Bir boğulma valfi nasıl çalışır?

Valf valfleri özellikle petrol ve gaz sektöründe çok sayıda endüstriyel uygulamadaki temel bileşenlerdir. Birincil işlevleri basit ama hayati: akış hızında ve akış aşağı basıncı kontrol etmek için bir akış hattında kasıtlı bir kısıtlama yaratırlar.

Temel Prensip: Kısıtlama kontrolü oluşturur

Kalbinde, bir boğulma valfi, akışkan dinamiklerinin temel bir prensibi üzerinde çalışır: bir kısıtlamada bir basınç düşüşü oluşturmak. Sıvı (sıvı, gaz veya bir karışım) bir boru hattından aktığında, basıncı herhangi bir daralmadan geçerken azalır. Bir boğulma valfi, kesin olarak kontrol edilen ve sıklıkla ayarlanabilir bir daralma noktası sağlamak için tasarlanmıştır.

1. Daralma oluşturma: Jikle valf gövdesinin içinde, belirli bir bileşen azaltılmış bir akış alanı oluşturur. Bu bileşen, boğulma türüne bağlı olarak değişir:

   • Sabit Chokes: Sabit çapında bir deliğe sahip hassas bir şekilde işlenmiş bir delik plakası veya fasulye kullanın. Çözücünün boyutu kısıtlama derecesini belirler.
   • Ayarlanabilir Şoklar: Kısıtlamayı değiştirmek için hareketli elemanlar kullanın. Ortak tasarımlar şunları içerir:
     • İğne ve koltuk: Konik bir iğne, günlük akış alanını değiştirerek eşleşen bir koltuğa göre doğrusal olarak hareket eder.
     • Kafes ve fiş: Delikli bir kafes silindirik veya konik bir fişi çevreler. Fişin hareket ettirilmesi açık akış alanını kafes deliklerinden ayarlar.
     • Döner diskler/kayar kollar: Dönen veya kayar bileşenler, akış yolunun kesitini değiştirmek için bağlantı noktalarını hizalayın veya yanlış hizalandırır.

2. Basınç düşüşü oluşturma: Sıvı bu kısıtlı açıklıktan zorlandığından, hızı daralma içinde önemli ölçüde artar (Bernoulli'nin ilkesine göre). Sıvı kısıtlamadan daha büyük akış aşağı boru çapına geri döndüğünde, hızı azalır. Bu hızlı ivmenin ardından yavaşlama enerjiyi dağıtır, bu da yukarı akış basıncına kıyasla boğulmanın aşağı akışındaki önemli bir basınç kaybına neden olur. Bu basınç farkı (Δp = p_upstream - p_downstream) kasıtlı sonuçtur.

3. Akış ve basıncı kontrol etmek: Kısıtlamanın boyutunu değiştirerek (ayarlanabilir tıkaçlarda) veya belirli bir sabit delik boyutu seçilerek, operatörler doğrudan kontrol edin:

   • Akış hızı: Belirli bir yukarı akış basıncı ve sıvı özellikleri için, daha küçük bir kısıtlama sistem boyunca daha düşük bir akış hızı ile sonuçlanır.
   • Akış aşağı basınç: Daha küçük bir kısıtlama daha büyük bir basınç düşüşü yaratır, böylece aşağı akış basıncını önemli ölçüde düşürür. Tersine, daha büyük bir kısıtlama daha küçük bir basınç düşüşü oluşturur ve bu da daha yüksek akış aşağı basınç ile sonuçlanır.

İşlevi sağlayan temel bileşenler:

• Vücut: Ana basınç içeren gemi.
• Kısıtlama Elemanı: Akış daralmasını oluşturan çekirdek bileşen (iğne, fiş, kafes, delik fasulyesi).
• Aktüatör (Ayarlanabilir Şoklar için): Kısıtlayıcı elemanı konumlandıran mekanizma (manuel el çarkı, hidrolik piston, elektrik motoru, pnömatik aktüatör).
• Koltuklar: Valf kapatıldığında veya minimum akış ayarlarında sıkı bir conta sağlayan hassas işlenmiş yüzeyler sızıntıyı önler.
• Trim: Akış akışına ve erozyona maruz kalan iç ıslatılmış parçalar (koltuklar, fişler, kafesler, manşonlar). Genellikle tungsten karbür gibi sertleştirilmiş malzemelerden yapılmıştır.

Kritik Uygulamalar:

• Wellhead Kontrolü (Petrol ve Gaz): Aşağı akımı yüksek kuyu basıncından korumak, oluşum hasarını önlemek (kum üretimi) ve üretim oranlarını yönetmek için bir rezervuardan akışın düzenlenmesi.
• Ayırma Süreçleri: Verimli gaz/sıvı/yağ ayırma için optimal çalışma basıncını korumak için ayırıcılara veya işleyicilere giriş basıncının kontrol edilmesi.
• Kuyu Testi: Rezervuar özelliklerini ölçmek için test dönemlerinde akışı tam olarak kontrol edin.
• Enjeksiyon Sistemleri: Kuyulara veya işlemlere enjekte edilen su, gaz veya kimyasalların akış hızlarının düzenlenmesi.
• Basınç Yardımı: Daha hassas ekipmanlara ulaşmadan önce yüksek yukarı akış basıncını azaltmak için ilk savunma hattı olarak hareket eder.
• Süreç düzenlemesi: Çeşitli rafinasyon, kimyasal işleme ve enerji üretim uygulamalarında akış ve basıncı yönetme.

Erozif akışın kullanımı: Chokes için önemli bir zorluk, erozif sıvıları (kum, proppant veya yüksek hızlı gaz içeren) kullanmaktır. Kısıtlama noktasındaki yüksek hız, trim bileşenlerinin hızlı aşınmasına neden olabilir. Bu nedenle, şiddetli hizmet için tasarlanmış boğulma valfleri genellikle şunları içerir:

• Sertleştirilmiş Trim: Tungsten karbür veya diğer erozyona dirençli alaşımlar.
• Verimli akış yolları: Mümkün olduğunca türbülansı ve doğrudan çarpmayı en aza indirmek.
• Değiştirilebilir bileşenler: Kolayca servis edilebilir trim parçaları.

Dikkatli valfler, talepkar endüstriyel ortamlarda akışkan dinamiklerini yönetmek için vazgeçilmez araçlardır. Bir akış hattında kesin kontrollü bir kısıtlama oluşturarak, hem akış hızını hem de aşağı akış basıncını etkili bir şekilde düzenlemek için basınç düşüşü ilkesini kullanırlar. Sabit bir delik veya ayarlanabilir bir döşeme yoluyla, sağlam tasarımları - genellikle sertleştirilmiş malzemelerle mücadele etmek için sertleştirilmiş malzemeler dahil - petrol ve gaz üretiminden karmaşık işleme tesislerine kadar değişen uygulamalarda güvenlik, süreç verimliliği ve ekipman koruması için kritik güvenilir performansı sağlar. .