logo
专注油气领域
与独立思考者同行

压力调节:老大难问题的全新解决方案

压力调节:老大难问题的全新解决方案

在油气行业,压力控制绝对是至关重要的任务。

来自 | OIL & GAS TECHNOLOGY
编译 | 二丫

海上油气是在压力高达30,000磅/平方英寸的情况下从海底抽取出来的。高压力必然带来高风险;如果压力未得到精确控制,基础设施可能会遭到损坏,从而产生昂贵的维修费用,并导致设备停机,不可避免地侵蚀操作员的底线。

有鉴于此,一旦发现可以可靠控制压力的方法时,油气行业往往会一直采用这种方法。目前,截止阀是该行业控制压力最受欢迎的方法之一。它通过阀杆的线性运动来工作,控制各种流体的流动。阀杆附着在栓塞上,当处于停止位置时,栓塞会密闭,并完全关闭流动。

这是可靠的调节压力的方法,但并不是完美无缺的。比如,截止阀的配置十分复杂,配有数个可动零件,那么很自然地就会出现这样一种情况,即可动零件越多,出错的几率就更高。这些可动零件的流动路径以及与之相配的无数死角均十分复杂,可以引发各种问题,因为死角经常会扮演错误事件储存器的角色,从而容易导致功能失灵。

在严峻的运营环境下,要努力才能提高利润的行业中,成本可以成为一个考量因素;而双阻断双泄放阀门经常需要与截止阀一并安装,从而导致高昂的使用费用。

然而,也许到目前为止,这些阀门是油气行业必须使用的最佳部件。作为牛津大学分拆出来的一个业务部门,Oxford Flow公司创造了一种全新的压力调节方法。

作为由Oxford Sciences Innovation(牛津大学旗下由谷歌支持的斥资7.5亿英镑创建的公司)这家创业基金公司资助的首家公司,Oxford Flow公司率先推出了新型卸压阀。这种阀门使用活塞来调节气体和液体的流动,而非传统的隔板。

这种卸压阀是一位牛津大学教授在研究飞机喷射涡轮内部的传热过程中发现的,很快就获得了专利,并实现了商业化,而制造这种阀门所使用的具有高度创新意义的技术也很快吸引了公用事业公司的关注,并已经在一些欧洲公司内运用,这些公司包括Veolia、Anglian、Aqualia。阿联酋沙迦水电部也很快采用了这项技术。由于这项技术可以应用在几乎所有的需要严格控制气体或液体流量的行业,Oxford Flow公司目前已将注意力投向了油气行业。

“在很多行业,压力调节对运营效率至关重要,但是目前市场上的所有压力调节器的效率都被某种内在设计缺陷所抵消。随着时间的推移,这种缺陷会让设备性能大打折扣,”Oxford Flow公司的业务开发主管Christopher Leonard说道。“比如,运用隔板的阀门可以实现自致动,但是由于隔板使用了为数不多的弹性体,使阀门发挥作用的关键元素—弹性—最终变成了让其失灵的罪魁祸首。弹性体易于让阀门发生脆变、侵蚀、疲劳以及最终的损坏。”

最大效率

Christopher Leonard说道,Oxford Flow公司创造的是一种能够最大化效率且较为完善的阀门,在创造这种阀门的过程中,该公司又运用了一种活塞。他继续说道:“我们在设计中运用了一个平衡的传感活塞。这种活塞一面要承受下游管线的压力,另一面要与由导阀调节器控制的压力腔保持平衡。装有套筒的活塞式致动器通过在优化的进料孔配置上运行,在整个运行范围内实现了精确而稳定的控制。在运行过程中,活塞向内移动,并在下游管线的压力超过导阀调节器所设定的压力腔的压力的时候,可以减少压力腔的大小。”

“活塞式致动器在运动中会逐渐覆盖进料孔,从而减少流动率,来使下游压力保持稳定。随着需求的提高,下游压力开始低于导阀所设定的压力,接着就会出现逆运行;但随着导阀向其增添进料,压力腔就会扩大,逐渐打开进料孔,从而增加压力,使下游压力保持稳定。”

这么做的结果就是一个设计精美的解决方案的诞生,这个解决方案始终坚持简单的设计。该公司还针对油气行业制作了两个具体模型,一个是IM系列的针对天然气及其他腐蚀性或非腐蚀性气体的、使用导阀的晶圆型调节器,另一个是IHF系列的针对高压气体应用并使用导阀的调节器。

对标测试

这些设备与市面上的其他调节器进行了对标测试,Leonard解释道,结果是没有一个调节器的表现能超过这些设备。“我们已经和市面上的领先的竞争对手进行了广泛的测试,我们相信,我们开发的设备在效率、有效期、可靠调节压力方面都胜过市面上的其他设备,”他说道,“简单的设计还带来了其他附带的好处,比如减少猎振、最大程度的减少湍流效应和压强水头差降,以及降低噪音。”

设备还具备一些其认为能够让油气行业受益的特性。“由于只有一个可动零件,该设备能够很好得处理有脏污和受侵蚀的物质(这些物质是油气行业的一部分),而避免陷入其中,”他补充道,“相似的,设计的简单化意味着功能失灵的风险大大降低。这也说明,这些设备的服务年限非常长—最长可达15年,而其所需的维护和替换则大大减少。此外,由于这些设备尺寸小、质量轻,当这些设备需要替换的时候,整个流程将变得非常简单,只需要很少的人员来安装和维护。”

而且这种类型的阀门不需要替换整个基础设施:“我们开发了一项技术,这项技术使我们的设备能够轻松改装进现有的管线之中,而且还可以和业内现有的滤网和过滤器兼容,”他说道。“比如,IMS系列的晶圆型调节器和IHF系列的调节器都可以安装在PN和ANSI法兰上。最后,阀门也变得又小又轻,这意味着只需要较少的人员来安装,且过程中耗费的时间和人力也大大减少,这一点在时间紧、任务重的情况下尤为重要,而这种情况则是油气行业的常态。”

Leonard表示,Oxford Flow公司创造的是一种阀门,这种阀门很可能会给油气行业带来变革性的发展。“油气业务面临极为严峻的条件,利润率很低,”他总结道。“当前的行业不允许失败,因此任何能够最大程度地提高效率并确保不间断的、高效的运营技术不仅可能对个别企业带来正面影响,也可能对整个行业带来正面的影响。”

“这就是我们所创造的。我们相信,无论是从绩效还是从底线而言,在油气行业部署这项技术都会产生巨大的影响。”

您也有让人挠头的难题需要解决,或是优质技术想要找应用市场吗?如果有的话,欢迎联系小编微信或邮箱,也许能找到一剂良药。

二丫:131-3255-0596;zhanglingyu@fonchan.com
大安:131-3203-1392;lishian@fonchan.com

未经允许,不得转载本站任何文章:

二丫
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(北京),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系二丫(QQ295900524;微信13132550596)

评论 抢沙发