그만큼 초크 밸브 스로틀 밸브 또는 초크 밸브라고도하는 것은 석유 및 가스 산업 및 기타 고압 유체 시스템의 주요 제어 장치입니다. 이의 핵심 기능은 특히 고압 차이, 고체 입자 또는 가스-액체 다상 흐름의 가혹한 작업 조건 하에서 유체의 흐름과 압력을 정확하게 제어하는 것입니다.
1. 초크 밸브의 핵심 기능과 목적
제어 웰 헤드 압력 : 이것은 가장 중요한 기능입니다. 석유 및 가스 우물 생산의 초기 단계 또는 고압 우물에서 바닥 구멍 압력은 다운 스트림 처리 시스템의 공차보다 훨씬 높습니다. 초크 밸브는 다운 스트림 파이프 라인, 분리기 및 기타 장비를 보호하기 위해 조정 가능한 저항 (압력 강하)을 생성하여 유체 압력을 안전한 작동 범위로 줄입니다.
생산 조정 : 밸브 개구부 (스로틀 링 영역)를 변경하여 오일 및 가스 우물 또는 파이프 라인의 부피 흐름이 정확하게 제어되어 생산 할당 목표 또는 테스트 요구 사항을 달성합니다.
캐비테이션/플래시 방지 : 특정 작업 조건 (예 : 액체 기화로 이어지는 갑작스런 압력 강하)에서 적절하게 설계된 초크 밸브 (예 : 다단계 조절)는 압력 강하 속도를 늦추고 밸브의 파괴 캐비테이션 및 침식을 줄이거 나 제거 할 수 있습니다.
잘 제어 안전 : 시추, 완료 및 잘 수리 작업에서 조절 가능한 초크 밸브는 블로우 아웃 예방 장치 그룹의 핵심 구성 요소이며, 잘 킬링 작업을 구현하고, 우물 차기 또는 블로우 아웃을 제어하는 데 사용되며, 안전을 잘 통제하기위한 마지막 장벽 중 하나입니다.
흐름 보증 : 흐름 제어는 수화물 형성, 왁스 증착 또는 스케일링과 같은 문제를 늦추는 데 도움이됩니다.
테스트 및 계량 : 생산 테스트 또는 유량 계량 중에 안정적인 역 압력 및 흐름 조건을 제공합니다.
2. 초크 밸브의 주요 유형
구조 및 조정 방법에 따라 주로 두 가지 범주로 나뉩니다.
고정 초크 밸브 (고정 초크)
원리 : 조정 불가능한 스로틀 링 요소가 내부에 설치됩니다 (일반적으로 정확한 드릴링 크기의 세라믹 또는 카바이드 부싱 - Bean).
특징:
단순한 구조, 내구성 및 상대적으로 저렴한 비용.
강한 침식 저항 (특히 세라믹 또는 탄화물 부싱).
흐름/압력 제어가 고정되어 있습니다. 변경 해야하는 경우 스로틀 부싱을 다른 조리개로 교체하기 위해 기계를 중지해야합니다.
응용 프로그램 : 주로 장기 안정 흐름/압력이 필요한 상황에서 또는 조정 가능한 초크 밸브를위한 백업/보조 스로틀 링 요소로 사용됩니다. 또한 테스트 프로세스에서 일반적으로 사용됩니다.
조절 가능한 초크 밸브 (조정 가능 / 가변 초크)
원리 : 밸브 코어와 밸브 시트 사이의 개구부 (스로틀 링 영역)는 외부 작동 메커니즘 (수동, 유압, 공압 또는 전기)을 통해 지속적으로 조정되어 흐름 및 압력 강하를 변경합니다.
핵심 구조 (공통 유형) :
바늘 밸브 타입 : 원뿔형 바늘 밸브 (바늘)가 일치하는 밸브 시트 (시트) 구멍에 삽입되고 바늘 밸브의 축 이동은 환형 조절 영역을 변화시킵니다. 높은 정밀도, 깨끗한 액체에 적합합니다.
케이지 타입/멀티 홀 타입 : 밸브 코어 (플런저 타입 또는 슬리브 타입)는 흐름 영역을 변경하기 위해 특수 구멍이있는 케이지 (케이지)로 이동합니다. 케이지의 구멍 설계 (크기, 모양, 숫자 분포)는 흐름 특성을 최적화하고 노이즈, 캐비테이션 및 침식을 줄일 수 있습니다. 가장 널리 사용됩니다.
게이트/나이프 게이트 유형 : 게이트 밸브와 유사하지만 특별히 설계된 최첨단을 사용하면 고체 입자를 포함하는 슬러리에서 컷오프 및 스로틀 링 기능을 제공 할 수 있습니다.
특징:
작동 중에 흐름과 압력을 지속적이고 미세하게 조정하고 빠르게 반응 할 수 있습니다.
높은 수준의 자동화, 제어 시스템 (예 : SCADA, DCS)에 쉽게 통합 할 수 있습니다.
구조는 비교적 복잡하고 비용이 높으며 마모에 더 민감합니다 (정기 유지 보수가 필요합니다).
드라이브 모드 :
매뉴얼 : 핸드 휠 및 기어 박스로 작동합니다. 간단하고 신뢰할 수있는 저렴한 비용, 드물게 조정 또는 대기에 적합합니다.
유압/공압 : 유압 오일 또는 압축 공기를 사용하여 액추에이터를 구동하십시오. 원격 또는 가혹한 환경에 적합한 강력한 추력, 폭발 방지, 제공하십시오. 가장 흔합니다.
전기 : 액추에이터는 모터에 의해 구동됩니다. 높은 제어 정확도, 편리한 신호 전송, 폭발 방지 및 신뢰성을 고려해야합니다.
3. 주요 디자인 기능 및 도전
초크 밸브는 극한 조건에서 작동하며 디자인은 다음과 같은 과제를 해결해야합니다.
침식 저항 :
주요 구성 요소의 경화 : 밸브 코어의 표면 경화, 밸브 시트 및 케이지 (예 : 텅스텐 카바이드 스프레이, 질화 및 스텔리트 합금의 표면).
슈퍼 하드 재료의 선택 : 세라믹 (알루미나, 실리콘 카바이드), 텅스텐 카바이드 합금 부싱 또는 구성 요소.
흐름 채널 최적화 : 스로틀 링 영역을 통해 유체를 매끄럽게 안내하여 난기류와 직접적인 충격을 피하십시오.
캐비테이션 저항 :
다단계 압력 감소 : 단일 포인트 압력이 액체 증기 압력 아래로 떨어지는 것을 방지하기 위해 다중 직렬 연결된 작은 압력 강하 단계 (다단 무대 조절 케이지)의 총 압력 강하를 분산시킵니다.
캐비테이션 저항 케이지 설계 : 특수 구멍 유형 (예 : 미로 타입)은 고압 챔버에서 기포 붕괴를 촉진하여 금속 표면에 직접적인 영향을 줄입니다.
재료 선택 : 하드 재료는 캐비테이션 손상에 더 저항력이 있습니다.
밀봉 :
금속-금속 밀봉 : 밸브 코어 및 밸브 시트는 하드 합금으로 만들어져 압력 차이가 높은 안정적인 밀봉과 긴 수명을 보장합니다. 메인 씰 유형.
보조 씰 : 밸브 스템 포장 (예 : 흑연, PTFE)은 외부 누출을 방지합니다. API 6A 밸브에는 엄격한 밀봉 레벨 (예 : PR2, PR2F)이 필요합니다.
운영력 및 제어 :
균형 잡힌 설계 : 밸브 작동에 필요한 추력/토크를 줄입니다 (특히 대규모 고압 차동 밸브의 경우).
액추에이터 선택 : 정확하고 신뢰할 수있는 위치를 보장하기 위해 유체 힘과 마찰을 극복하기에 충분한 추력.
4. 일반적인 응용 프로그램 시나리오
석유 및 가스 생산 :
유정, 가스 우물 및 응축수 가스 우물의 웰 헤드 조절 (제어 웰 헤드 압력 및 조정 생산).
분리기 입구 압력 제어 테스트.
물 주입/가스 주입 우물 흐름 제어.
인공 리프트 (가스 리프트) 시스템의 가스 부피 제어.
시추 및 완료 :
BOP 코어 구성 요소, 잘 죽이고 조절하는 데 사용됩니다.
드릴링 및 완료 유체 (MUD) 순환 시스템의 흐름/압력 제어.
형성 시험 중 흐름 및 압력 제어 (DST).
기타 산업 :
화학 식물 및 발전소의 고압 증기 시스템.
광산의 슬러리 파이프 라인.
고압 워터 제트 시스템.
5. 선택을위한 주요 고려 사항
올바른 초크 밸브를 선택하는 것은 중요하며 다음의 평가가 필요합니다.
유체 특성 : 오일, 가스, 물, 다상 흐름, 모래 함량, HATS/CO₂ 함량 (재료 요구 사항), 온도, 점도.
작동 매개 변수 :
상류 압력 (P1)
하류 압력 (P2)
예상 압력 강하 (ΔP = P1 -P2) - 가장 중요한 매개 변수
최대/최소 흐름 (Q)
유체 온도
기능 요구 사항 : 압력, 흐름 또는 둘 다를 제어하는 주요 목적입니까? 빈번한 조정이 필요합니까? 자동 제어가 필요합니까?
크기 및 연결 방법 : 파이프 라인 크기 (NPS/DN), 압력 레벨 (ANSI 클래스, PN), 플랜지 표준 (ASME, API, DIN) 또는 엉덩이 용접 연결.
재료 등급 : 밸브 본체 및 트림 재료는 압력, 온도, 부식 및 침식 저항 요구 사항을 충족해야합니다. 밸브 코어, 밸브 시트, 케이지/부싱 재료 (예 : 316SS, 이중 강철, 625 합금, 텅스텐 카바이드, 세라믹)에 중점을 둡니다. NACE MR0175/ISO 15156 (사워 서비스)을 따르십시오.
작동 모드 : 수동, 유압, 공압, 전기? 스러스트/토크가 얼마나 필요합니까? 위치 피드백이 필요합니까?
표준 및 사양 : 업계 표준을 따르는 것이 중요합니다.
API 6A : 웰 헤드 및 크리스마스 트리 장비 사양 - 상류 오일 및 가스의 가장 핵심 표준, 압력 수준, 재료, 설계, 테스트 및 문서 요구 사항 (예 : PSL, PR 수준).
API 14C/ISO 10418 : 해외 플랫폼 안전 시스템 분석, 설계 및 설치.
API 6D/ISO 14313 : 파이프 라인 밸브 사양.
ASME B16.34 : 밸브 플랜지, 스레드 및 용접 끝.
NACE MR0175/ISO 15156 : 석유 및 천연 가스 산업 - 석유 및 가스 생산 분야의 HAS- 함유 환경을위한 재료.
6. 운영 및 유지 보수의 핵심 포인트
작업:
천천히 조정하십시오 : 시스템에 충격을 줄 수있는 흐름/압력의 갑작스런 변화를 피하십시오.
작은 개구부를 피하십시오 : 매우 작은 개구부는 침식 및 캐비테이션의 위험을 증가시킵니다. 밸브의 최소 권장 개구부를 이해하십시오.
모니터링 매개 변수 : 상류 및 하류 압력, 온도, 흐름 변화 및 비정상 소음/진동에 세심한주의를 기울입니다.
유지:
정기 검사 :
외부 누출 (줄기 포장, 플랜지 연결).
액추에이터가 원활하게 작동하는지 여부.
압력 게이지와 위치 표시기가 정상인지 여부.
예방 유지 보수 :
제조업체의 권장주기에 따라 밸브 코어, 밸브 시트, 케이지/부싱 및 기타 착용 부품을 검사/교체하십시오.
움직이는 부분을 윤활하십시오.
밸브 스템 포장을 검사/교체하십시오.
예비 부품 : 예비 키 마모 부품 (특히 고정 초크 밸브 용 예비 핸드 밸브).
