کاربرد شیرهای صنعتی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

   بطور کلی شیرهای صنعتی که بخش مهمی از تجهیزات صنایع نفت و گاز را تشکیل می‌دهند  برای مهار کردن جریان و فشار سیالات به کار می‌روند و وظایف اصلی شیرهای صنعتی، قطع و وصل کامل جریان مایعات و گازها، تنظیم عبور مقدار سیال مورد نیاز، جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده، کنترل و ایمن نگه‌داشتن دستگاه‌های تحت فشار می‌باشد لذا با مطرح نمودن توضیحاتی در این زمینه به کاربرد شیرهای صنعتی در صنایع نفت و گاز می‌پردازیم.

انواع مختلف شیرهای صنعتی

شیرهای صنعتی عموما به سه دسته تقسیم می‌شوند:

1. شیرهای دستی که با نیروی انسانی کار می‌کنند (Manual Valves)

2. شیرهای خودکار که با نیروی هوا، مایعات و گازهای کنترل شونده کار می‌کنند (Control Valves)

3. شیرهای خودکار که با نیروی برق کار می‌کنند (Electric Motor Operated Valves)

همچنین (Solenoid Valves) که با توجه به کاربردهای مختلف شیرهای صنعتی، انواع زیاد و متنوعی ساخته شده است که هر کدام زمینه و کاربرد خاص خود را دارا می‌باشد.

جنس شیرها و موارد استفاده آن

1. شیرهای پولیکا که از مواد P.V.C. ساخته شده و بیشتر روی لوله‌های پولیکا نصب می‌شوند. (Poly Vinil Chloride).

2. شیرهای شیشه‌ایی که از جنس شیشه می‌باشند و بیشتر در آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3. شیرهای برنجی (آلیاژ مس و روی) که برای آب و مواد نفتی با فشار و دمای کم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

4. شیرهای برنزی ( آلیاژ مس و قلع) که برای آب و محلول‌های نمک‌دار و مواد نفتی با فشار و دمای نسبتا کم (حدود 300 درجه سانتیگراد و 350 پوند فشار بر اینچ مربع) بکار برده می‌شوند.

5. شیرهای چدنی که برای آب و مواد نفتی با دمای کمتر از 350 درجه سانتیگراد مناسب بوده و بیشتر بصورت مخلوطی شکل ساخته می‌شوند (مانند شیرهای سماور).

6. شیرهای فولادی که با آلیاژهای مختلف ساخته شده و بیشتر برای کنترل انواع مواد نفتی، گازها، بخار و آب با فشار و دمای زیاد بکار برده می‌شوند. مانند کنترل ولوها.

طرز انتخاب صحیح شیرهای صنعتی مورد نیاز در صنایع نفت و گاز

با توجه به مشخصات سیال باید شیری را انتخاب کرد که بتواند در مقابل سائیدگی (Erosion) و خورندگی (Corosion) و سایر مشخصات سیال مقاومت کند.

سیال‌ها به انواع مختلف گاز، بخار، مایع تقسیم می‌شوند و درجه دورانی، حجم، غلظت، سرعت، فشار، درجه حرارت و بالاخره سایر مشخصات سیال و همچنین جنس قطعات شیر انتخاب شده می‌تواند مشکلی ایجاد کند.

عواملی که بر انتخاب شیر صنعتی مورد نیاز در نظر گرفته می‌شود شرح داده می‌شود:

چند پارامتر اساسی در خصوص انتخاب شیرهای صنعتی بسیار حائز اهمیت می‌باشد که به شرح زیر به توضیحات بیشتری در این رمینه می‌پردازیم:

1. نقشه لوله کشی

2. نوع کاری که شیر صنعتی باید انجام دهد.

3. حجم شیر صنعتی مربوطه

4. درجه حرارت و فشار

5. مواد سازنده شیرهای صنعتی

6. سیستم به کار اندازی شیر

یکی از مسائلی که در انتخاب شیرهای صنعتی موثر است سیستم محرکه یا (Unite Actuating) می‌باشد و سیستم محرکه ممکن است مکانیکی، هیدرولیکی و یا بوسیله برق یا هوا باشد.

ابتدای‌ترین وسیله محرک بوسیله دست می‌باشد که با کمک دسته یا پیچ بطور مستقیم یا غیر مستقیم روی شیرهای صنعتی عمل می‌کند.

محرک (Actuator) قسمتی از شیر خودکار است که فرمان‌های دریافتی از سیستم محرکه را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و موجب باز و بسته شدن شیر می‌شود. فرمان‌های برقی بعلت گرانی دستگاه‌ها زیاد معمول نیستند و از فرمان‌های هیدرولیکی موقعی استفاده می‌شود که یا دسترسی به هوای خشک و فشرده نباشد و یا اینکه درجه حرارت محیط آنقدر پائین باشد که آب موجود در هوا یخ بزند و منجر به مسدود شدن مسیرهای موین هوا گردد، ولی بطور کلی فرمان‌های هوایی بیشتر از دو نوع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا با دستگاه خشک‌کننده هوا ” Air dryer” می‌توان هوا را به حد کافی خشک کرد که آب موجود در هوا یخ نزند. محرک‌ها انواع مختلفی دارند که معروفترین آنها عبارتند از:

1. محرک دیافراگمی ” Diaphragm Actuator “

2. محرک پیستونی “Piston Actuator “

3. محرک دستی ” Manual Actuator “

در خصوص انواع محرک‌ها بطور جامع در مراحل آتی توضیحات بیشتری ارائه خواهد گردید.

دستگاه محرکه شیرهای خودکار

دستگاه‌های محرکه برای شیر خودکار ” Operation Automation” و شیرهای فرمان از راه دور ” Remote Operation – Automatic ” چه در مورد شیرهای بزرگ یا شیرهای کوچک که قطر ورودی شیر در حدود 4/1 اینچ می‌باشد) ساخته شده است و این دستگاه‌ها توسط متخصصین کار آزموده همراه شیر نصب می‌گردد سیستم محرکه شیر بطور کلی باعث حرکت خطی یا دورانی (بطور ساده یا مرکب) می‌شود که می‌توان این حرکات را به کمک وسایل مکانیکی به یکدیگر تبدیل کرد.

انواع مختلف دستگاه محرکه (اعم از ساده یا پیچیده) با کمک نیروی هوای فشرده یا آب یا الکتریسیته با استفاده از دو نیروی مختلف با در کنترل، سیستم محرکه شیر بکار می‌رود.

هوای فشرده با کمک دیافراگم و فنر یا با استفاده از پیستون به شرح زیر برای حرکت ساده به کار می‌رود.

1. در مورد استفاده از دیافراگم و فنر: شیر دیافراگمی مجهز به یک دیافراگم می‌باشد که از جنس لاستیک و در داخل بدنه قرار دارد هوای فشرده روی دیافراگم فشار آورده و متعاقبا باعث فشرده شدن فنر و حرکت ساقه می‌شود. با تعویض فنر می‌توان با همان شرایط قبلی فشار و حرکت جدیدی روی ساقه بدست آورد.

2- در مورد استفاده از پیستون: طرز کار دستگاه بدین ترتیب است که فشار هوا در هر طرف روی پیستونی که در سیلندر حرکت می‌کند وارد شده که متعاقبا باعث حرکت ساقه می‌شود با نصب دستگاهی به نام ” پاسیونر” می‌توان راندمان دستگاه را بالا برد محرک‌های هیدرولیکی بواسطه قدرت زیادی که دارند می‌توانند در مورد ساقه‌هایی که وزن سنگینی دارند مورد استفاده قرار گیرند.

محرک‌های برقی برای کنترل دستگاه از راه دور بکار می‌روند. در این مورد شیرهای صنعتی با محرک دستی نیز مجهز است که در صورت نبودن برق، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

الف – ارائه خدمات به دكل هاي حفاري :
در طول حفاري يك چاه جديد گروه عملياتي سرچاهي در سه الي چهار مرحله به درخواست كارفرما در محل حاضر شده و ارائه خدمات مي نمايد كه شامل

1. عمليات جداره گذاري و نصب ماسوره مبنا ” 20 ( براي بعضي از كارخانه هاي سازنده )
2. عمليات جداره گذاري 8/3 13 و نصب ماسوره سر لوله جداري
3. عمليات جداره گذاري 8/5 9 و نصب ماسوره سرلوله مغزي
4. عمليات تكميل چاه

در كليه خدمات سرچاهي كارشناس مربوطه وسايل و تجهيزات موجود را ابتدا بررسي و انطباق آنها را با استانداردهاي مورد تائيد شركت ملي نفت ايران , مورد بررسي قرار داده و موارد عدم انطباق را به نماينده كارفرما گزارش مي نمايد .

در عمليات هاي جداره گذاري نصب نگهدارنده لوله هاي جداري و آزمايش فشارآن بريدن لوله جداري به ارتفاع مناسب سپس نصب ماسوره بعدي و Pack كردن آكند ها( P Seal ) و آزمايش فشار آنها مهمترين و ظيفه گروه خدمات سرچاهي مي باشد.

ب- ارائه خدمات به دكل هاي تعميراتي
در طول تعمير يك چاه توسط دكل تعميراتي گروه خدمات سرچاهي در دو الي سه مرحله به درخواست كارفرما به ارائه خدمات به شرح ذيل مي پردازد .

1.    هنگام شروع به كار دكل تعميراتي گروه در محل حاضر شده و اقدامات و بررسي هاي لازم را با رعايت كليه نكات ايمني و فني انجام مي دهد .

2.    در صورتي كه تعويض ماسوره در برنامه تعمير چاه موجود باشد عمليات تعويض ماسوره سرلوله مغزي يا جداري يا هر دو انجام مي گيرد .

3.    عمليات تكميل تاج چاه
در عمليات تكميل تاج چاه قرار دادن آويزه لوله هاي مغزي (Tubing Hanger) درون سر لوله مغزي( Tubing Head Spool) و همچنين نصب مسدود كننده درون آن و پس از برداشتن شيرهاي فور انگير نصب شير آلات تاج چاه و آزمايش فشار آانها و نهايتاً خارج كردن مسدود كننده از اهم مسؤليت هاي گروه خدمات سرچاهي مي باشد.
ج- ارائه خدمات به چاههاي بهره برداري :
در مواردي كه چاههاي در حال بهره برداري نياز تعمير در هر قسمتي از تجهيزات سرچاهي شامل ماسوره ها و شيرهاي جانبي و شيرهاي كنترل كننده چاه و غيره داشته باشد در محل چاه حاضر شده و با رعايت نكات ايمني وقتي اقدام به رفع اشكال مي نمايد .
د- تعمير وسايل و تجهيزات سرچاهي
در صورتي كه وسايل و تجهيزات سرچاهي نياز به تعمير اساسي داشته باشند اين كار در محل كارگاه آزمايش انجام مي گيرد بدين ترتيب كه قطعات معيوب تعميرويا تعويض و سپس از آزمايش فشار مي شوند.

شيرها ( (VALVEدر صنعت نفت
شيرها وسائلي هستند كه در صنايع نفت و گاز، لوله كشي آب و ساير موارد مشابه، به منظور كنترل، شروع يا توقف حركت سيالات يعني مايعات و گازها در لوله ها، مخازن، برجهاي تفكيك، تلمبه و كمپرسور بكار مي روند.
كاربرد كلي شيرها
1-شير دروازه اي (كاملاً باز يا بسته) GATE VALVE (ON AND OFF FLOW)
2- شير توپي (كاملاً باز يا بسته) BELL VALVE (ON AND OFF FLOW)
3-شير پلاك دار (كاملاً باز يا بسته) PLUG VALVE (ON AND OFF FLOW)
4-شير سوزني (نيم باز يا كند كننده جريان) NEEDLE VALVE (THROTTLING FLOW)
5-شير كروي (نيم باز يا كند كننده جريان) GLOBE VALVE (THROTTLING FLOW)
6-شير پروانه‌اي (نيم باز يا كندكننده جريان) BUTTERFLY VALVE (THROTTLING FLOW) 7-شير يكطرفه (جلوگيري از برگشت جريان) CHECK VALVE (PREVENT BACK FLOW)
8-شير ايمني SAFETY OR RELIEF VALVE