مشغلات التحكم في الصمامات عن بُعد في النفط والغاز: الأنواع والمعايير ودليل الاختيار

تخيل أنبوباً ضخماً. يحمل النفط أو الغاز. يمتد لعدة أميال. بعيداً عن أي شخص. يحدث تسرب. تسرب كبير. كيف توقفه؟

هذه مشكلة كبيرة. يمكن أن يكون التسرب في أنبوب النفط أو الغاز سيئاً للغاية. يمكن أن يضر بالأرض. ويمكن أن يكون مكلفاً للغاية. وقد يكون خطيراً جداً. قد يستغرق إغلاق الصمام باليد ساعات. في ذلك الوقت، يمكن أن يحدث الكثير من الضرر.

هذه المشكلة تزداد سوءاً. ماذا لو كان الأنبوب في مكان يصعب الوصول إليه؟ مثل أعماق البحار أو في صحراء شديدة الحرارة. أو في البرد القارس. إرسال شخص لقلب الصمام بطيء ومحفوف بالمخاطر. في حالة نشوب حريق أو انفجار، لا يمكن ذلك على الإطلاق. وهذا يجعل الوضع السيئ أسوأ بكثير. وهذا ما أظهره تمزق خط أنابيب سان برونو عام 2010. فقد استغرق إغلاق الصمامات اليدوية 95 دقيقة. هذا التأخير الطويل جعل الكارثة أكبر بكثير.

الحل هو استخدام آلة لإغلاق الصمام. تسمى هذه الآلة بالمشغل. يمكن للمشغل إغلاق الصمام بسرعة كبيرة. يمكن التحكم فيه من مكان بعيد. هذا هو التحكم في الصمام عن بعد. إنه يحافظ على سلامة الناس. يحمي الأرض. ويوفر المال. سيخبرك هذا الدليل بكل شيء عن مشغلات التحكم عن بُعد في الصمامات في النفط والغاز.

1. لماذا تعتبر مشغلات الصمامات عن بُعد ضرورية في عمليات النفط والغاز

منذ فترة طويلة، كانت جميع الصمامات تدار يدويًا. كان على العامل أن يمشي إلى كل صمام ويدير عجلة. وهذا ما يسمى بالتحكم اليدوي. لكن عالم النفط والغاز كبير. خطوط الأنابيب طويلة جداً. وبعض المنصات في أعماق المحيط. لم يعد التحكم اليدوي جيدًا بما فيه الكفاية بعد الآن.

لدينا الآن مشغلات للتحكم في الصمامات عن بُعد في النفط والغاز. هذه آلات خاصة. يتم توصيلها بالصمامات. يمكنها فتحها أو إغلاقها بضغطة زر. يمكن للمشغل في غرفة التحكم على بعد أميال أن يتحكم في الصمام. هذا تغيير كبير. فهو يجعل الأمور أكثر أمانًا وسرعة.

مشغل الصمام

حالات الاستخدام النموذجي

يمكنك العثور على مشغلات الصمامات التي تعمل عن بُعد لخطوط نقل الغاز في العديد من الأماكن:

• صمامات السدود: وهي صمامات كبيرة على خط أنابيب طويل. ويمكنها إغلاق جزء من الأنبوب.
• صمامات ESD: وهذا يعني صمام إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ (ESD). يجب إغلاقها بسرعة كبيرة جداً في حالات الطوارئ.
• الصمامات الخانقة: يتحكم صمام الخنق في كمية النفط أو الغاز المتدفقة عبر الأنبوب.
• مزارع الصهاريج: وهي أماكن بها العديد من الخزانات الكبيرة لتخزين النفط. تتحكم المحركات في الصمامات لملء وتفريغ الخزانات.
• المحطات: حيث يتم تحميل النفط والغاز على السفن أو الشاحنات.
• المنصات البحرية: هذه هي الهياكل الكبيرة في البحر للحصول على النفط.

السلامة ووقت التشغيل والقواعد

السلامة هي السبب الأول لاستخدام المشغلات عن بُعد. إذا كان هناك تسرب، فأنت بحاجة إلى إيقافه بسرعة. وقد تفاقمت انفجارات سان برونو ومصفاة PES بسبب عدم وجود مشغلات عن بُعد لصمامات التوهج والتفجير. تنص القواعد الجديدة الآن على أن العديد من خطوط الأنابيب يجب أن تحتوي على صمامات تحكم عن بعد (RCVs) أو صمامات إغلاق تلقائي (ASVs).

وقت التشغيل مهم جدًا أيضًا. وقت التشغيل هو الوقت الذي يعمل فيه المصنع أو الأنبوب ويجني المال. إذا كان هناك حاجة إلى تشغيل الصمام، فأنت لا تريد إيقاف كل شيء. مع نظام التحكم عن بُعد في الصمامات للنفط والغاز، يمكنك التحكم في الصمامات دون إيقاف العمل. وهذا يحافظ على تدفق النفط والغاز.

2. حيث تستخدم مشغلات الصمامات عن بعد

تُستخدم مشغلات الصمامات عن بُعد في كل مكان في صناعة النفط والغاز. من البئر إلى المستخدم النهائي.

• المنبع: هذا هو المكان الذي يخرج منه النفط والغاز من باطن الأرض. توجد المشغلات على لوحة التحكم في فوهة البئر. وهي تتحكم في مشغلات صمامات أمان فوهة البئر لإيقاف التشغيل في حالات الطوارئ. A صمام مياه ذكي يمكن أن تساعد في إدارة المياه المستخدمة في هذه العملية.
• منتصف الطريق: هذا هو الوقت الذي يتم فيه نقل النفط والغاز. تنقله الأنابيب الطويلة التي تسمى خطوط أنابيب النقل. ستجد هنا مشغلات الصمامات البعيدة لخطوط أنابيب النفط. تُستخدم في محطات ضواغط خطوط أنابيب الغاز ومزارع الخزانات.
• المصب: وهو المكان الذي يتم فيه تحويل النفط والغاز إلى أشياء أخرى، مثل البنزين. يحدث هذا في مصفاة البتروكيماويات. يوجد هنا العديد من الصمامات التي يجب التحكم فيها.
• في عرض البحر وتحت سطح البحر: هذا في المحيط. تعتبر حلول التشغيل العلوية وتحت سطح البحر للحقول البحرية مهمة للغاية. قد يكون المشغّل على سفينة FPSO (سفينة عائمة للإنتاج والتخزين والتفريغ) أو في أعماق قاع البحر كمشغل صمام تحت سطح البحر.

3. تقنيات المحرك الأساسية للتحكم في الصمامات عن بُعد

هناك بضعة أنواع رئيسية من المشغلات. يعمل كل منها بطريقة مختلفة. اختيار النوع المناسب مهم جداً.

أنواع المحركات

• مشغلات هوائية: تستخدم الهواء المضغوط لتحريك الصمام. وهي بسيطة وقوية. المشغل الهوائي ذو النير السكوتشي جيد للصمامات ذات عزم الدوران العالي.
• مشغلات هيدروليكية: تستخدم سائل مثل الزيت لتحريك الصمام. وهي قوية للغاية. يمكن للمشغل الهيدروليكي الخطي للصمامات الخانقة أن يوفر تحكمًا دقيقًا للغاية.
• مشغلات الغاز على الزيت: تستخدم الغاز من خط الأنابيب نفسه لتشغيل نظام هيدروليكي. وهذا أمر ذكي للغاية بالنسبة للأماكن النائية.
• مشغلات الصمامات الكهروهيدروليكية: تستخدم محرك كهربائي لضخ السائل الهيدروليكي. وهي سريعة وقوية وجيدة للتشغيل الكهربائي الهيدروليكي.
• مشغلات كهربائية: تستخدم محركاً كهربائياً. وهي ذكية للغاية. المشغِّل الكهربائي الذكي المزوَّد بجهاز تحديد المواقع المدمج يعرف الموضع الدقيق للصمام. وهي مثالية لمشغلات الصمامات التي تتحكم فيها SCADA لشبكات خطوط الأنابيب.

مصانع مثل نافارش هي المفتاح هنا. فهي مكرسة لتوفير الأجهزة الذكية وحلول الصمامات. وبفضل المرافق المتقدمة والقدرة العالية، فإنها تنتج مجموعة واسعة من الصمامات. يركز فريق من ذوي الخبرة على البحث والتطوير لإنشاء منتجات عالية الجودة. فهم لا يقدمون الصمام فقط، بل النظام الكامل. وهذا يضمن حصول العملاء على أفضل المنتجات والدعم. على سبيل المثال، خبرتهم في مشغلات الصمامات الكهربائية يضمن أنه حتى الصمام الكروي القياسي يمكن أن يصبح جزءًا من نظام ذكي.

مقارنة التقنيات

يساعد هذا الجدول في المقارنة بين الأنواع.

الجدول 6 - تقنيات المشغلات الشائعة المستخدمة لتشغيل الصمامات عن بُعد في قطاع النفط والغاز

4. هياكل التحكم: كيف يتم تشغيلها

يحتاج المشغل إلى عقل. يحتاج إلى أن يتم إخباره بموعد الفتح والإغلاق. هذا هو نظام التحكم.

يمكن أن تكون هناك لوحة تحكم محلية عند الصمام مباشرة. ولكن بالنسبة للتحكم عن بعد، تأتي الإشارة من مكان بعيد. فهي تأتي من غرفة تحكم رئيسية. ويتم ذلك من خلال نظام SCADA (التحكم الإشرافي واكتساب البيانات).

يتحدث المشغل وغرفة التحكم مع بعضهما البعض. يستخدمون لغات خاصة تسمى البروتوكولات. بعض البروتوكولات الشائعة هي:

• بروتوكول الاتصال HART
• بروتوكول مودبوس
• بروفيبوس DP

يمكن للمشغل الكهربائي الذكي القيام بأكثر من مجرد الفتح والإغلاق. يمكنه إخبار غرفة التحكم إذا كانت هناك مشكلة. يمكنه إرسال بيانات تشخيص مشغل الصمام ومراقبة الحالة. هذا مفيد للغاية. إنه جزء من مشغلات صمامات إنترنت الأشياء الصناعية للمراقبة في الوقت الفعلي. يمكن للشركة التي توفر أتمتة كاملة للنظام، مثل Navarch، المساعدة في بناء هذه الأنظمة الذكية لتحسين الكفاءة وتقليل استخدام الطاقة.

5. السلامة والمعايير والامتثال

لا يمكنك فقط استخدام أي مشغل. يجب أن يكون آمنًا للغاية. يجب أن يفي بالعديد من القواعد والمعايير. وهذا أمر مهم للغاية في عالم النفط والغاز.

بعض من أهم المعايير هي:

• معهد البترول الأمريكي (API): تضع هذه المجموعة العديد من القواعد الخاصة بالنفط والغاز. على سبيل المثال، مواصفات API 6D لصمامات خطوط الأنابيب. مواصفة API 6A هي لأجزاء فوهة البئر. يجب أن يعمل المشغل مع الصمامات التي تلبي هذه المعايير.
• ATEX / IECEx: هذه قواعد للمعدات في الأماكن التي يمكن أن يحدث فيها انفجار. يجب أن يكون مشغل الصمام المقاوم للانفجار للمناطق الخطرة حاصل على شهادة توجيه ATEX.
• SIL (مستوى سلامة السلامة): هذا مقياس لمدى أمان النظام. يعد مشغل الصمام المعتمد SIL3 آمنًا جدًا جدًا. ويُستخدم في أنظمة السلامة الأكثر أهمية، مثل صمام إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ (صمام ESD) أو نظام الحماية من الضغط العالي التكامل (HIPPS).
• آمن من الحرائق: تم تصميم مشغِّل الصمام الآمن من الحرائق الذي يفي بمعيار API 607 ليظل يعمل في حالة نشوب حريق.

تلبية هذه المعايير ليس بالأمر السهل. فهي تتطلب هندسة خبيرة واختبارات صارمة للغاية. ويضمن المصنع المحترف الذي يركز على مراقبة الجودة، مثل شركة Navarch، أن منتجاتها تلبي هذه المعايير. تضمن اختباراتهم الصارمة المتعددة قبل التسليم أن تكون حلول الصمامات الخاصة بهم موثوقة للصناعات الأكثر تطلبًا.

6. تشغيل محطات الصمامات البعيدة

كيف يمكنك تشغيل مشغل في مكان مجهول؟ هذا تحدٍ كبير.

• خط الطاقة: إذا كانت هناك كهرباء قريبة، يمكنك استخدامها. هذه هي أسهل طريقة.
• خط أنابيب الغاز بالنسبة لخط أنابيب الغاز، يستخدم مشغل الغاز فوق الزيت ضغط الغاز في الأنبوب.
• الطاقة الشمسية: يعد مشغل الصمام الكهربائي الذي يعمل بالطاقة الشمسية للمواقع البعيدة حلاً رائعاً. تقوم لوحة شمسية بشحن بطارية. تقوم البطارية بتشغيل المشغل. وهذا يسمح لك بوضع صمام في أي مكان تشرق فيه الشمس. تُظهر دراسة الحالة في الجدول 5 أن هذا يعمل بشكل جيد، حيث يعمل على تشغيل المشغلات على الصمامات الكروية كل 5 أميال على خط أنابيب مياه في تكساس. يمكن لهذه الأنظمة أن توفر طاقة كافية لـ 5 حركات كاملة للصمامات يوميًا لمدة 5 أيام، حتى مع عدم وجود شمس!

7. معايير التصميم والحجم الرئيسية

اختيار المشغل لا يتعلق فقط باختيار النوع. يجب عليك اختيار الحجم والميزات المناسبة.

• عزم الدوران: هذه هي قوة الدوران. يجب أن يكون للمشغل عزم دوران كافٍ لفتح الصمام وإغلاقه.
• زمن الشوط: هذا هو مدى سرعة المشغل في إغلاق الصمام. بالنسبة لصمام ESD، يجب أن يكون هذا سريعًا جدًا.
• أمان ضد الأعطال: ماذا يحدث إذا انقطع التيار الكهربائي؟ سينتقل المشغل الآمن من التعطل إلى وضع آمن. قد يفشل في الإغلاق أو الفتح. يستخدم مشغِّل الصمام الهوائي الآمن من التعطل ذو الرجوع الزنبركي نابض كبير للقيام بذلك.
• البيئة: يجب أن يكون المشغل قادرًا على العمل في موقعه. مشغل الصمام المقاوم للتآكل للمنصات البحرية مصنوع من مواد خاصة. يمكن حتى لمشغل الصمام الغاطس IP68 أن يعمل تحت الماء.

8. أدلة الاختيار الخاصة بالتطبيق

يعتمد المشغل الأفضل على الوظيفة.

• خطوط أنابيب المسافات الطويلة: هنا، الموثوقية هي المفتاح. تعد مشغلات الغاز والزيت شائعة في مشغلات صمامات الكتل في خطوط الأنابيب العابرة للبلدان. وتعتبر المشغلات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية خياراً جيداً أيضاً.
• منصات الآبار: تحتوي هذه على العديد من الصمامات في مساحة صغيرة. وغالباً ما تستخدم مشغلات كهربائية مدمجة للحزم المثبتة على مزلقة.
• الغاز الطبيعي المسال وخدمة التبريد الغاز الطبيعي المسال بارد جدًا. يجب أن يكون المشغل قادرًا على العمل في البرد. هناك حاجة إلى مشغل صمام مبرد خاص لخدمة الغاز الطبيعي المسال.
• في عرض البحر وتحت سطح البحر: هذه هي أصعب الأماكن. يجب أن تقاوم المحركات المياه المالحة والضغط العالي. A صمام آلي المصممة لهذه المهمة ضرورية.

9. الموثوقية والصيانة وتكلفة دورة الحياة

يجب أن يعمل المشغل عندما تحتاج إليه. الموثوقية هي كل شيء.

تحتوي المشغلات الجيدة على ميزات للتحقق من صلاحيتها. يمكن لمشغلات اختبار السكتة الدماغية الجزئية لصمامات ESD اختبار صمام الطوارئ دون إغلاقه بالكامل. وهذا يثبت أنه جاهز دون إيقاف التدفق.

الصيانة هي نقطة رئيسية أخرى. يوفر مشغل الصمام منخفض الصيانة للعمليات عن بُعد الكثير من الوقت والمال.

عندما تشتري مشغلاً، يجب أن تفكر في التكلفة الإجمالية للملكية (TCO). هذا ليس فقط سعر شرائه. إنها أيضًا تكلفة تشغيله وإصلاحه على مدى سنوات عديدة. قد يكلفك المشغل الأرخص ثمناً أكثر على المدى الطويل إذا تعطل كثيراً. إن الثقة في مورد معروف بالموثوقية على المدى الطويل، مثل Navarch، يمكن أن يقلل من التكلفة الإجمالية للملكية ويمنح راحة البال.

10. قائمة مراجعة المواصفات خطوة بخطوة

كيف تطلب المشغل المناسب؟ اتبع هذه الخطوات.

1. عرّف الصمام والعملية: ما نوع الصمام (كروي، بوابة، إلخ)؟ ماذا يوجد في الأنبوب؟ ما هو الضغط ودرجة الحرارة؟
2. تأكيد احتياجات السلامة: هل هو لنظام ESD؟ ما هو هدف SIL؟ ما المعايير التي يجب أن تفي بها (API 6D، ATEX)؟
3. اختر التقنية والطاقة: اختر نوع المشغل (كهربائي، هوائي، إلخ). كيف ستزودها بالطاقة (الطاقة الشمسية، الشبكة، الغاز)؟
4. تحديد واجهة التحكم: كيف ستتحدث معها (SCADA، HART، Modbus)؟
5. التحقق من صحة التحجيم: تحقق من عزم الدوران، وزمن الشوط، والإجراء الآمن من الفشل.
6. خطة للاختبار: تأكد من اختباره بشكل صحيح قبل تثبيته.

تضمن لك هذه العملية الحصول على حزم المشغلات المناسبة المتوافقة مع معايير API وASME. بالنسبة للمشاريع المعقدة، يعد العمل مع شريك يقدم تكامل النظام الكامل والدعم الهندسي، مثل Navarch، خيارًا حكيمًا. يمكنهم المساعدة في كل شيء بدءًا من تنظيم وظيفة الصمام إلى التشغيل الآلي الكامل للمصنع.

11. الأسئلة المتداولة

• ما نوع المشغل الأفضل لصمامات كتلة خط الأنابيب عن بُعد؟
  • هذا يعتمد. تعد مشغلات الغاز على الزيت خيارًا كلاسيكيًا لخطوط الغاز. أصبحت مشغلات الصمامات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية لصناعة النفط والغاز شائعة جدًا لأنها نظيفة وذكية.
• كيف يمكنني الاختيار بين المشغلات الهوائية والهيدروليكية والكهربائية؟
  • فكر في الطاقة التي لديك. إذا كان لديك هواء أداة، فالهوائي بسيط. إذا كنت بحاجة إلى قوة ضخمة، فالهيدروليكي جيد. إذا كان لديك كهرباء (أو شمس) وتريد تحكم ذكي، فالكهربائي هو الأفضل.
• ماذا يعني التوافق مع API 6DX بالنسبة لحزمة المشغلات الخاصة بي؟
  • API 6DX هو معيار خاص بالمشغلات المستخدمة في صمامات API 6D. وهذا يعني أن المشغل قد تم اختباره من حيث الضغط والبيئة والوظيفة ليعمل بشكل صحيح مع صمام خط الأنابيب.
• ما هي السرعة التي يجب أن يغلق بها صمام ESD؟
  • بسرعة كبيرة! تشترط قاعدة PHMSA الجديدة في الولايات المتحدة أن يتم عزل جزء خط الأنابيب الممزق في غضون 40 دقيقة. يجب أن يكون المشغل والصمام قادرين على الوفاء بهذا الوقت. تُظهر البيانات أن صمامات RCV تغلق في حوالي 30 دقيقة في المتوسط، أسرع بكثير من الصمامات اليدوية.
• هل يمكن تشغيل مشغلات الصمامات عن بُعد بالطاقة الشمسية بالكامل؟
  • نعم. كما رأينا في دراسات الحالة، يمكن لنظام طاقة شمسية مصمم جيدًا ومزود ببطاريات أن يزود مشغلات صمامات التحكم التي تعمل بالتيار المستمر بألواح شمسية لمواقع النفط والغاز النائية، حتى في الأيام الغائمة الكثيرة.

بدءًا من الحفاظ على سلامة العمال إلى حماية كوكبنا، فإن المشغلات المناسبة للتحكم عن بُعد في الصمامات في مجال النفط والغاز تُحدث فرقًا كبيرًا. من خلال اختيار تكنولوجيا مجربة من شريك تصنيع متمرس، فإنك لا تشتري منتجًا فحسب، بل تستثمر في السلامة والموثوقية وطريقة أكثر ذكاءً للعمل.