ASME B16.34: انطباق با سوپاپ

دریچه ها / شیرهای کنترل

یک شیر کنترل در صنعت نفت و گاز برای تنظیم نرخ جریان سیال در خط لوله یا فرآیند (و پارامترهای فرآیند مربوطه مانند فشار، دما و سطح) با توجه به سیگنال های مدیریت شده توسط یک کنترل کننده استفاده می شود. نقش شیر کنترل جریان در فرآیند پیچیده پتروشیمی کلیدی است، زیرا حلقه های متعدد درگیر در این فرآیند باید تحت کنترل دقیق و پویا نگه داشته شوند تا اطمینان حاصل شود که فرآیند، در کل، منطبق با شرایط مد نظر عمل می کند و خروجی مورد نظر را تولید می نماید از تمام جهات کمی، کیفی و زمانی.

استفاده از شیرهای کنترل جریان در سال‌های اخیر به دلیل رشد اتوماسیون فرآیند در بیشتر صنایع رو به افزایش است.

این نوع شیرها در سیستم‌های آبیاری، تصفیه خانه‌های آب، نیروگاه‌های نفت و گاز، تولید برق، سیستم‌های پیشگیری از آتش‌سوزی، صنایع تبدیلی مواد غذایی با ساده‌سازی پاسخ به تغییرات فرآیندها و ایجاد ایمنی بیشتر برای پرسنل و تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیر کنترل جریان مورد استفاده در صنعت نفت و گاز می تواند به شکل کُره، پروانه یا توپ باشد و در انواع مواد و اندازه های مختلف موجود است. پرکاربردترین نوع محرک، محرک پنوماتیک است، زیرا در مقایسه با سایر انواع محرک ها، تجهیزات جانبی کمتری (مانند کابل کشی، تابلو برق) را شامل می شود.

باز و بسته شدن شیر و تنظیم آن با اثر ترکیبی کنترل کننده الکترونیکی، پوزیشنر و محرک شیر (که می تواند برقی، پنوماتیکی یا هیدرولیکی باشد) انجام می شود.

محرک در پاسخ به تغییرات پارامترهای کلیدی فرآیند مانند تغییرات فشار، سطح، دما و جریان، شیر کنترل را باز و بسته می‌کند.

با چنین اقدامی، پارامترهای فرآیند در محدوده هدف مورد نیاز حفظ می شوند تا اطمینان حاصل شود که فرآیند، به عنوان یک کل، مطابق با هدف کار می کند و محصول نهایی را با کمیت و کیفیت مطلوب تولید می کند.

نه تنها هزینه مواد به دلار در هر پوند، بلکه هزینه ساخت و بازرسی نیز به هزینه نصب نشده شیر کمک می کند. هزینه نصب نه تنها شامل هزینه نصب می شود بلکه هزینه هر گونه آسیب ناشی از نصب نامناسب و هزینه بازرسی را نیز شامل می شود.

مورد آخر شامل مواردی مانند تجزیه و تحلیل شیمی مواد، رادیوگرافی و بررسی سطحی ریخته‌گری‌ها و جوش‌ها و بررسی صحیح بودن شیر نصب‌شده و جهت‌گیری صحیح آن است.

انتخاب نوع شیر کنترل مناسب یا بهینه بستگی به مطالعه خاص سیستم لوله و شرایط سیال آن دارد، اما اندازه شیر کنترل باید به گونه ای باشد که افت فشار حاصل از عمکرد شیر جریان را کنترل کند نه افت  فشار لوله.

تمام شیرها، از جمله شیرهای کنترل بخار، به گونه ای طراحی شده اند که استاندارد نشت داخلی مجاز (FCI / ANSI) را رعایت کنند. هر چه تعداد نشتی ها بیشتر باشد، میزان نشتی داخلی مجاز کمتر است.

یک شیر کلاس I بالاترین نرخ نشت داخلی و معمولاً کمترین هزینه را دارد. در حالی که یک شیر کلاس VI کمترین میزان نشتی داخلی مجاز را خواهد داشت. دریچه های بخار باید به گونه ای مشخص شوند که میزان نشتی کمتر از کلاس IV نداشته باشند. یک شیر کنترل بخار کلاس IV عمر طولانی را حفظ می کند.

انواع دریچه های کنترل جریان

شیرهای کنترل را می توان بر اساس حرکت ساقه به دو نوع اصلی طبقه بندی کرد:

• حرکت خطی/ رفت و برگشتی : گلوب (مستقیم، زاویه، 3 طرفه)، دیافراگم و شیرهای کنترلی پینچ
• ساقه دوار : انواع شیرهای کنترل توپی، پروانه ای و پلاگین

شیرهای کنترل گلوب می توانند تک سرنشین یا دو نفره باشند.

انتخاب دریچه کنترل

مهندسان فرآیند باید فاکتورهای زیادی را برای انتخاب شیر کنترل صحیح در نظر بگیرند. معیارهای کلی که برای انتخاب در نظر گرفته می شود به طور خلاصه در زیر آمده است:

• نوع کنترل؛ درجه کنترل؛ درجه و میزان بسته بودن مورد نیاز
• دمای خط؛ فشار خط؛ افت فشار مجاز
• خورندگی سیال؛ خواص فرسایش سیال؛ سایر خصوصیات، مانند رسوب یا کک شدن.
• ویژگی های ذاتی، مانند ضریب جریان، درجه خطر ناشی از نشت، حفظ گرما یا سرما؛ هزینه.

همانطور که معیارهای طراحی مشخص است، مهندسان فرآیند می توانند اقدام به انتخاب نوع صحیح شیر کنترل و تجهیزات مربوطه و همچنین مواد خود شیر کنند.

گام بعدی ایجاد مشخصات دقیق (که عموماً توسط یک مهندس لوله‌کشی متخصص تهیه می‌شود) و ایجاد مشخصات خرید است که دریچه را برای تامین‌کنندگان توصیف می‌کند.

مشخصات باید حداقل شامل موارد زیر باشد: شرحی از نوع شیر کنترل (دوار، کشویی). اندازه سوراخ و درجه فشار اتصالات انتهایی؛ نوع مفاصل بدن؛ مشخصات مواد برای اجزای بدنه، تریم، واشر و پیچ و مهره؛ الزامات موقعیت گیر و کنترلر؛ یک مرجع به یک استاندارد طراحی صنعتی برای نوع شیر.

به طور کلی، یک سیستم کامپیوتری به مهندسان کمک می کند تا مناسب ترین شیر کنترل و ویژگی های آن را بر اساس پارامترهای فرآیند تعیین کنند.

نصب دریچه های کنترلی

• همیشه خط لوله تخلیه بخار را حداقل یک قطر لوله بزرگتر انتخاب کنید. استفاده از لوله تخلیه با حداقل دو یا سه قطر لوله اصلی امری غیر معمول نیست. لازم به ذکر است که انبساط لوله سرعت خروجی سوپاپ را کاهش می دهد و در نتیجه عمر شیر را افزایش می دهد. سازنده گان شیرها معمولا اندازه لوله مناسب برای نصب پس از شیر کنترل را محاسبه کرده و ارائه می دهند. اندازه لوله را با اتصال ورودی انتقال حرارت مطابقت دهید.
• فاصله بعد از شیر کنترل بخار باید حداقل ده قطر لوله قبل از اتصال ورودی هر انتقال حرارت باشد. در برنامه های کاهش فشار حداقل 20 قطر لوله افقی باید قبل از تغییر جهت جریان باقی بماند.
• شیر کنترل همیشه باید در یک خط بخار افقی نصب شود، هرگز به صورت عمودی.
• انتخاب صحیح شیر در شرایط عملیاتی با جریان کم نسبت به شرایط عملیاتی جریان بالا در نظر گرفته شده اهمیت بیشتری دارد.
• در نصب شیر کنترل باید از شیرهای بای پس استفاده شود. دریچه بای پس برای این امکان استفاده می شود که پرسنل تاسیسات صنعتی در صورت خرابی شیر یا تعمیر و نگهداری واکنشی، پیشگیرانه و پیش بینی کننده، فرآیند را بدون شیر کنترل به کار گیرند.
• نصب گیج های فشار قبل و بعد از شیر کنترل بخار امکان تشخیص خط را در زمان واقعی فراهم می کند. اهمیت نصب صحیح را نمی توان نادیده گرفت. در بسیاری از موارد، منبع یک راه اندازی مشکل ساز را می توان در یک شیر کنترلی که به درستی نصب نشده است، ردیابی کرد. اکیداً توصیه می شود که از پرسنل با سابقه ابزار دقیق حداقل برای نظارت بر نصب و راه اندازی شیرهای کنترل استفاده شود.

نحوه سفارش شیر