Вход пользователя
E-mail:
Пароль:

Применение инновационных разработок при производстве высоконадежной запорной арматуры для нефтегазовой отрасли

28.05.2013

 
 
 
В настоящее время наиболее актуальная задача на рынке нефтегазовой отрасли – это производство технологичной, надежной и безотказной запорной трубопроводной арматуры для нужд топливно-энергетического комплекса, включая добычу, транспортировку и переработку углеводородного сырья. Качественно новый, надежный и безотказный продукт по оптимальной цене – такой сегодня хотят видеть заказчики запорную арматуру, к которой предъявляются достаточно высокие требования. Одно из самых важных – обеспечение мгновенной локализации возможных аварий и нештатных ситуаций. От надежности арматуры в решающей степени зависит безопасность работы технологических систем в широком диапазоне рабочих сред, давлений, температур, условий окружающей среды (сейсмического воздействия, влажности, низких и высоких температур и др.). Актуальность данных требований возрастает и будет повышаться в дальнейшем, поскольку в настоящее время приоритетами для всех крупнейших компаний нефтегазового сектора выступают экологическая безопасность и безопасность людей.

 

Шаровой кран типа LBX

В соответствии с этим перед всей машиностроительной отраслью нефтегазового сектора стоит важный вопрос, какому типу запорной арматуры отдать предпочтение. На сегодняшний день разработаны и широко используются следующие основные типы запорной арматуры: вентили, задвижки, заслонки и шаровые краны. Каждый тип арматуры имеет свои достоинства, но не лишен и недостатков, при этом ни в коем случае нельзя забывать о стоимости таких изделий, затратах как на производство арматуры, так и на последующее обслуживание – сервис и ремонт.
Исторически первыми типами запорной арматуры считаются задвижки и вентили. В наше время их практически единственным достоинством является невысокая стоимость по причине простоты конструкции, технологичности изготовления и повсеместной распространенности производственных мощностей. Однако их эксплуатацию осложняет ряд недостатков. Вентили обладают высоким гидравлическим сопротивлением, их невозможно применять на потоках сильно загрязненных рабочих сред, а также в средах с высокой вязкостью, подача рабочей среды возможна только в одном направлении, обусловленным конструкцией клапана. Задвижки имеют значительные строительные размеры, длительное время перестановки, и, кроме того, полость заслонки содержит застойную зону, в которой обязательно будут скапливаться механические примеси, что требует регулярной разборки и очистки, а в противном случае приводит к потере работоспособности (герметичности). Тем не менее необходимо отметить достоинство, присущее как задвижкам (клиновым), так и вентилям: негерметичную арматуру всегда можно подтянуть, приложив к маховику усилие больше расчетного, тем самым избежав нештатной ситуации, осложненной протечкой.
Поворотные заслонки в силу своих конструктивных особенностей пригодны для эксплуатации в небольшом интервале температур и при невысоком давлении.
Во второй половине прошлого века широкое распространение получили шаровые краны. Данный тип запорной арматуры продолжает совершенствоваться, что способствует его применению практически во всех отраслях и вытеснению традиционных клиновых задвижек и клапанов. Расширению производства шаровых кранов способствовало также повсеместное внедрение автоматизации механической обработки и появление новых уплотнительных материалов (сначала фторопласта, затем полиуретанов, полиэфиркетонов и т. д.)
К преимуществам шаровых кранов относят высокую герметичность, простоту конструкции, быстродействие, удобство монтажа, низкую стоимость обслуживания, малое гидравлическое сопротивление и отсутствие застойных зон. При потере герметичности есть возможность закачки уплотнительной жидкости – аварийное уплотнение.
К основным недостаткам можно отнести более высокую стоимость, и, как правило, невозможность ремонта вне условий завода-изготовителя. Существенным недостатком является неработоспособность шаровых кранов при температуре выше 200 0С – в данном случае ведущая роль по-прежнему остается за клиновыми задвижками.
Резюмируя, можно сформулировать конструктивные требования, помимо надежности и безотказности, которым должна отвечать современная запорная арматура. Это полный проход, дублирующий проход трубы, что обеспечивает минимальное гидродинамическое сопротивление и ламинарный режим потока, если это требуется; отсутствие застойных зон, которые затрудняют закрытие и приводят к преждевременному выходу арматуры из строя. Это возможность разборки для проведения ремонтных работ без демонтажа из трубопровода, что особенно актуально для приварной арматуры. Это минимальный износ запорного органа при эксплуатации, а также возможность эксплуатации арматуры при частично изношенных полимерных вставках седел с сохранением герметичности затвора.
Как видно из вышесказанного, ни один из существующих классических видов запорной арматуры не может удовлетворять одновременно всем требованиям эффективной и безопасной эксплуатации, поэтому усилия многих ведущих конструкторов в области арматуростроения направлены на создание изделия, которое сочетало бы в себе положительные стороны нескольких типов арматуры.
Усилиями специалистов фирмы LOG Valve Kft (Венгрия) была разработана совершенно новая инновационная конструкция изделия комбинированного типа, представляющего собой гибрид шаровых кранов и клиновых задвижек, – шаровой кран типа LBX.
Шаровой кран типа LBX предназначен для применения в качестве запорной арматуры для перекрытия потоков жидких и газообразных сред в широком диапазоне рабочих давлений – от 0 до 420 кгс/см2.
 

Основные узлы крана LBX:
шток с направляющим узлом, распорный узел, цапфа

 
Конструктивно приводная часть крана представляет собой модифицированный узел клиновой задвижки, в которой ходовая гайка вызывает вертикальное движение штока, а запорная часть – это шаровой кран с разъемным запорным органом (шар состоит из двух полусфер).
В открытом положении (шток в верхней мертвой точке) осевая линия прохода шара сов­падает с осевой линией трубопровода, обес­печивая полный проход для среды, а также запуска устройств для диагностики и очистки трубы. При вращении маховика из начального положения направляющие шпильки в канавках штока вынуждают его повернуться на 900. При этом шпильки распорного узла движутся в параллельной области направляющих, полусферы шара сомкнуты. Вращение происходит без трения шара о седла. В закрытом положении осевая линия прохода шара расположена перпендикулярно осевой линии трубопровода, полусферы шара сомкнуты, между шаром и седлами имеется зазор. 
 

 Работа крана LBX

Дальнейшее вращение маховика опускает шток и приводит к заходу шпилек распорного узла в непараллельную область направляющих. При этом шпильки расходятся и вынуждают полусферы запорного элемента герметично прижаться к седлам. Прилагаемые при этом усилия незначительны, поскольку запирающая конструкция представляет собой рычаг с опорой в цапфе и приложением усилия в области верхней подвижной точки. Запирание среды при этом происходит с обеих сторон крана, что, несомненно, является важным достоинством данной арматуры.
 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Корпус
2. Фланцевое присоединение
3. Крышка
4. Шпиндель
5. Затвор
6. Уплотнительное кольцо
7. Приводная головка
8. Уплотнение сальника
9. Шпилька
10. Гайка

 
В важном преимуществе крана LBX по сравнению с традиционными шаровыми кранами можно убедиться, проанализировав обратный процесс – его открытие. При движении штока вверх сначала происходит смыкание полусфер шара в положении «закрыто», сам шар при этом остается неподвижным относительно седел. В возникающие при этом кольцевые зазоры между шаром и седлами смываются возможные накопления твердых примесей среды. Поворот из положения «закрыто» в положение «открыто» также осуществляется без трения шара о седла. В классических шаровых кранах, напротив, трение постоянно, и именно оно приводит к истиранию запорного элемента (шар – седло), резко усугубляемому наличием в транспортируемой среде твердых примесей, которые неизбежны при добыче, транспортировке и каталитической переработке углеводородного сырья.
Рассматриваемая конструкция, таким образом, сочетает в одном достоинства различных классических изделий, что обусловливает широкий диапазон их применения. Перемещение затвора относительно седел без трения придает изделию долговечность, а также возможность безопасной эксплуатации со средами, содержащими значительные количества механических примесей. По этой же причине крутящие моменты открытия и закрытия невелики, что дает возможность использования приводов с небольшими крутящими моментами, а, соответственно, недорогими. Двустороннее перекрытие позволяет использовать данные шаровые краны в трубопроводных системах с переменным направлением технологических потоков.
Шаровые краны LBX прошли успешные испытания и эксплуатируются в условиях Ямбургского НГКМ на дренажных линиях с высоким содержанием механических примесей. Осуществлена поставка кранов на Киринское НГКМ в рамках проекта «Сахалин-3».
 
LOG VALVE Kft.
E-mail: valve@log.hu

 

Якутия, Сибэкспосервис
НГК
Сибэкспосервис, Нижневартовск
Уренгой
ПРомВолга
Ценовой и конъюнктурный бюллетень "Нефтегазовое оборудование"
тел.: (499) 154-4353