Khi chỉ định một van một chiều cho dịch vụ gas, người mua và kỹ sư thường mắc kẹt ở ba chỗ giống nhau: sai kiểu dáng thân xe, sai vật liệu ghế hoặc xếp hạng lò xo không bao giờ khớp với dòng. Câu trả lời ngắn gọn trước tiên - đối với các đường dẫn khí sạch, khô, thiết kế xích đu hoặc tấm kép thường là đúng; đối với đầu giếng áp suất cao và xả máy nén trong đó vấn đề đóng nhanh, loại thang máy (piston) sẽ thắng thế; và thiết kế phi tiêu hoặc flapper chỉ giành được vị trí khi đường chạy ngắn và không gian chật hẹp.
Mọi thứ sau đó là chi tiết kỹ thuật. Nhưng những chi tiết đó là yếu tố quyết định liệu van có tuổi thọ mười năm hay bị hỏng trong lần thay đổi áp suất đầu tiên.
Van kiểm tra khí thực sự hoạt động như thế nào - và tại sao khí lại khác
Van kiểm tra khí là một van tự động: nó mở khi có chênh lệch áp suất do môi chất chảy qua đường ống tạo ra và đóng khi có chênh lệch áp suất ngược, không có bộ truyền động, không có nguồn cung cấp không khí và không có tín hiệu bên ngoài.
Nó dễ dàng thất bại chính xác bởi vì nó đơn giản. Khí có thể nén được và môi trường có thể nén được sẽ khiến đĩa phát ra tiếng kêu khi dòng khí tiến đến điểm đóng. Trên đường dẫn chất lỏng, van một chiều xoay quá khổ một chút có thể chỉ gây ra tiếng ồn. Trên đường dẫn khí, van đó có thể làm mòn chốt bản lề chỉ sau vài giờ hoạt động. Đây không phải là khiếm khuyết trong thiết kế; nó là môi trường luôn hoạt động như một chất lỏng có thể nén được.
Sự khác biệt thứ hai là sự kiện kết thúc. Một dòng chất lỏng làm giảm tốc đĩa một cách nhẹ nhàng. Khí thì không. Khi dòng chảy ngược được thiết lập, đĩa sẽ tiếp đất gần như ngay lập tức và về lâu dài sẽ tạo ra áp suất tăng vọt có thể đo được ở thượng nguồn. Đó là lý do tại sao áp suất nứt và chuyển động của đĩa đáng được xem xét kỹ lưỡng hơn đối với chất khí so với chất lỏng.
Các loại van kiểm tra cho dịch vụ gas
Bốn thiết kế bao gồm hầu hết mọi ứng dụng khí và quyết định lựa chọn đầu tiên là tốc độ đóng chứ không phải giảm áp suất. Quyết định tốc độ đĩa phải ngồi trước khi bạn so sánh bất kỳ thứ gì khác.
Van kiểm tra xoay
Van kiểm tra xoay are the most widely used pattern because they offer the best flow capacity and the lowest pressure drop — the disc swings on a hinge and stays fully open as long as flow remains forward.
Điểm yếu của họ là thời gian phản hồi. Đĩa phải quét hết một vòng cung trước khi nó quay trở lại, vì vậy van xoay là một lựa chọn tồi ở bất cứ nơi nào dòng chảy ngược nhanh có thể phát triển. Các van này thường được lắp đặt theo chiều ngang, với mũi tên dòng chảy trên thân thẳng hàng với đường thẳng.
Van xoay cũng kêu lạch cạch ở vị trí mở một phần, vì vậy đừng bao giờ quá khổ. Nếu đường dây là DN80 nhưng lưu lượng thực tế được bao phủ bởi DN50, hãy lắp DN50 với bộ giảm tốc thay vì buộc van DN80 phải làm nhiệm vụ mà van không thể mở được.
Van một chiều kiểu xoay trong danh mục Van một chiều Trang sản phẩm dành cho Van một chiều loại xoay, phù hợp khi so sánh độ rung của đĩa xoay, giới hạn kích thước và sự cân bằng giảm áp suất với thiết kế tấm kép. Xem sản phẩm → Van một chiều tấm kép
Van một chiều tấm kép use two spring-loaded half-discs and travel roughly half as far as a swing disc. They close considerably faster, which is why they dominate compressor discharge and gas transmission skids. The trade-off is a slightly restricted flow path and therefore a modestly higher pressure drop than a full-bore swing valve of the same size.
Van kiểm tra nâng và piston
Van kiểm tra nâng nâng đĩa dọc theo thanh dẫn hướng thẳng đứng. Chúng đóng lại nhanh chóng, giữ chặt chỗ ngồi ngay cả ở áp suất cao và tránh tình trạng lệch đĩa gây khó khăn cho các thiết kế xích đu.
Chi phí là áp suất nứt cao hơn, thường từ 0,5 đến 2 psi tùy thuộc vào lò xo được trang bị. Trên đường dẫn khí áp suất thấp, hình phạt đó là đáng chú ý. Trong quá trình xả đầu giếng hoặc máy nén, nơi đóng nhanh và chỗ ngồi đáng tin cậy ở áp suất quan trọng hơn nhiều so với một phần psi, cấu trúc kiểu nâng là câu trả lời phổ biến. Cơ chế được chia sẻ bởi các van cổng, van điều tiết và van một chiều trong dịch vụ dầu khí sẽ được đề cập sâu hơn trong phần tổng quan về công nghệ van lõi trong ngành dầu khí, rất đáng đọc nếu bạn muốn biết chi tiết về cấu trúc.
Thiết kế phi tiêu và flapper
Van một chiều phi tiêu và cánh gạt đặt một đĩa phẳng hoặc hình nón trực tiếp lên ghế. Chúng nhỏ gọn, hầu như không cần vỏ bọc lắp đặt và đóng nhanh bằng gas.
Chúng cũng tạo ra mức giảm áp suất cao nhất trong bốn kiểu và sự mài mòn tập trung vào một mặt bịt kín duy nhất, do đó sự rò rỉ có xu hướng xuất hiện dần dần sau khi đạp xe nhiều. Các nhánh khí cụ và trạm trượt máy nén - thời gian chạy ngắn, không gian chật hẹp - là những nơi hợp lý cho một cái mỏ. Không có đường truyền chính 12 inch.
Nếu bạn không chắc mẫu nào phù hợp, bạn nên xem xét loại áp suất và phạm vi kích thước được bao phủ bởi dòng sản phẩm van một chiều trước khi quyết định kiểu dáng thân van.
Áp lực định cỡ và bẻ khóa: Nơi đưa ra hầu hết các lựa chọn tồi
Van một chiều được điều chỉnh kích thước theo tốc độ dòng chảy, không bao giờ bằng cách sao chép đường kính ống - kích thước quá lớn là lý do phổ biến nhất khiến van một chiều khí bị hỏng sớm.
Áp suất nứt là áp suất chênh lệch tối thiểu cần thiết để nâng đĩa khỏi chỗ ngồi của nó. Thiết kế xích đu cần ít nhất, khoảng 0,5 psi. Thiết kế thang máy lò xo và tấm kép cần nhiều hơn thế. Lắp van một chiều chịu lực bằng lò xo trên một đường không thể tạo ra áp suất nứt và đĩa sẽ ở trạng thái mở một phần, kêu lạch cạch cho đến khi chốt bản lề, ống lót dẫn hướng hoặc mặt ghế bung ra.
Giảm áp lực là mặt khác của cùng một giao dịch. Tăng một kích thước sẽ làm giảm độ sụt áp nhưng làm tăng nguy cơ xảy ra tiếng ồn. Giảm một kích thước sẽ tăng vận tốc, giúp giữ đĩa mở nhưng đẩy áp suất giảm cao hơn. Phương pháp đáng tin cậy là trước tiên tính toán lưu lượng bình thường và tối thiểu, sau đó xác minh áp suất nứt theo trường hợp lưu lượng tối thiểu - không phải trường hợp thiết kế.
Van kiểm tra nâng trong danh mục Van kiểm tra Trang sản phẩm dành cho Van kiểm tra thang máy, hữu ích cùng với hướng dẫn về định cỡ dòng chảy, áp suất nứt, cân bằng giảm áp suất và lựa chọn vật liệu mặt đệm dịch vụ khí đốt. Xem sản phẩm → | Thiết kế | Áp suất nứt điển hình | Tốc độ đóng cửa | Giảm áp suất tương đối | Nơi nó phù hợp trong dịch vụ gas |
|---|---|---|---|---|
| đu | Khoảng 0,5 psi | Chậm | Thấp | Đường dây truyền tải sạch, khô; lắp đặt ngang |
| Tấm kép | Khoảng 0,5–1 psi | Nhanh | Trung bình | Xả máy nén, trượt truyền khí |
| Nâng / piston | Khoảng 1–3 psi | Nhanh | Trung bình to high | Đầu giếng áp suất cao, đường ống có sự dao động áp suất mạnh |
| Phi tiêu / cái mỏ | Khoảng 0,5–2 psi | Nhanh | Cao | Dụng cụ nhánh khí, rãnh trượt máy nén, đường chạy ngắn |
Vật liệu và niêm phong cho khí ướt, chua và nóng
Việc lựa chọn vật liệu ghế trong dịch vụ gas bao gồm ba câu hỏi: trong gas có gì, nó chạy nóng như thế nào và có hiện diện hydro sunfua hay không. Nếu bất kỳ câu trả lời nào trong số đó là không thuận lợi thì thép thân và vật liệu đệm kín đều cần được xem xét lại.
Khi sử dụng khí tự nhiên khô, thân bằng thép carbon có viền không gỉ 13Cr hoặc 316 là sự kết hợp tiêu chuẩn. Thêm nước tự do, carbon dioxide hoặc H2S và bức tranh sẽ thay đổi: dịch vụ chua đòi hỏi lựa chọn vật liệu theo NACE MR0175 / ISO 15156, trong thực tế có nghĩa là 316L hoặc thép không gỉ song công và chất đàn hồi được xếp hạng cho cùng một môi trường.
Phớt đàn hồi cũng hoạt động khác trong chất khí so với chất lỏng. Khí thấm vào cao su dễ dàng hơn và việc giảm áp nhanh có thể khiến khí hòa tan bị mắc kẹt bên trong chất đàn hồi, nở ra và phồng rộp hoặc rách - cơ chế được gọi là giải nén nổ. Đó là lý do tại sao dịch vụ cung cấp khí áp suất cao thường chấp nhận cấp độ kín thấp hơn để đổi lấy thiết kế hoàn toàn bằng kim loại.
Nhiệt độ cũng là điều khó tránh khỏi. Nitrile thông thường suy giảm đáng kể ở nhiệt độ trên 90°C, FKM giữ ở khoảng 200°C, và xa hơn nữa là bạn đang xem xét khả năng hàn kín PTFE hoặc kim loại với kim loại. Báo cáo cả nhiệt độ vận hành tối đa và tối thiểu cho nhà cung cấp của bạn thay vì chỉ báo cáo tình trạng bình thường — hiện tượng giòn khi khởi động nguội gây ra nhiều hư hỏng tại hiện trường cũng như lão hóa do nhiệt.
Cài đặt và bảo trì: Những lỗi thực sự xảy ra
Hướng cài đặt là nơi bắt đầu xảy ra lỗi trường. Van xoay nằm ngang nên chốt bản lề nằm trên trục nằm ngang. Van nâng phải thẳng đứng để trọng lực có thể đưa đĩa về vị trí cũ. Thiết kế cánh và phi tiêu là những thiết kế có khả năng định hướng cao nhất trong bốn thiết kế, đây là một trong số ít lợi thế thực sự của chúng.
Các lỗi thực sự xuất hiện trong cụm dịch vụ thành bốn nhóm:
- Đĩa rung - van quá khổ hoặc áp suất nứt quá cao đối với đường dây, khiến đĩa rung một phần bị hở.
- Thiệt hại do sóng áp suất - dòng chảy ngược trong đường dẫn khí làm đóng đĩa lại và dòng tăng đột biến ngược dòng làm biến dạng ghế hoặc thân xe.
- Rò rỉ mặt tựa - chất rắn hoặc cặn nghiền bị mắc kẹt trên mặt tựa hoặc chất đàn hồi đã cứng lại theo thời gian.
- Mòn bản lề và dẫn hướng - thường xảy ra nhất trên đường xả của máy nén nơi nhịp đập liên tục.
Van một chiều Flapper trong danh mục Van một chiều Trang sản phẩm dành cho van một chiều Flapper, phù hợp để xem xét lập kế hoạch bảo trì xung quanh các khoảng thời gian kiểm tra, các hạng mục hao mòn và các phụ tùng thay thế phù hợp với mẫu mã. Xem sản phẩm → Lập kế hoạch bảo trì có thể đơn giản: coi van một chiều như một bộ phận bị mòn chứ không phải một phụ kiện cố định. Khoảng thời gian kiểm tra tuân theo nhiệm vụ - dịch vụ xả máy nén và đầu giếng thường là kiểm tra sáu tháng, trong khi đường truyền sạch có thể kéo dài từ một đến hai năm. Giữ mặt ghế, chất đàn hồi và lò xo làm phụ tùng phù hợp với mô hình có chi phí thấp hơn so với thay thế van hoàn chỉnh.
Điểm cuối cùng: thanh lọc và xả sạch mọi dây chuyền mới trước khi đưa vào vận hành. Xỉ hàn và rỉ sét là nguyên nhân thường gặp nhất gây rò rỉ mặt tựa trên van một chiều khí và bản thân van hiếm khi bị đổ lỗi.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa van một chiều nâng và van một chiều xoay cho khí là gì?
Van một chiều nâng nâng đĩa dọc theo một thanh dẫn hướng thẳng đứng, tạo ra hành trình ngắn, đóng nhanh và chỗ ngồi đáng tin cậy ở áp suất cao, với chi phí là áp suất nứt cao hơn và giảm áp suất. Van một chiều xoay xoay đĩa trên bản lề, mang lại khả năng dòng chảy tốt hơn và giảm áp suất thấp hơn, nhưng đóng chậm hơn và có xu hướng kêu lạch cạch hơn khi quá khổ. Các loại thang máy chiếm ưu thế trong nhiệm vụ xả máy nén và đầu giếng; các loại xích đu phù hợp với đường truyền dài.
Van kiểm tra gas có phải được lắp đặt theo chiều ngang không?
Không. Van xoay tốt nhất nên lắp đặt theo chiều ngang để chốt bản lề nằm trên trục nằm ngang. Van nâng phải thẳng đứng để trọng lực có thể gắn lại đĩa. Thiết kế tấm kép và cánh đảo gió chịu được hầu hết các hướng, nhưng mũi tên dòng chảy phải luôn khớp với hướng thực tế của dòng khí.
Tôi nên mong đợi áp suất nứt nào từ van kiểm tra lò xo?
Khoảng 0,5 đến 2 psi trên các mẫu nửa inch đến hai inch thông thường. Kích thước lớn hơn thường tạo ra áp suất nứt cao hơn từ cùng một lò xo. Nếu lưu lượng tối thiểu của bạn chỉ tạo ra chênh lệch 0,2 psi, van lò xo sẽ không bao giờ mở hoàn toàn - chỉ định lò xo mềm hơn hoặc chuyển sang thiết kế xoay.
Có thể sử dụng cùng một van một chiều cho khí tự nhiên và khí nén không?
Về mặt cấu trúc, thường là có, nhưng các yêu cầu về vật liệu và chứng nhận lại khác nhau. Khí tự nhiên chua đòi hỏi phải lựa chọn vật liệu NACE MR0175, trong khi không khí trong thiết bị thường được đáp ứng bằng thép carbon có vòng đệm nitrile. Nếu van tương tự cũng được dùng cho đường ống đầu giếng thì van đó phải đáp ứng các yêu cầu API 6A hoặc API 6D có liên quan.
Bao lâu nên kiểm tra van kiểm tra gas?
Sáu tháng là khoảng thời gian hợp lý để xả máy nén và các vị trí đầu giếng nơi nhịp đập liên tục; một đến hai năm có thể bảo vệ được đối với đường dây truyền tải sạch và khô. Hai dấu hiệu cho thấy cần phải kiểm tra sớm: tiếng ồn bất thường từ van và dao động thường xuyên của áp suất ngược dòng.
Việc chỉ định một van kiểm tra khí thực sự là một vấn đề về trật tự. Trước tiên, hãy quyết định tốc độ đóng cần thiết, sau đó đến áp suất và kích thước vết nứt, sau đó mới đến vật liệu. Hãy quay ngược trình tự đó và bạn thường sẽ phát hiện ra một vài tuần sau khi vận hành thử - với một đĩa kêu lạch cạch và một van thực sự chưa bao giờ bị lỗi.
