Zawory naftowe muszą działać pod ciśnieniem, wibracjami i trudnymi warunkami pogodowymi. Jednocześnie sprzęt wiertniczy i platformy morskie często nie pozostawiają miejsca na siłownik.

Hydrauliczny cylinder obrotowy przekształca ciśnienie płynu w kontrolowany ruch obrotowy. W przypadku zaworów kulowych, motylkowych i korkowych o ćwierćobrocie może zapewnić ruch o 90° potrzebny do otwarcia lub zamknięcia ścieżki przepływu.

Śrubowe siłowniki obrotowe są warte rozważenia tam, gdzie miejsce instalacji jest ograniczone. Jednak niezawodne działanie zaworu zależy od kompletnego zespołu: siłownika, sprzęgła, sterowania, zasilania hydraulicznego i awaryjnego układu operacyjnego.

Zawartość

• Co to jest hydrauliczny cylinder obrotowy pola naftowego?
• Jak działa helicalny siłownik obrotowy?
• Jak porównuje się projekty siłowników obrotowych?
• Jak należy sprawdzić moment obrotowy zaworu?
• Ile oleju i przepływu jest wymagane?
• Co sprawia, że siłownik nadaje się do serwisu naftowego?
• Jakie są główne limity projektu?
• Jakie informacje są potrzebne dla niestandardowego rozwiązania?

Co to jest hydrauliczny cylinder obrotowy pola naftowego?

Cylinder obrotowy hydrauliczny to siłownik ograniczonego kąta, który obraca wał wyjściowy lub kołnierz. Połączony z trzonkiem zaworu za pomocą odpowiedniego sprzęgła zapewnia moment obrotowy potrzebny do przemieszczenia zaworu między jego pozycjami roboczymi.

Typowe zastosowania obejmują zawory ćwierćobrotowe na liniach procesowych, kolektorach i wybranych systemach wiertniczych.

Jednak nie każdy zawór naftowy wykorzystuje ruch obrotowy. Wiele zasuw i zaworów bezpieczeństwa powierzchniowych wymaga liniowych siłowników. Dlatego przed wyborem siłownika należy potwierdzić typ zaworu i ruch trzonu.

Jak działa siłownik obrotowy Helical?

Siłownik obrotowy śrubowy wykorzystuje mechanizm wewnętrzny do przekształcania skoku tłoka w obrót.

W typowej konstrukcji przesuwanej wypustki:

1. Olej hydrauliczny wpływa do komory ciśnieniowej.
2. Ciśnienie przesuwa tłok wzdłuż korpusu siłownika.
3. Wypusty śrubowe prowadzą ruchome części i obracają wał wyjściowy.
4. Wał przenosi moment obrotowy przez sprzęgło do trzpienia zaworu.
5. Odwrócenie zasilania ciśnieniowego odwraca ruch.

Ten układ umieszcza konwersję ruchu wewnątrz kompaktowej obudowy. Inne projekty śrubowe wykorzystują różne mechanizmy wewnętrzne, więc charakterystykę wyjściową należy sprawdzić na podstawie wybranego modela.

Siłowniki śrubowe vs. zębate z zębatką i zębatką vs.

Każdy projekt oferuje korzyści. Najlepszy wybór zależy od obowiązku zaworu, a nie pojedynczego żądania wydajności.

Śrubowe siłowniki mogą być odpowiednie dla ograniczonych instalacji, co pokazują komercyjne projekty siłowników zaworowych ćwierćobrotowych. Niemniej jednak nie są one automatycznie najlepszą opcją dla każdego zaworu naftowego.

Opublikowane dane dotyczące momentu obrotowego i pozycjonowania należą do konkretnych produktów. Nie należy ich traktować jako ogólnych ocen dla wszystkich cylindrów śrubowych.

Jak wybrać wymagany moment obrotowy?

Zacznij od danych momentu obrotowego producenta zaworu w rzeczywistych warunkach serwisowych.

Sprawdzać:

• Moment obrotowy odrywania: Moment obrotowy potrzebny do rozpoczęcia ruchu po bezruchu zaworu.
• Moment obrotowy pracujący: Moment obrotowy wymagany podczas podróży.
• Moment obrotowy do siedzenia i odsadzania: Moment obrotowy potrzebny w pobliżu pozycji zamkniętej.
• Efekty serwisowe: Ciśnienie różnicowe, temperatura, osady, korozja i czas między operacjami.

Następnie porównaj wymaganie momentu obrotowego zaworu z dostępnym wyjściem siłownika w całym skoku, przy użyciu minimalnego dostępnego ciśnienia hydraulicznego.

Zastosuj margines uzgodniony z dostawcą zaworów i specyfikacją projektu. Sprawdź również maksymalny dopuszczalny moment obrotowy trzonu zaworu. Zbyt duży siłownik może uszkodzić trzonek, gniazda lub sprzęgło, jeśli ciśnienie nie jest prawidłowo ograniczone.

Dodatkowy moment obrotowy nie powinien zastępować kontroli zablokowanego lub uszkodzonego zaworu.

Ile oleju i przepływu potrzebuje siłownik?

Aby uzyskać wstępne oszacowanie:

Czas pracy w sekundach ≈ 60 × objętość skoku w litrach ÷ przepływ w litrach na minutę

Na przykład siłownik wymagający 0,5 litra na skok 90° zajmie około 6 sekund przy 5 litrach na minutę.

Jest to idealne oszacowanie. Rzeczywisty czas zależy od ograniczeń zaworu, obciążenia, temperatury oleju, wycieku i dostępnego ciśnienia.

Czasy otwierania i zamykania mogą się również różnić. Z tego powodu określ oba kierunki oddzielnie i potwierdź wydajność za pomocą testów.

Dlaczego warto rozważyć siłowniki hydrauliczne dla zaworów naftowych?

Siłowniki hydrauliczne mogą zapewniać znaczny moment obrotowy w kompaktowej instalacji. Umożliwia również umieszczenie jednostki zasilającej z dala od zaworu, z wężami lub rurami przenoszącymi ciśnienie do siłownika.

Dzięki odpowiednim sterowaniom system może obsługiwać:

• Zdalne działanie zaworu.
• Kontrolowane prędkości otwierania i zamykania.
• Informacja zwrotna pozycji.
• Ruch awaryjny z wykorzystaniem zmagazynowanej energii.
• Integracja z elektrohydraulicznym pakietem sterowania.

Jednak samo ciśnienie hydrauliczne nie gwarantuje stabilnego pozycjonowania, odporności na wstrząsy ani bezpiecznego wyłączenia. Funkcje te zależą od obwodu i konstrukcji mechanicznej.

Przytrzymanie pozycji i ruch awaryjny to coś innego

Zawór może wymagać pozostania na miejscu po utracie zasilania, automatycznego zamknięcia lub automatycznego otwarcia. Wymagane działanie wynika z oceny bezpieczeństwa procesu.

Trzymanie pozycji może wykorzystywać sterowane pilotażowo zawory zwrotne lub inny odpowiedni układ trzymania. Należy wziąć pod uwagę wycieki, zmiany temperatury i uwięzione ciśnienie.

Komercyjne systemy awaryjne wykorzystują układy powrotu sprężyny lub akumulatora do przesuwania zaworów do określonej bezpiecznej pozycji.

Jakiej ochrony wymaga środowisko naftowe?

Serwis zewnętrzny i morski może narazić siłowniki na działanie mgły solnej, kurzu, wibracji i dużych zmian temperatury.

Wybór materiałów, powłok, łączników i uszczelek powinien być dostosowany do tych warunków. Wybór uszczelnienia musi również uwzględniać płyn hydrauliczny i temperaturę roboczą.

Przydatność w strefach niebezpiecznych wymaga przeglądu kompletnego pakietu, w tym elektrozaworów, przełączników, czujników i potencjalnych źródeł zapłonu. Dobre uszczelnienie samo w sobie nie zapewnia ochrony przeciwwybuchowej.

Podobnie siłownik odpowiedni do montażu na pokładzie nie jest automatycznie odpowiedni do użytku podwodnego. Serwis podmorski wymaga sprawdzenia ciśnienia zewnętrznego, kompensacji ciśnienia, złączy i dowolnego interfejsu nadrzędnego ROV.

Gdzie system może słabiej działać?

Wydajność może być niższa, gdy siłownik jest wybierany wyłącznie na podstawie nominalnego momentu obrotowego.

Typowe problemy obejmują niewystarczające ciśnienie zasilania, nadmierne ciśnienie powrotne, słabe wyrównanie sprzęgła, zanieczyszczony olej i nieodpowiednie uszczelnienia.

Inne ograniczenia wymagają szczególnej uwagi:

Wibracja: Tłumienie hydrauliczne samo w sobie nie zapobiega niepożądanemu ruchowi zaworu.

Typ zaworu, rozmiar, klasa ciśnienia i warunki procesu.

Wymagania dotyczące momentu obrotowego na całym skoku roboczym.

Maksymalny dopuszczalny moment obrotowy trzpienia.