산업용 유체 시스템, 특히 석유 및 가스 생산, 화학 가공 및 발전과 같은 까다로운 부문 내에서 유체 흐름에 대한 정확한 제어가 가장 중요합니다. 그만큼 초크 밸브 이 목적을 위해 특별히 설계된 중요한 구성 요소 역할을합니다. 주로 온/오프 서비스 또는 중간 흐름 조절을 위해 설계된 표준 격리 또는 스로틀 링 밸브와 달리 초크 밸브 제어되고 상당한 압력 강하를 생성하고 고속, 종종 침식 또는 부식성 유체 스트림을 관리하도록 최적화됩니다.
핵심 원리 : 압력 강하 유도
기본 메커니즘 a 초크 밸브 통제 흐름은 의도적 인 창조를 통해 이루어집니다 제한 흐름 경로 내에서. 이 제한은 유체가 좁은 오리피스 또는 간격을 통과함에 따라 가속을 강요합니다. Bernoulli의 원칙에 따르면, 이러한 속도의 증가는 제한의 하류 하류에서 유체의 압력 에너지가 감소합니다. 압력 강하 .
-
상류 압력 (P1) : 유체가 유입되는 압력 초크 밸브 .
-
다운 스트림 압력 (P2) : 유체의 압력 초크 밸브 .
-
압력 강하 (ΔP) : P1과 P2의 차이 (ΔP = P1 -P2).
-
유량 (Q) : 단위 시간당 밸브를 통과하는 체적 양의 유체.
유량 (Q), 제한의 크기 (오리피스 영역, a) 및 압력 강하 (ΔP) 사이의 관계는 압축 할 수없는 유체 (단순화)에 대한 기본 흐름 방정식에 의해 관리됩니다.
q = c_d * a * √ (2 * Δp / ρ)
어디:
-
CD배출 계수 (마찰 및 흐름 특성을 설명) -
ρ유체 밀도입니다
이 방정식은 유량 (q)에 대한 오리피스 영역 (a)과 압력 강하 (Δp)의 직접적인 영향을 강조합니다. 내에서 유효 오리피스 영역을 조정함으로써 초크 밸브 , 연산자는 압력 강하의 크기와 결과적으로 유체의 유량을 직접 제어합니다.
주요 메커니즘과 디자인 변형
초크 밸브 다른 내부 설계를 통해이 제어 된 제한을 달성하십시오.
-
고정 초크 : 이들은 조절할 수없는 오리피스 (예 : 콩 또는 정확하게 가공 된 구멍이있는 삽입)를 특징으로합니다. 유량 제어는 예상 흐름 조건에 대한 원하는 압력 강하를 생성하는 특정 Bean 크기를 선택하고 설치하여 달성됩니다. 그들은 단순하고 강력하며 유량이 비교적 안정적 인 경우 사용됩니다.
-
가변 질식 : 이를 통해 오리피스 영역의 실시간 조정을 허용하여 변화하는 프로세스 조건에 따라 동적 흐름 제어가 가능합니다. 일반적인 디자인에는 다음이 포함됩니다.
-
바늘과 좌석 : 테이퍼링 바늘은 일치하는 시트로 선형으로 또는 외출하여 점차 환형 흐름 영역을 변화시킵니다.
-
케이지와 플러그 : 천공 된 케이지는 원통형 또는 테이퍼 플러그를 둘러싸고 있습니다. 플러그를 이동하면 케이지 포트의 열린 영역이 변경됩니다.
-
로타리 디스크 : 정렬 또는 오프셋 구멍이있는 여러 디스크가 개방 흐름 영역을 변경하기 위해 서로에 대해 회전합니다.
-
운영 기능 및 중요한 응용 프로그램
유도 압력 강하를 통해 흐름을 제어하는 능력은 초크 밸브 몇 가지 중요한 기능 :
-
유량 조절 : 주요 기능 - 생산 유체 (오일, 가스, 물 혼합물), 공정 화학 물질 또는 냉각수의 원하는 부피 또는 질량 유량을 정확하게 설정하고 유지합니다.
-
배압 유지 보수 : 밸브의 상류로 충분한 압력을 유지하려면 초크가 필수적입니다. 이것은 저수지 드로우 다운을 제어하고, 모래 생산을 방지하며, 형성 손상을 피하고 (물 전달과 같은) 저수지에서 웰 보어로 안정적인 흐름을 보장하기 위해 석유 및 가스 우물에 중요합니다.
-
압력 제어 : 압력 강하를 관리함으로써 초크는 다운 스트림 시스템 압력에 직접 영향을 미칩니다. 그들은 하류 장비 (분리기, 파이프 라인, 가공 시설)를 상류에서 발생하는 과압 조건으로부터 보호합니다.
-
에너지 소산 : 고압 유체의 에너지가 저압 시스템에 들어가기 전에 안전하게 소비합니다.
초크 밸브 성능에 대한 중요한 고려 사항
a의 효과와 수명 초크 밸브 고유 한 도전을 해결하는 데 크게 의존합니다.
-
부식: 고속도의 유체, 특히 연마체 (모래, 제안)를 포함하는 유체, 빠르게 침식 밸브 내부 (시트, 플러그, 케이지, 오리피스). 텅스텐 카바이드, 스텔 라이트 또는 세라믹 코팅과 같은 재료는 일반적으로 침식 내성에 사용됩니다.
-
캐비테이션 : 다운 스트림 압력 (P2)이 유체의 증기 압력 아래로 떨어지면 증기 기포가 형성됩니다. 이러한 거품은 압력이 하류로 증가하여 표면 구덩이와 손상을 일으킬 때 격렬하게 멸망합니다. 초크 트림 설계는 캐비테이션 잠재력을 최소화하는 것을 목표로합니다.
-
부식: 부식성 유체 (HATS, COS, 산)와의 호환성은 재료 선택 (예 : 부식성 합금 - CRA)을 지시합니다.
-
섬광: 다운 스트림 압력이 유체의 기포 지점 압력 아래에있을 때 발생하여 액체의 일부가 증기로 깜박입니다. 이 2 상 흐름은 흐름 특성을 변화시키고 침식을 악화시킬 수 있습니다.
-
소음 및 진동 : 고압 방울은 상당한 노이즈 및 진동을 생성 할 수 있으며, 다단계 압력 감소 트림 또는 외부 소음기와 같은 완화 전략이 필요합니다.
그만큼 초크 밸브 중요한 산업 응용 분야에서 정확한 유체 흐름 제어를위한 필수 구성 요소입니다. 교정 제한을 만들어 압력 강하와 유량 사이의 기본 관계를 활용합니다. 고정 된 오리피스 또는 조정 가능한 메커니즘을 통해 초크 밸브 운영자는 흐름을 조절하고, 필수 배압을 유지하고, 시스템 압력을 제어하며, 공정 유체의 에너지를 안전하게 관리 할 수 있습니다. 압력 강하의 원리 이해, 적절한 밸브 유형 (고정 또는 가변)을 선택하고 침식, 부식 및 기타 과제에 대한 재료 선택을 신중하게 고려하는 것은 신뢰할 수 있고 효과적인 작동에 필수적입니다. 초크 밸브 까다로운 서비스 환경에서. 그들의 강력한 설계와 집중된 기능은 표준 밸브가 부족한 임계 흐름 제어 작업을위한 엔지니어링 된 솔루션으로 만듭니다.
