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海底管道阀门的操作方式及选型设计

2019-02-15 17:17:13
  1概述
  随着海洋石油气工业技术的发展和人们对能源的需求,深水油气田的将成为今后海洋石油行业发展的。水下油气生产系统受灾害天气影响较小,性强,成为开采深水油气田的关键设施之一。海底管道阀门是水下油气生产系统设备的重要组成部分。本文以某海上油田生产项目中两台海底管道球阀(以下简称球阀)的实际应用为例,介绍海底管道球阀的选型设计、陆地测试和海底操作。
  2常用标准
  海底管道阀门是应用于海底管道上所有阀门的统称,其主要集中应用在海洋油气工程的水下管汇、海底管道终端及油气输送管道上。海底管道阀门以球阀、平板闸阀和止回阀为主。
  3操作方式
  海底管道阀门的操作方式主要有液压控制、遥控操作(ROV一RemoteOperatedVehicle)和潜水员操作等。
  3.1液压控制
  海底管道阀门与液压源、液压控制单元和脐带缆集成为一个系统,由带液压源的控制单元给海底管道阀门供压开启和关闭阀门。此种操作方式的优点是能够实现自动开启和关闭阀门,可以在海洋石油平台上实时监控海底管道阀门的状态,在液压控制系统失效时可以使用ROV操作阀门。但是,液压控制复杂,潜在的泄漏点较多,投资费用较高。
  3.2ROV
  海底管道阀门上设置有ROV接口,分为顶装和侧装两种类型,通过ROV搭载扭矩工具操作阀门开启和关闭。此种操作方式的优点是阀门结构相对液压控制较简单,费用相对较低,可节省项目工程建设阶段的费用。但是ROV操作在海上石油平台发生紧急情况需要关闭海底管道阀门时,不能实现应急关断,海上石油平台不能对海底管道阀门的状态实现监测。
  3.3潜水员操作
  在水深较浅时,海底管道阀门上通常配置有手轮,潜水员可采用空气潜水的方式对其进行操作。此外,对于有ROV接口的海底管道阀门,在条件允许的情况下,也可以由潜水员使用的操作工具,采用饱和潜水的方式对海底管道阀门进行操作。
  4选型设计
  4.1主要技术指标
  球阀选型设计时主要考虑设计使用寿命、设计温度、设计压力、球阀形式、设计标准、阀门尺寸、压力等级、阀体材质、球体材质、ROV接口等级、ROV接口方式、ROV接口标准和阀门制造等级等。此外,还应注意阀门底座形式、ROV把手及其形式、ROV中心线到阀门中心线的距离、ROV接口处的防海生物保护装置、第三方检验范围和内容、阀门及执行机构高压水舱试验(影响费用和交货时间)等。采购方在与供货商进行技术澄清时,要明确技术细节,以防出现不的合同变更。
  4.2端面连接
  球阀的端面连接形式有法兰连接和对焊连接两种。球阀采用对焊连接时,可以减少法兰连接时阀门潜在的泄漏源,提高了管道系统的性。阀门除更换和维修不便之外,在操作、自重和价格等方面影响均不大。水下油气生产系统的设计首先要考虑阀门使用的性,兼顾可维修性。综合考虑,球阀
  宜采用焊接形式。
  4.3密封形式
  球阀在深水条件下除了承受介质内压外,还承受着静水压力,为了防止介质外漏或海水进入阀体,阀体与环境之间一般设置两道密封,其中金属密封作为主密封。
  中线蝶阀可以双向使用,偏心蝶阀只能单向使用,这一点在安装时务必注意。偏心蝶阀标注在阀体上的箭头所指的方向并不是管道内介质的流动方向,而是表示当偏心蝶阀密封关闭时管道内介质的压力方向。例如,从某空调系统的供回水干管上引出一组支管,这时该组供回水支管上的两个偏心蝶阀 是同方向安装,即箭头共同指向支管末端。再如,如果该系统中的循环水泵前后安装的是偏心蝶阀,那么蝶阀上的箭头应该共同指向循环水泵(当给水泵出水管上安装偏心蝶阀时,也应使蝶阀的箭头指向给水泵)。原因是双偏心和三偏心蝶阀的关闭是靠偏心挤压和压紧来实现的。从偏心蝶阀的密封结构不难看出,在蝶板后(即有阀杆轴的一侧)加压时,水压增大了蝶板的关紧力;在蝶板前(即无阀杆轴的一侧)加压时,水压减弱了蝶板的关紧力。因此,蝶板关闭后,蝶板后的承压能力要远远大于蝶板前的承压能力。实践证明,蝶板越大,蝶板前后在关闭时的承压能力就相差越大;反之,蝶板越小,蝶板前后在关闭时的承压能力就相差越小。例如,DN700的三偏心蝶阀,如果蝶板后的承压能力达2.4MPa,蝶板前的承压能力仅能达到0.4MPaoDN100的三偏心蝶阀,如果蝶板后的承压能力达2.4MPa,蝶板前的承压能力可达1.2MPa。所以若将偏心蝶阀方向装反,蝶阀将很可能失去关断的作用,偏心蝶阀的渗漏多数情况下是由此原因引起的。
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