API 608 در کاربردهای نفتی، پتروشیمی و صنعتی، عمدتاً برای خطوط لوله فرآیند ASME B31.3، با محدوده قطر NPS (1/4 تا 24) استفاده میشوند. اکثر آنها دارای قطرهای کوچکتر و درجه فشار 150، 300، 600 و 800 پوند هستند. آنها معمولاً ساختارهای توپی شناور با انتهای خروجی مهر و موم شده هستند.
API 608 یک الزام طراحی، عملکرد و عملکرد اضافی علاوه بر الزامات مشخص شده در ASME B16.34 "شیرهایی با فلنج، رزوه و اتصالات جوشی" است که برای کاربران عمومی صنعتی هدف قرار می گیرد. با توجه به ماهیت منحصر به فرد مهندسی خطوط لوله از راه دور، مؤسسه نفت آمریکا استاندارد API 6D "مشخصات برای شیرهای لوله و لوله" را ایجاد کرده است که تفاوت در ساختار و عملکرد بین شیرهای توپی API 6D و شیرهای توپی API 608 را مشخص می کند.
شیرهای توپی API 6D و API 608 با توجه به شرایط کاری مختلف و الزامات مورد استفاده، ویژگی های خاص خود را دارند و روی هم مشخصات کامل شیر توپی در صنعت پتروشیمی را تشکیل می دهند. بر اساس تمرین مهندسی، تفسیر و تحلیل اولیه دو استاندارد شیر توپی را انجام دهید.
تجزیه و تحلیل الزامات برای شیرهای توپی
2.1 الزامات ساختاری و عملکردی
شیرهای توپی بر اساس ساختار کروی خود به شیرهای توپی شناور و شیرهای توپی ثابت تقسیم می شوند. ساختار معمولی یک شیر توپی شناور در شکل 1 نشان داده شده است. کره فاقد شفت نگهدارنده است و توسط صندلی های شیر در هر دو انتهای ورودی و خروجی شیر پشتیبانی می شود. میل سوپاپ به صورت متحرک به کره متصل می شود. هنگامی که دریچه بسته می شود، توپ تحت فشار محیط به سمت محل خروجی سوپاپ رانده می شود و باعث فشرده شدن و آب بندی آن می شود. این نوع شیر توپی در انتهای خروجی (پشت شیر) آب بندی می شود و دارای ویژگی های ساختار ساده، ساخت راحت، هزینه کم و عملکرد قابل اعتماد است. به طور گسترده ای در خطوط لوله فرآیند استفاده شده است.
(شکل 1)
ساختار صفحه پشتیبانی دریچه توپی نصب شده بر روی تنه در شکل 2 نشان داده شده است. کره توسط یک صفحه تکیه گاه ثابت به بدنه سوپاپ پشتیبانی می شود و نشیمنگاه سوپاپ یک نشیمنگاه شیر اثر پیستون است. تحت فشار محیط، نشیمنگاه سوپاپ به کره نزدیکتر میشود و باعث میشود که حلقه آببندی صندلی سوپاپ محکم روی کره فشار بیاورد و نسبت فشار آببندی را برای رسیدن به محیط آببندی ایجاد کند. نیروی ایجاد شده از فشار محیط جلوی شیر بر روی توپ به طور کامل به بلبرینگ منتقل می شود که باعث نمی شود توپ به سمت نشیمن سوپاپ پشت سوپاپ حرکت کند، بنابراین نشیمنگاه سوپاپ فشار بیش از حد را تحمل نخواهد کرد. این نوع شیر توپی در انتهای ورودی (جلو شیر) آب بندی می شود و دارای ویژگی های گشتاور بازشدن کم و عملکرد آب بندی پایدار است. برای موقعیت های فشار بالا و قطر زیاد در خطوط لوله مسافت طولانی مناسب است.
(شکل 2)
شیرهای توپی API 608 در خطوط لوله فرآیندی در صنعت پتروشیمی با عملکرد اتصال یا قطع کردن محیط مورد استفاده قرار می گیرند. شرایط عملیاتی اغلب دما و فشار بالا، سمی و مضر، قابل اشتعال و انفجار، خورنده و عملیات مداوم است که الزامات بالایی را برای آب بندی شیر، مواد، ضد خوردگی و سایر جنبه ها مطرح می کند. شیرهای توپی API 608 دارای ساختارهای توپی ثابت و سازه های توپی شناور هستند که عموماً از سازه های توپی شناور استفاده می کنند.
شیرهای توپی API 6D در خطوط لوله در فواصل طولانی استفاده می شود. با توجه به ماهیت خاص خطوط لوله در فواصل طولانی، شیرهای توپی نه تنها وظیفه اتصال یا قطع کردن محیط را دارند، بلکه باید عملکردهایی مانند زهکشی، هواگیری، کاهش فشار بیش از حد، تزریق گریس و تشخیص نشت آنلاین را نیز داشته باشند. دریچه های توپی API 6D همگی ساختار توپی نصب شده بر روی بدنه را دارند.
عملکردهای زهکشی و تهویه دریچه های توپی خط لوله API 6D: (1) مهر و موم بودن صندلی شیر را در طول آزمایش کارخانه شیر تأیید کنید. (2) قبل از راه اندازی خط لوله، خاک داخل محفظه شیر را خالی کنید. (3) در حین کار، آب بندی صندلی شیر را به صورت آنلاین بررسی کنید. (4) در طول تعمیرات اضطراری، زهکشی و تهویه را در خط لوله تعویض کنید.
به منظور اطمینان از ایمنی ساخت و ساز تعمیرات اضطراری، کاهش تاثیر بر محیط زیست و کاهش هزینه هواگیری، زهکشی و تهویه دریچه های توپی خط لوله از اهمیت ویژه ای برخوردار است. طراحی دقیق زهکشی و تهویه مطابق با الزامات مشخصات API 6D و برآورده شدن الزامات اندازه درگاه های زهکشی و تهویه در مشخصات ضروری است. صندلی های سوپاپ توپ با عملکردهای زهکشی و تهویه، هر صندلی می تواند اختلاف فشار کل در خارج را تحمل کند (عملکرد DBB)، رسانه های بالادست و پایین دست را جدا کرده و به زهکشی و تهویه ایمن دست یابد.
شیرهای توپی خط لوله API 6D نه تنها باید عملکردهایی مانند زهکشی و تهویه را داشته باشند، بلکه دارای عملکرد کاهش فشار بیش از حد محفظه میانی نیز باشند. آنها می توانند از نشیمنگاه سوپاپ DIB-2 برای آزاد کردن فشار بیش از حد به قسمت بیرونی صندلی سوپاپ یا اتصال یک دستگاه ایمنی ایمنی به بدنه شیر استفاده کنند. برای بهبود عملکرد آب بندی شیرهای توپی، یک صندلی تک سوپاپ همچنین می تواند اختلاف فشار کل (DIB{2}}) را در هر طرف به طور جداگانه تحمل کند. هنگامی که مهر و موم صندلی سوپاپ بالادست از کار می افتد، نشیمنگاه شیر پایین دست همچنان می تواند به طور قابل اعتماد آب بندی شود.
برای دستیابی به عملکردهایی مانند تخلیه، تهویه و کاهش فشار بیش از حد، و بهبود قابلیت اطمینان آب بندی، شیرهای توپی خط لوله API 6D با صندلی های شیر اثر پیستونی طراحی شده اند. اصل اثر پیستون صندلی سوپاپ در شکل 3 نشان داده شده است. نیروی ایجاد شده توسط اختلاف سطح (A2-A1=△ A) صندلی سوپاپ را به سمت کره حرکت می دهد و یک آب بندی را تشکیل می دهد.
(شکل 3)
اثر پیستون به اثر تک پیستونی و اثر پیستونی دوگانه تقسیم می شود. نشیمنگاه سوپاپ با یک اثر پیستون تنها می تواند محیط را در یک جهت واحد آب بندی کند. نشیمن سوپاپ اثر پیستونی دوگانه می تواند آب بندی را برای سیالات جلو و عقب فراهم کند. عملکردهای DBB، DIB-1، و DIB-2 از طریق ترکیبهای مختلف صندلیهای سوپاپ اثر پیستونی تک پیستونی و صندلیهای سوپاپ اثر پیستونی دوگانه، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، به دست میآیند.
علاوه بر در نظر گرفتن کامل ساختار صندلی شیر، شیرهای توپی خط لوله API 6D باید سایر طرح های ساختاری یا انتخاب مواد را نیز در نظر بگیرند تا از عملکرد آب بندی شیر اطمینان حاصل کنند. اقداماتی مانند استفاده از ساختار بدنه سوپاپ با فضای ذخیره سازی بزرگ، افزایش قطر حفره بدنه شیر و غیره باید انجام شود تا از ماندن اجسام سخت مانند ماسه و سنگ در حفره بین نشیمنگاه شیر و کره برای مدت طولانی جلوگیری شود. زمان در خط لوله، به طور موثر از آسیب به نشیمنگاه شیر و کره جلوگیری می کند. علاوه بر این، حلقه آب بندی صندلی شیر اثر پیستون ساخته شده از مواد لاستیکی سازگاری خوبی با اجسام سخت در خط لوله دارد و از آسیب دائمی به حلقه آب بندی و شکست آب بندی جلوگیری می کند.
(شکل 4)
