Приводы для дистанционного управления клапанами в нефтегазовой отрасли: типы, стандарты и руководство по выбору

Представьте себе огромную трубу. По ней транспортируется нефть или газ. Она тянется на многие мили. Далеко от любого человека. И тут происходит утечка. Большая утечка. Как ее остановить?

Это большая проблема. Утечка в нефтяной или газовой трубе может привести к очень серьезным последствиям. Она может нанести вред земле. Это может быть очень дорого. Это может быть очень опасно. Закрытие клапана вручную может занять несколько часов. За это время можно нанести большой ущерб.

Эта проблема усугубляется. Что делать, если труба находится в труднодоступном месте? Например, глубоко под водой. Или в очень жаркой пустыне. Или на морозе. Посылать человека, чтобы повернуть вентиль, - медленно и рискованно. При пожаре или взрыве это вообще невозможно. Это делает плохую ситуацию намного, намного хуже. Разрыв трубопровода в Сан-Бруно в 2010 году показал это. Потребовалось 95 минут, чтобы закрыть ручные клапаны. Такая длительная задержка сделала катастрофу гораздо более масштабной.

Решение состоит в том, чтобы использовать машину для закрытия клапана. Этот механизм называется приводом. Привод может закрыть клапан очень быстро. Им можно управлять на расстоянии. Это дистанционное управление клапаном. Оно обеспечивает безопасность людей. Оно защищает землю. Оно экономит деньги. В этом руководстве вы узнаете все о приводах для дистанционного управления клапанами в нефтегазовой отрасли.

1. Почему дистанционные приводы клапанов имеют решающее значение в нефтегазовой отрасли

Давным-давно все клапаны поворачивались вручную. Рабочий должен был подойти к каждому клапану и повернуть колесико. Это называется ручным управлением. Но мир нефти и газа велик. Трубопроводы очень длинные. Некоторые платформы находятся глубоко в океане. Ручное управление уже не годится.

Теперь у нас есть приводы для дистанционного управления клапанами в нефтегазовой отрасли. Это специальные машины. Они крепятся к клапанам. Они могут открывать или закрывать их одним нажатием кнопки. Оператор в диспетчерской, находящейся за много километров, может управлять клапаном. Это огромное изменение. Это делает работу более безопасной и быстрой.

Привод клапана

Типичные случаи использования

Вы можете найти эти приводы клапанов с дистанционным управлением для газотранспортных линий во многих местах:

• Запорные клапаны: Это большие клапаны на длинном трубопроводе. Они могут перекрыть участок трубопровода.
• Клапаны ESD: Это означает клапан аварийного отключения (ESD). В аварийной ситуации они должны закрываться очень и очень быстро.
• Дроссели: Дроссельный клапан регулирует количество нефти или газа, проходящего через трубу.
• Резервуарные парки: Это места с большим количеством резервуаров для хранения нефти. Приводы управляют клапанами для наполнения и опорожнения резервуаров.
• Терминалы: Здесь нефть и газ перегружают на корабли или грузовики.
• Морские платформы: Это большие сооружения в море для добычи нефти.

Безопасность, время работы и правила

Безопасность - это причина номер один для использования дистанционных приводов. Если произошла утечка, ее нужно быстро остановить. Взрывы в Сан-Бруно и на нефтеперерабатывающем заводе PES усугубились тем, что на них не было дистанционных приводов для факельных и продувочных клапанов. Согласно новым правилам, на многих трубопроводах должны быть установлены клапаны с дистанционным управлением (RCV) или автоматические запорные клапаны (ASV).

Время бесперебойной работы также очень важно. Время безотказной работы - это время, в течение которого завод или трубопровод работает и приносит прибыль. Если необходимо повернуть клапан, вы не хотите останавливать все работы. С помощью системы дистанционного управления клапанами для нефти и газа вы можете управлять клапанами, не останавливая работу. Таким образом, нефть и газ продолжают поступать.

2. Где используются дистанционные приводы клапанов

Дистанционные приводы клапанов используются повсеместно в нефтегазовой промышленности. От скважины до конечного пользователя.

• Разведка и добыча: Это место, где нефть и газ выходят из недр земли. Приводы находятся на панели управления устья скважины. Они управляют приводами предохранительных клапанов устья скважины для аварийного отключения. A умный водяной клапан может помочь управлять водой, используемой в этом процессе.
• Переработка и сбыт: Именно в этот момент происходит транспортировка нефти и газа. По длинным трубам, называемым трубопроводами, они транспортируются. Здесь вы найдете дистанционные приводы клапанов для нефтепроводов. Они используются на компрессорных станциях и резервуарных парках газопроводов.
• Вниз по течению: Здесь нефть и газ превращаются в другие продукты, например в бензин. Это происходит на нефтехимическом заводе. Здесь есть множество клапанов, которые необходимо контролировать.
• Оффшор и подводные работы: Это в океане. Решения по управлению верхним и подводным приводом для шельфовых месторождений очень важны. Привод может находиться на судне FPSO (Floating Production Storage and Offloading) или глубоко на морском дне в качестве привода подводного клапана.

3. Основные технологии приводов для дистанционного управления клапанами

Существует несколько основных типов приводов. Каждый из них работает по-своему. Правильный выбор очень важен.

Типы приводов

• Пневматические приводы: В них для перемещения клапана используется воздух под давлением. Они просты и прочны. Пневматический привод со скотчем хорошо подходит для клапанов с высоким крутящим моментом.
• Гидравлические приводы: В них для перемещения клапана используется жидкость, например масло. Они очень мощные. Линейный гидравлический привод для дроссельных клапанов может обеспечить очень точное управление.
• Приводы типа "газ над маслом": Они используют газ из самого трубопровода для питания гидравлической системы. Это очень удобно для удаленных мест.
• Электрогидравлические приводы клапанов: В них используется электродвигатель для перекачки гидравлической жидкости. Они быстрые и мощные, хорошо подходят для ESD.
• Электрические приводы: В них используется электродвигатель. Они очень умные. Умный электропривод со встроенным позиционером знает точное положение клапана. Они идеально подходят для приводов клапанов, управляемых SCADA, для трубопроводных сетей.

Такие фабрики, как Navarch, играют здесь ключевую роль. Они занимаются разработкой интеллектуальных устройств и клапанных решений. Обладая современным оборудованием и высокой производительностью, они выпускают широкий ассортимент клапанов. Опытная команда уделяет особое внимание исследованиям и разработкам для создания высококачественной продукции. Они предлагают не просто клапан, а целую систему. Благодаря этому клиенты получают лучшие продукты и поддержку. Например, их опыт в электрические приводы клапанов гарантирует, что даже стандартный шаровой кран может стать частью интеллектуальной системы.

Сравнение технологий

Эта таблица поможет сравнить типы.

Таблица 6 - Распространенные технологии приводов, используемых для дистанционного управления клапанами в нефтегазовой отрасли

4. Архитектуры управления: Как они управляются

Приводу нужен мозг. Ему нужно сообщить, когда открывать и закрывать. Это и есть система управления.

Местная панель управления может находиться прямо на клапане. Но для дистанционного управления сигнал поступает издалека. Он поступает из главного диспетчерского пункта. Для этого используется система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

Привод и диспетчерская разговаривают друг с другом. Они используют специальные языки, называемые протоколами. К числу распространенных относятся:

• Протокол связи HART
• Протокол Modbus
• Profibus DP

Умный электропривод может не только открывать и закрывать. Он может сообщить в диспетчерскую о возникновении проблемы. Он может отправлять данные диагностики и мониторинга состояния привода клапана. Это очень полезно. Это часть промышленных IoT-приводов клапанов для мониторинга в режиме реального времени. Компания, предоставляющая комплексную автоматизацию систем, как Navarch, может помочь создать эти интеллектуальные системы для повышения эффективности и снижения энергопотребления.

5. Безопасность, стандарты и соответствие

Нельзя использовать любой привод. Он должен быть очень безопасным. Он должен соответствовать многим правилам и стандартам. Это очень важно в нефтегазовой отрасли.

К числу наиболее важных стандартов относятся:

• Американский институт нефти (API): Эта группа разрабатывает множество правил для нефти и газа. Например, спецификация API 6D предназначена для трубопроводной арматуры. Спецификация API 6A - для устьевых деталей. Привод должен работать с клапанами, соответствующими этим стандартам.
• ATEX / IECEx: Это правила для оборудования в местах, где может произойти взрыв. Взрывозащищенный привод клапана для взрывоопасных зон должен иметь сертификат директивы ATEX.
• SIL (Safety Integrity Level): Это показатель того, насколько безопасна система. Привод клапана, сертифицированный по SIL3, очень и очень безопасен. Он используется в наиболее важных системах безопасности, таких как клапан аварийного отключения (ESD) или система защиты от высокого давления (HIPPS).
• Пожаробезопасный: Пожаробезопасный привод клапана, соответствующий стандарту API 607, предназначен для работы во время пожара.

Соответствовать этим стандартам непросто. Для этого требуются квалифицированная разработка и очень строгие испытания. Профессиональный завод, уделяющий особое внимание контролю качества, такой как Navarch, гарантирует соответствие своей продукции этим стандартам. Многократные тщательные испытания перед поставкой гарантируют надежность клапанов для самых требовательных отраслей промышленности.

6. Питание удаленных клапанных станций

Как запитать электропривод в глуши? Это большая проблема.

• Линия электропередач: если поблизости есть электричество, вы можете воспользоваться им. Это самый простой способ.
• Газопроводный газ: В газопроводах приводы типа "газ над маслом" используют давление газа в трубе.
• Солнечная энергия: Электрический привод клапана на солнечных батареях - отличное решение для удаленных объектов. Солнечная панель заряжает аккумулятор. Аккумулятор питает привод. Это позволяет установить клапан в любом месте, где светит солнце. В примере, приведенном в таблице 5, показано, как это работает, обеспечивая питание приводов на шаровых кранах через каждые 5 миль на водопроводе в Техасе. Эти системы могут обеспечить достаточно энергии для 5 полных движений клапана в день в течение 5 дней, даже при отсутствии солнца!

7. Основные критерии проектирования и определения размеров

Выбор привода - это не просто выбор типа. Вы должны выбрать подходящий размер и характеристики.

• Крутящий момент: Это усилие поворота. Привод должен обладать достаточным крутящим моментом для открытия и закрытия клапана.
• Время хода: это скорость, с которой привод может закрыть клапан. Для клапана ESD это время должно быть очень быстрым.
• Безотказная работа: Что произойдет, если отключится электричество? Отказоустойчивый привод перейдет в безопасное положение. Он может закрыться или открыться. Пневматический привод клапана с пружинным возвратом использует для этого большую пружину.
• Окружающая среда: Привод должен быть пригоден для работы в месте его расположения. Коррозионностойкий привод клапана для морских платформ изготавливается из специальных материалов. Погружной привод клапана со степенью защиты IP68 может работать даже под водой.

8. Руководства по выбору для конкретного применения

Выбор оптимального привода зависит от конкретной задачи.

• Трубопроводы большой протяженности: Здесь надежность имеет ключевое значение. Для приводов запорных клапанов на магистральных трубопроводах обычно используются приводы, работающие на газе и масле. Электроприводы на солнечных батареях также являются хорошим выбором.
• Кустовые площадки: На небольшой площади расположено большое количество клапанов. Часто используются компактные электрические приводы для монтажа на салазках.
• СПГ и криогенное обслуживание: Сжиженный природный газ (СПГ) очень холодный. Привод должен быть способен работать на холоде. Необходим специальный криогенный привод клапана для работы со сжиженным природным газом.
• Морские и подводные работы: Это самые суровые места. Приводы должны выдерживать воздействие соленой воды и высокого давления. A моторизованный клапан Для выполнения этих обязанностей необходимо.

9. Надежность, техническое обслуживание и стоимость жизненного цикла

Привод должен работать тогда, когда он вам нужен. Надежность - это все.

Хорошие приводы оснащены функциями для проверки их работоспособности. Приводы для тестирования частичного хода клапанов ESD позволяют проверить аварийный клапан, не закрывая его полностью. Это подтверждает его готовность без остановки потока.

Обслуживание - еще один ключевой момент. Привод клапана с низким уровнем обслуживания для удаленных операций экономит много времени и денег.

Приобретая привод, вы должны думать о совокупной стоимости владения (TCO). Это не только цена покупки. Это также стоимость его эксплуатации и ремонта в течение многих лет. Более дешевый привод может обойтись дороже в долгосрочной перспективе, если он часто ломается. Доверие к поставщику, известному своей долгосрочной надежностью, такому как Navarch, может снизить TCO и обеспечить душевное спокойствие.

10. Пошаговый контрольный список спецификаций

Как заказать нужный привод? Выполните следующие действия.

1. Дайте определение клапану и процессу: Что это за клапан (шаровой, затвор и т. д.)? Что находится в трубе? Каковы давление и температура?
2. Подтвердите потребности в безопасности: Нужна ли система ESD? Какова цель SIL? Каким стандартам она должна соответствовать (API 6D, ATEX)?
3. Выберите "Технология" и "Мощность": Выберите тип привода (электрический, пневматический и т. д.). Как вы будете его питать (солнечная батарея, сеть, газ)?
4. Определите интерфейс управления: Как вы будете с ним общаться (SCADA, HART, Modbus)?
5. Проверьте размеры: Проверьте крутящий момент, время хода и действие системы безопасности.
6. Запланируйте тестирование: Убедитесь, что перед установкой устройство будет протестировано должным образом.

Этот процесс гарантирует, что вы получите правильные комплекты приводов, соответствующие стандартам API и ASME. Для сложных проектов разумным выбором будет сотрудничество с партнером, предлагающим полную системную интеграцию и инженерную поддержку, таким как Navarch. Они могут помочь во всем - от одного функция регулирующего клапана до полной автоматизации предприятия.

11. Часто задаваемые вопросы

• Какой тип привода лучше всего подходит для дистанционных трубопроводных запорных клапанов?
  • Это зависит от. Классическим выбором для газовых линий являются приводы "газ-нефть". Электрические приводы клапанов на солнечных батареях для нефтегазовой промышленности становятся очень популярными, потому что они чистые и умные.
• Как выбрать между пневматическими, гидравлическими и электрическими приводами?
  • Подумайте, какая мощность у вас есть. Если у вас есть воздушный инструмент, подойдет пневматический. Если вам нужна огромная сила, подойдет гидравлика. Если у вас есть электричество (или солнце) и вы хотите интеллектуальное управление, лучше всего подойдет электрическое.
• Что означает соответствие стандарту API 6DX для моего комплекта приводов?
  • API 6DX - это стандарт, специально разработанный для приводов, используемых на арматуре API 6D. Это означает, что привод прошел испытания на давление, окружающую среду и функциональность для правильной работы с трубопроводной арматурой.
• Как быстро должен закрываться клапан ESD?
  • Очень быстро! Новое правило PHMSA в США требует, чтобы разрыв сегмента трубопровода был изолирован в течение 40 минут. Привод и клапан должны уложиться в это время. Данные показывают, что RCV закрываются в среднем за 30 минут, что гораздо быстрее, чем ручные клапаны.
• Могут ли дистанционные приводы клапанов питаться исключительно от солнечной энергии?
  • Да. Как видно из примеров, хорошо спроектированная система солнечной энергии с аккумуляторами может надежно питать приводы регулирующих клапанов постоянного тока с помощью солнечных батарей на удаленных нефтегазовых объектах даже при большом количестве пасмурных дней.

Правильно подобранные приводы для дистанционного управления арматурой в нефтегазовой отрасли имеют огромное значение - от обеспечения безопасности работников до защиты нашей планеты. Выбирая проверенную технологию от опытного партнера-производителя, вы не просто покупаете продукт; вы инвестируете в безопасность, надежность и более разумный подход к работе.