راهنمای انتخاب شیرآلات صنعت نفت و گاز منتشر شد

تصور کنید خطوط لوله نفت و گاز را بدون کنترل دقیق شیرها - آنها شبیه رگ‌های خونی کنترل‌نشده خواهند بود و حمل و نقل ایمن و کارآمد انرژی را غیرممکن می‌سازند. در زیرساخت‌های وسیع صنعت نفت، شیرها به عنوان اجزای ضروری عمل می‌کنند و به عنوان «کلیدها» و «تنظیم‌کننده‌ها»ی خطوط لوله عمل می‌کنند تا از تحویل ایمن و کارآمد نفت خام، گاز طبیعی و سایر منابع انرژی اطمینان حاصل شود.

شیرها دستگاه‌های مکانیکی هستند که برای کنترل سرعت جریان، فشار و جهت سیالات (هم مایعات و هم گازها) در داخل خطوط لوله طراحی شده‌اند. عملکرد اساسی آنها شامل تنظیم ناحیه جریان داخلی برای تنظیم حرکت سیال است. در صنعت نفت و گاز، شیرها چندین عملکرد حیاتی را انجام می‌دهند:

• کنترل روشن/خاموش: شیرها می‌توانند خطوط لوله را به طور کامل باز یا بسته کنند تا جریان سیال را شروع یا متوقف کنند.
• تنظیم جریان: با تنظیم باز شدن شیر، اپراتورها می‌توانند سرعت جریان خط لوله را به طور دقیق کنترل کنند.
• مدیریت فشار: شیرها می‌توانند فشار خط لوله را کاهش یا تثبیت کنند تا نیازهای مختلف فرآیند را برآورده کنند.
• کنترل جهت: شیرها می‌توانند جهت سیال را تغییر دهند تا بین مسیرهای مختلف خط لوله جابجا شوند.
• حفاظت ایمنی: شیرهای تخصصی (مانند شیرهای ایمنی) به طور خودکار فشار را در هنگام افزایش غیرعادی آزاد می‌کنند تا از خطوط لوله و تجهیزات محافظت کنند.

با توجه به شرایط عملیاتی متنوع در صنعت نفت - از جمله فشار بالا، دماهای شدید و محیط‌های خورنده - انتخاب انواع شیر مناسب برای کاربردهای خاص بسیار مهم است. هر نوع شیر دارای ویژگی‌های ساختاری، مزایای عملکردی و کاربردهای مناسب منحصر به فردی است. در زیر هفت نوع شیر رایج مورد استفاده در عملیات نفت و گاز را بررسی می‌کنیم.

شیرهای دروازه‌ای در میان پرکاربردترین شیرها در عملیات نفتی قرار دارند. آنها با بالا یا پایین آوردن یک دروازه (یک صفحه تخت عمود بر مسیر جریان) برای کنترل حرکت سیال عمل می‌کنند. هنگامی که کاملاً باز می‌شود، شیر جریان بدون مانع با حداقل افت فشار را فراهم می‌کند و آن را برای کاربردهای کاملاً باز یا بسته ایده‌آل می‌کند.

• مزایا:
  • مقاومت جریان کم با حداقل افت فشار در هنگام باز شدن کامل
  • ساختار ساده با نگهداری آسان
  • قابلیت آب‌بندی دو جهته عالی
• معایب:
  • برای تنظیم جریان نامناسب است، مستعد لرزش و صدا است
  • عملکرد باز/بسته شدن آهسته
  • سطوح آب‌بندی مستعد سایش
• کاربردها:
  • خطوط لوله نفت و گاز که نیاز به عملکرد باز/بسته کامل دارند
  • سیستم‌های مدیریت کننده سیالات بدون ذرات

شیرهای کروی جریان را از طریق حرکت عمودی یک دیسک مانند پلاگین کنترل می‌کنند. سطح آب‌بندی بین دیسک و نشیمنگاه عمود بر مسیر جریان قرار دارد و تغییرات جهت سیال را مجبور می‌کند که مقاومت جریان بالاتری ایجاد می‌کند. این شیرها در کاربردهایی که نیاز به عملکرد مکرر یا تنظیم جریان دارند، عالی هستند.

• مزایا:
  • قابلیت تنظیم جریان موثر
  • عملکرد آب‌بندی برتر
  • ضربه عملکرد کوتاه
• معایب:
  • مقاومت جریان بالا با افت فشار قابل توجه
  • ساختار پیچیده با نگهداری دشوار
  • برای سیالات با ویسکوزیته بالا نامناسب است
• کاربردها:
  • خطوط لوله تنظیم شده با جریان مانند آب تغذیه دیگ بخار و خطوط بخار
  • کاربردهایی که نیاز به یکپارچگی آب‌بندی بالا دارند

شیرهای یک‌طرفه به طور خودکار برای جلوگیری از جریان برگشتی عمل می‌کنند. فشار سیال دیسک شیر را باز می‌کند، در حالی که جریان معکوس آن را به طور خودکار می‌بندد. این شیرهای خودکار دارای طراحی ساده و قابل اعتمادی هستند که نیازی به مداخله دستی ندارند.

• مزایا:
  • عملکرد خودکار بدون کنترل دستی
  • ساختار ساده و بسیار قابل اعتماد
  • جلوگیری موثر از جریان برگشتی
• معایب:
  • فقط جریان یک‌طرفه را مجاز می‌کند
  • افت فشار باز شدن قابل توجه
  • برای جریان‌های ضربانی نامناسب است
• کاربردها:
  • خطوط تخلیه پمپ/کمپرسور که نیاز به جلوگیری از جریان برگشتی دارند
  • سیستم‌های تامین آب ساختمان‌های مرتفع

شیرهای پلاگ شامل یک پلاگ استوانه‌ای با یک گذرگاه جریان هستند که برای کنترل حرکت سیال می‌چرخد. هم‌ترازی گذرگاه با خط لوله، شیر را باز می‌کند، در حالی که چرخش 90 درجه آن را می‌بندد. این شیرها ساختارهای ساده‌ای با مقاومت جریان کم ارائه می‌دهند که برای کاربردهای عملیات سریع ایده‌آل هستند.

• مزایا:
  • طراحی ساده با عملکرد سریع
  • مقاومت جریان کم
  • مناسب برای سیالات با ویسکوزیته بالا
• معایب:
  • عملکرد آب‌بندی ضعیف با پتانسیل نشتی
  • اصطکاک بالا که نیاز به گشتاور عملیاتی قابل توجهی دارد
  • برای تنظیم جریان نامناسب است
• کاربردها:
  • الزامات عملیات سریع مانند خطوط گاز سوخت
  • حمل و نقل سیالات با ویسکوزیته بالا

شیرهای توپی دارای یک عنصر بسته شدن کروی با یک گذرگاه جریان هستند که برای کنترل حرکت سیال می‌چرخد. هم‌ترازی گذرگاه با خط لوله، شیر را باز می‌کند، در حالی که چرخش 90 درجه آن را می‌بندد. این شیرها آب‌بندی عالی، مقاومت جریان کم و عملکرد آسان را برای کاربردهای فشار بالا/دمای بالا فراهم می‌کنند.

• مزایا:
  • آب‌بندی برتر با حداقل نشتی
  • مقاومت جریان کم با حداقل افت فشار
  • عملکرد آسان با باز/بسته شدن سریع
  • مناسب برای شرایط فشار و دمای بالا
• معایب:
  • برای تنظیم جریان نامناسب است
  • هزینه بالاتر
  • برای سیالات حاوی ذرات نامناسب است
• کاربردها:
  • کاربردهای فشار بالا/دمای بالا مانند انتقال گاز طبیعی و فرآیندهای پتروشیمی
  • کاربردهایی که نیاز به یکپارچگی آب‌بندی بالا دارند

شیرهای پروانه‌ای جریان را از طریق چرخش یک عنصر بسته شدن دیسک‌شکل کنترل می‌کنند. هم‌ترازی موازی با مسیر جریان، شیر را باز می‌کند، در حالی که هم‌ترازی عمود بر آن را می‌بندد. این شیرها طراحی‌های فشرده و سبکی را با هزینه‌های کمتر ارائه می‌دهند که برای خطوط لوله با قطر بزرگ ایده‌آل هستند.

• مزایا:
  • ساختار ساده، فشرده و سبک وزن
  • راه حل مقرون به صرفه
  • مناسب برای خطوط لوله با قطر بزرگ
• معایب:
  • عملکرد آب‌بندی ضعیف با پتانسیل نشتی
  • مقاومت جریان قابل توجه
  • برای کاربردهای فشار بالا نامناسب است
• کاربردها:
  • سیستم‌های کم فشار با قطر بزرگ مانند سیستم‌های تامین/زهکشی آب و سیستم‌های آب خنک‌کننده

شیرهای قطع اضطراری به عنوان دستگاه‌های ایمنی عمل می‌کنند که به سرعت جریان سیال را در مواقع اضطراری جدا می‌کنند تا از بروز حوادث جلوگیری شود. این شیرها که معمولاً در بالادست تجهیزات حیاتی مانند رگولاتورهای فشار نصب می‌شوند، به طور خودکار زمانی که فشار از نقاط تنظیم شده فراتر رود، بسته می‌شوند و برای باز شدن مجدد نیاز به تنظیم مجدد دستی دارند.

• مزایا:
  • حفاظت ایمنی قابل اعتماد در برابر حوادث
  • عملکرد خودکار بدون مداخله انسانی
• معایب:
  • نیاز به تنظیم مجدد دستی
  • ساختار پیچیده با هزینه بالاتر
• کاربردها:
  • مکان‌های بالقوه خطرناک مانند ایستگاه‌های تنظیم فشار گاز و تأسیسات پتروشیمی

انتخاب صحیح شیر برای عملیات ایمن و کارآمد نفت حیاتی است. عوامل کلیدی عبارتند از:

• ویژگی‌های سیال: سیالات مختلف به مواد و قابلیت‌های آب‌بندی خاصی نیاز دارند (به عنوان مثال، مواد مقاوم در برابر خوردگی برای سیالات تهاجمی)
• فشار/دمای عملیاتی: شیرها باید حداکثر سیستم را برای هر دو پارامتر تحمل کنند
• الزامات جریان: انواع شیر مناسب را برای تنظیم جریان مورد نیاز یا کنترل روشن/خاموش انتخاب کنید
• ابعاد خط لوله: اندازه شیر باید با اندازه خط لوله اتصال مطابقت داشته باشد
• روش عملیات: بر اساس نیازها، از بین محرک‌های دستی، الکتریکی، پنوماتیکی یا هیدرولیکی انتخاب کنید
• الزامات ایمنی: مکان‌های خطرناک نیازمند ویژگی‌های ایمنی مانند قابلیت قطع اضطراری هستند
• هزینه: در حالی که الزامات عملکرد را برآورده می‌کنید، عوامل اقتصادی را در نظر بگیرید

شیرها اجزای ضروری در زیرساخت‌های نفتی هستند که انواع متعددی عملکردهای تخصصی را انجام می‌دهند. انتخاب صحیح مستلزم ارزیابی جامع خواص سیال، شرایط عملیاتی، الزامات جریان، مشخصات خط لوله، روش‌های عملیات، نیازهای ایمنی و ملاحظات هزینه است. درک انواع مختلف شیرها و کاربردهای آنها به اطمینان از عملیات ایمن و کارآمد نفت و گاز کمک می‌کند.