اللغة العربية
متطلبات صمامات الفراشة المبردة
تم إنشاؤها 07.23
الفصل 1: المتطلبات الفنية لصمامات الفراشة المبردة للغاية
1. التكوين الهيكلي ومبادئ التصميم
يجب أن تعتمد صمامات الفراشة المبردة على هيكل إحكام معدني ثلاثي الإزاحة لضمان إحكام موثوق وعمر خدمة طويل في ظل ظروف الخدمة المبردة. يتم تعريف الإزاحات الثلاثة لصمام الفراشة ثلاثي الإزاحة على النحو التالي:
- إزاحة العمود:
- الإزاحة الكروية:
- إزاحة سطح الإحكام:
يجب أن يكون القرص مزودًا بحلقة إحكام من الفولاذ المقاوم للصدأ، ويجب أن يكون المقعد مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ مع معالجة سطحية مقساة. يجب أن تكون كل من حلقة إحكام القرص والمقعد مصنوعتين من مادة الفولاذ المقاوم للصدأ الصلبة.
يجب تزويد جسم الصمام بصينية تصريف لمنع تدفق المكثفات غير المنضبط، وحماية طبقة العزل، وزيادة مساحة سطح التبادل الحراري، وتقليل طول العنق الممتد، وضمان التشغيل السليم لصندوق الحشو.
2. لحام جسم الصمام والوصلة القصيرة بختم ناعم
يجب تزويد الصمام بطول وصلة قصيرة لا يقل عن 100 مم. يجب أن يضمن طول الوصلة القصيرة أن عمليات اللحام الميدانية عند كلا الطرفين لا تؤثر على مواد الختم. يجب أن تكون الوصلة القصيرة مصنوعة من أنابيب غير ملحومة أو أنابيب ملحومة طولياً أو مطروقات، مع إتمام اللحام والحماية من التآكل في المصنع. يجب أن تكون متطلبات الحماية من التآكل للوصلة القصيرة مطابقة تماماً لتلك الخاصة بجسم الصمام.
يجب أن يتطابق القطر الخارجي للصمام والطرف القصير مع قطر خط الأنابيب المتصل، ويجب أن تكون مادة الطرف القصير متسقة مع مادة خط الأنابيب.
بالنسبة للصمامات المزودة بنهايات توصيل ملحومة، يجب أولاً إجراء اختبار الضغط للهيكل عند 1.5 ضعف أقصى ضغط عمل مسموح به عند درجة حرارة 20 درجة مئوية. بعد نجاح الاختبار، يتم لحام النهايات الملحومة، يلي ذلك اختبار ضغط متكامل للهيكل للصمام وتجميع النهايات الملحومة عند 1.5 ضعف ضغط تصميم النهايات الملحومة.
3. عمود تمديد
يجب أن يضمن تصميم التوصيل بين العمود والقرص عدم حدوث أي تشوه دائم أثناء الفتح تحت فرق الضغط الكامل عند ضغط التصميم. في حالة حدوث عطل، يجب أن يكون أول نقطة فشل خارج جسم الصمام، ويجب أن تكون قوة تحميل الفشل الثانوي أكبر بكثير من حمل الفشل الأولي.
بالنسبة لصمامات الفتح والإغلاق المزودة بمشغلات، يجب أن يستوعب تصميم العمود أقصى عزم خرج للمشغل. يجب أن يتضمن العمود تصميمًا مقاومًا للانفجار وأن يعتمد تكوينًا متكاملًا بعمود واحد.
بالنسبة للصمامات المزودة بحشوات الغدد، يجب تطبيق متطلبات صارمة لإنهاء السطح على كل من سطح الجذع وتجويف غرفة الحشو. يجب أن تكون الخلوص بين ملحق الغدة وغرفة الحشو أقل من الخلوص بين ملحق الغدة والجذع.
4. عنق الممدد للغطاء
يشير طول عنق الغطاء الممدد إلى الامتداد من أعلى نقطة دعم إلى صندوق الحشو للغطاء، والذي يجب أن يفي بمتطلبات مساحة البخار. يجب أن تكون توصيلات الغطاء عن طريق البراغي أو اللحام أو بناء الغطاء المتكامل. يُسمح باستخدام الأغطية المتكاملة فقط للصمامات التي يبلغ قطرها الاسمي 50 مم وأصغر؛ ولا يُسمح باستخدام توصيلات الغطاء الملولبة.
يجب أن يضمن تصميم الرقبة الممتدة للغطاء أن تعمل الحشوة في درجة حرارة محيطة. تتمثل الوظيفة الأساسية للغطاء الممتد في الحفاظ على صندوق الحشوة على مسافة من الوسط المبرد للغاية، مما يضمن بقاء الحشوة ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة، وبالتالي ضمان أداء موثوق لإحكام الساق.
5. المقعد
يجب أن يعتمد زوج الختم للصمام الفراشة إما هندسة الإزاحة المزدوجة أو الإزاحة الثلاثية لتلبية متطلبات الختم أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه. يجب ترسيب سبيكة التصلب السطحي عن طريق اللحام على أسطح الختم لكل من عضو الإغلاق والمقعد. يجب ألا يقل سمك الطبقة المتصلبة بعد التشغيل عن 1.6 مم. بالنسبة لدرجات حرارة التشغيل التي تقل عن -100 درجة مئوية، يجب إخضاع المكونات المتصلبة للمعالجة بالتبريد العميق بعد اللحام.
6. متطلبات المواد
يعد اختيار المواد لصمامات الفراشة المبردة أمرًا بالغ الأهمية لضمان تشغيل الصمام بأمان. المتطلبات الأساسية هي كما يلي:
- لا يجوز قبول المواد المصبوبة كبدائل للمواد المطروقة.
- يجب ألا يتجاوز محتوى الكربون في الفولاذ الكربوني المستخدم في الأجزاء الحاملة للضغط 0.23%؛ بالنسبة للمطروقات والمسبوكات، يمكن تخفيف هذا إلى 0.25%.
- لا يجوز استخدام النحاس أو سبائك النحاس.
- يجب توريد مواد الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في حالة التلدين بالمحلول.
- يجب أن تكون التركيبات الكيميائية للبراغي والصواميل الخاصة بقرص وجلبة الصمامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وسبائك المونيل والسبائك القائمة على النيكل مطابقة تمامًا لتركيبة جسم الصمام.
- يجب أن تكون مواد صندوق الحشو وشفة النير مطابقة أو مكافئة لمادة جسم الصمام.
- يجب أن يكون حشو الجرافيت من الجرافيت النقي المقاوم للتآكل (نقاوة ≥ 99.8%).
- يجب أن تتوافق مواد المسامير مع متطلبات ASTM A320 B8M الفئة 2.
- يجب تزويد الحشيات المستخدمة في البيئات المسببة للتآكل بالرش الملحي بتقارير اختبار الرش الملحي للمواد المعدنية.
- يجب إخضاع المسبوكات الفولاذية المقاومة للصدأ الأوستنيتي المخصصة للخدمة في درجات الحرارة المنخفضة للغاية (أقل من -101 درجة مئوية) لاختبار الصدمة.
- يجب أن تفي جميع مواد الفولاذ المقاوم للصدأ بمتطلبات الشهادة المزدوجة 304/304L - أي تلبية كل من التركيب الكيميائي لـ 304L والخواص الميكانيكية لـ 304.
- يجب على المورد تقديم وثائق التعريف الإيجابي للمواد (PMI) لجميع صمامات السبائك، بما في ذلك الجسم والغطاء.
مبدأ تصميم المواد المبردة: الفولاذ الكربوني والمعادن الأخرى ذات الشبكة المكعبة المتمركزة في الجسم (BCC) عرضة للهشاشة الباردة في درجات الحرارة المنخفضة، بينما صلابة الصدمات للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والمعادن الأخرى ذات الشبكة المكعبة المتمركزة في الوجوه (FCC) لا تتأثر بشكل أساسي بدرجات الحرارة المنخفضة. يتم تطبيق ثلاث درجات حرارة مبردة شائعة في التصميم: -46 درجة مئوية (فولاذ كربوني منخفض الحرارة)، -101 درجة مئوية، و -196 درجة مئوية (فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي من السلسلة 300).
7. تصميم مقاوم للحريق ومضاد للكهرباء الساكنة
يجب أن يشتمل الصمام على ميزات تصميم مقاومة للحريق ومضادة للكهرباء الساكنة. يجب ألا تتجاوز المقاومة القصوى لمسار التفريغ الساكن بأكمله 10² أوم. يجب أن يوفر التصميم المضاد للكهرباء الساكنة استمرارية كهربائية بين الجذع وجسم الصمام لتفريغ الشحنة الساكنة والقضاء على المخاطر المحتملة. يجب أن تكون جميع الصمامات ذات المقعد المرن مزودة بأجهزة مضادة للكهرباء الساكنة.
عندما يكون التسرب الصفري والأداء المقاوم للحريق مطلوبين، يجب تصميم الصمام وفقًا لمعيار API 607 (باستثناء الصمامات المبطنة بالمطاط). يستخدم سطح إغلاق المقعد عادةً تكوين إغلاق مزدوج من المواد غير المعدنية والمعدنية:
- الختم الأساسي:
- الختم الثانوي:
يجب إجراء اختبار الحريق وفقًا للمعيار BS 6755 أو API 607، ويجب على الشركة المصنعة تقديم شهادات مقاومة الحريق API 6FA أو API 607.
8. الختم والتشغيل
يجب على المورد تقديم رسومات تفصيلية لجميع مناطق الختم في الصمام. يُفضل استخدام حلقات الختم الدائرية (O-ring). في حالة استخدام الحشوات، يجب توفير حشوات محملة بنوابض.
يجب تزويد الصمامات الفراشية التي يبلغ قطرها 8 بوصات أو أكبر بمشغلات تروس. بالنسبة للصمامات التي تعمل يدويًا، يجب ألا تتجاوز قوة التشغيل القصوى عند حافة العجلة اليدوية أو الذراع أثناء التشغيل المبرد واختبار الأداء 360 نيوتن.
يجب أن يعمل الصمام بسلاسة في جميع الأوضاع طوال عمر خدمة يبلغ خمس (5) سنوات.
9. قفل الصمام
يجب توفير أجهزة قفل في وضعي الإغلاق الكامل والفتح الكامل. يجب أن تكون الصمامات التي تعمل يدويًا قابلة للقفل باستخدام قفل معلق.
يجب أن يكون صندوق التروس للصمامات اليدوية من النوع الحلزوني، مغلقًا بالكامل، ومملوءًا بمادة تشحيم مناسبة.
10. اللحام والفحص غير الإتلافي (NDE)
لا يُقبل اللحام بالمقبس. لا يُقبل اللحام المباشر للشفاه بجسم الصمام.
متطلبات الاختبار غير الإتلافي (NDE):
نوع الصمام | متطلبات الفحص |
صمامات الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوبة من الفئة 900 وما فوق | تصوير إشعاعي بنسبة 100% (RT) |
صمامات الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوبة أو المطروقة من الفئة 600 وما فوق | فحص جسيمات مغناطيسية أو اختبار اختراق السوائل بنسبة 100% (MT أو PT) |
جميع الصمامات الأخرى | 10% كحد أدنى من كل دفعة، على الأقل صمام واحد؛ فحص إشعاعي 100% + فحص اختراق 100% للأطراف الملحومة التناكبية |
أسطح المقاعد بعد اللحام | فحص اختراق 100% |
11. اختبار الضغط والتسرب
يجب أن تشمل عناصر اختبار الصمام:
- اختبار الغلاف
- اختبار التشغيل بدون حمل
- اختبار تسرب المقعد
- اختبار تحمل ضغط القرص
متطلبات الاختبار حسب نوع الصمام:
نوع الصمام | اختبار الغلاف | اختبار المقعد الخلفي* | اختبار المقعد عند الضغط المنخفض | اختبار المقعد عند الضغط العالي |
صمام بوابة | مطلوب | مطلوب | مطلوب | اختياري |
صمام كروي | مطلوب | مطلوب | اختياري | مطلوب |
صمام سدادة | مطلوب | غير متاح | مطلوب | اختياري |
صمام فحص | مطلوب | غير متاح | اختياري | إلزامي |
صمام كروي عائم | إلزامي | غير متاح | إلزامي | اختياري |
صمام فراشة / صمام كروي ذو محور دوار | مطلوب | غير متاح | مطلوب | اختياري |
ملاحظة: يجب إخضاع جميع الصمامات المزودة بقدرة إحكام المقعد الخلفي (باستثناء الصمامات ذات الختم المنفاخي) لاختبار المقعد الخلفي.
يجب إجراء اختبارات الضغط الهيدروليكي باستخدام الزيت الهيدروليكي أو مستحلبات الماء والزيت لمنع الصدأ. بعد الاختبار الهيدروستاتيكي، يجب تطهير الصمام وتجفيفه بالكامل حتى تصل نقطة الندى إلى المتطلبات المحددة. يمكن تطبيق التسخين الكهربائي على جسم الصمام أثناء مرحلة التطهير لتسريع تبخر الماء المتبقي.
معايير التسرب:
- 1.1 × اختبار الضغط الهوائي:
- الصمامات ذات المقعد اللين: وفقًا للمعيار ISO 5208 الفئة A.
- الصمامات ذات المقعد المعدني: ضعف الفئة D من المعيار ISO 5208.
- اختبار الغاز منخفض الضغط:
- الصمامات ذات المقعد الناعم: وفقًا للمعيار ISO 5208 الفئة A.
- الصمامات ذات المقعد المعدني: وفقًا للمعيار ISO 5208 الفئة D.
يجب إجراء اختبار التسرب المنخفض وفقًا للمعيار ISO 15848-1. بالنسبة لصمامات الفراشة ذات المقعد المعدني، يجب أن تتوافق متطلبات معدل التسرب مع API 598.
12. الاختبار المبرد
بعد الاختبار في درجة الحرارة المحيطة، يجب إجراء اختبار درجة الحرارة المنخفضة للغاية (عند -196 درجة مئوية) وفقًا للمعيار BS 6364، بما في ذلك:
- اختبار الأداء التشغيلي المبرد
- اختبار أداء الختم المبرد (الحشو + حشيات الحافة + المقعد)
- اختبار العمر الدوري المبرد
إجراءات الاختبار المبرد:
- اغمر الصمام في خزان النيتروجين السائل (مع وضع الغطاء وصامولة الحشوة فوق مستوى النيتروجين السائل).
- حافظ على الغمر لمدة كافية لضمان تحقيق توازن حراري مستقر لجسم الصمام.
- راقب درجات الحرارة في نقاط مختلفة باستخدام المزدوجات الحرارية.
- إجراء اختبار الضغط باستخدام غاز الهيليوم عند درجة حرارة مبردة.
- تشغيل الصمام من خلال 20 دورة فتح وإغلاق، مع قياس عزم التشغيل في الدورتين الأولى والأخيرة.
- الضغط تدريجيًا حتى أقصى ضغط عمل مسموح به وفحص جميع نقاط الإحكام.
- الحفاظ على الضغط لمدة 15 دقيقة، يتبعها تخفيف بطيء للضغط.
احتياطات السلامة:
- منع الحروق الناتجة عن درجات الحرارة المنخفضة للغاية؛ يجب أن يكون المشغلون مزودين بملابس واقية وأحذية أمان وقفازات للتبريد العميق.
- ضمان التهوية الكافية أثناء تفريغ غاز الهيليوم لتجنب مخاطر الاختناق.
- إنشاء منطقة خطر مقيدة أثناء اختبار الضغط الهوائي، ومنع دخول الأشخاص غير المصرح لهم.
الفصل 2: صمامات الفراشة ثلاثية الإزاحة منخفضة الحرارة لخدمة الغاز الطبيعي المسال
1. مفهوم الإزاحة الثلاثية والخصائص الهيكلية
يتم تعريف الإزاحات الثلاثة لصمام الفراشة ثلاثي الإزاحة منخفض الحرارة لخدمة الغاز الطبيعي المسال على أنها إزاحة العمود، والإزاحة الكروية، وإزاحة سطح الختم:
- إزاحة العمود:
- الإزاحة الكروية:
- إزاحة سطح الختم:
2. خصائص الأداء
- أداء ختم فائق:
- تشغيل بدون احتكاك:
- سعة تدفق عالية:
- شوط تشغيل قصير:
- نطاق تطبيق واسع:
- عمر خدمة طويل:
- قابلية التعديل:
3. تكوين الدخول العلوي
تصنف صمامات الفراشة فائقة الانخفاض في درجة الحرارة للغاز الطبيعي المسال إلى تكوينين للدخول العلوي:
(1) صمام الفراشة الحقيقي للدخول العلوي
القرص مصمم للدخول العلوي، مما يسمح بإزالة مجموعة القرص بأكملها والجذع وحلقة الختم من أعلى جسم الصمام للصيانة. يمكن تحقيق الصيانة في الموقع بغض النظر عن حجم الصمام. الاتصال بين الجسم والغطاء هو وصلة واحدة، مع مسار تسرب خارجي محتمل واحد فقط.
(2) صمام الفراشة الجانبي للدخول العلوي
يتبنى القرص ترتيب الدخول الجانبي، مع تمديد الجسم من جانب واحد وتجهيزه بفتحة صيانة. تتطلب الصيانة وصول الأفراد إلى حجرة الدخول أو الدخول إليها، مما يؤدي إلى انخفاض قابلية الصيانة. يحتوي هذا التكوين على وصلتين (وصلة الجسم-الغطاء ووصلة فتحة الصيانة-الغطاء)، مما يخلق مسارين محتملين للتسرب الخارجي.
الفصل 3: صمام الفراشة الفحصي المتحكم فيه هيدروليكيًا
1. مواصفات الأداء والتطبيق
صمام الفراشة الهيدروليكي للتحكم مع وظيفة الإغلاق والفحص يجمع بين وظيفتي الإغلاق والفحص في صمام واحد، مما يلغي الحاجة إلى صمامين منفصلين. يُغلق على مرحلتين - الإغلاق السريع والإغلاق البطيء - وفقًا لبرنامج محدد مسبقًا، مما يلغي ويحد بشكل فعال من تأثيرات المطرقة المائية الناتجة عن انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ أو إيقاف المضخات الطارئ، بالإضافة إلى منع انعكاس التوربين الناتج عن التدفق العكسي.
مواصفات الأداء:
المعلمة | القيمة |
القطر الاسمي (DN) | DN600 ~ DN3000 |
الضغط الاسمي (PN) | 0.6 ~ 1.6 ميجا باسكال |
درجة حرارة التشغيل | ≤ 80 درجة مئوية |
الوسائط المناسبة | الماء، المنتجات النفطية، والسوائل غير المسببة للتآكل |
2. التركيب ومبدأ العمل
تتكون مجموعة الصمام من ثلاثة مكونات رئيسية: جسم الصمام، المشغل الهيدروليكي، وحدة الطاقة الهيدروليكية، وخزانة التحكم الكهربائية. يستخدم تصميم المركم لاستبدال الثقل الموازن التقليدي، مما يوفر هيكلاً مضغوطاً وخفيف الوزن وبسيطاً مع وظائف شاملة.
معلمات توقيت تشغيل الصمام:
المعلمة | القيمة |
وقت الفتح | 20 ~ 120 ثانية |
وقت الإغلاق السريع | 2 ~ 30 ثانية (الزاوية تقريبًا 65° ± 10°) |
وقت الإغلاق البطيء | 2 ~ 60 ثانية (الزاوية تقريبًا 25° ± 10°) |
مبدأ التشغيل الهيدروليكي:
- التشغيل العادي:
- فتح الصمام:
- إغلاق الصمام:
- تثبيت الوضع:
- التشغيل اليدوي:
3. التركيب والتشغيل والصيانة
احتياطات التركيب:
- نظّف جسم الصمام وأسطح إغلاق القرص والتجويف الداخلي قبل التركيب.
- يجب ربط مسامير الشفة بشكل متساوٍ وبتسلسل متماثل.
- تأكد من أن سطح الإغلاق موجه نحو المنبع وأن عمود الصمام موجه نحو المصب بالنسبة لاتجاه التدفق.
صيانة المركم:
- لا تشحن بالأكسجين أو الهواء المضغوط أو أي غاز قابل للاشتعال.
- ضغط شحن النيتروجين:
- DN ≤ 600: 6.5 ~ 8.5 ميجا باسكال
- DN ≥ 700: 7.0 ~ 9.0 ميجا باسكال
- افحص ضغط غاز المثانة أسبوعيًا خلال الشهر الأول، ثم شهريًا بعد ذلك.
إدارة الزيت الهيدروليكي:
- استخدم زيت هيدروليكي رقم 20 أو رقم 30، أو زيت هيدروليكي مقاوم للتآكل رقم 46.
- يجب إجراء أخذ العينات والتحليل كل ثلاثة أشهر؛ ويجب تنظيف المرشحات بشكل دوري.
- يجب تنظيف خزان الزيت جيدًا أثناء تغيير الزيت؛ ويُمنع منعًا باتًا خلط درجات الزيت المختلفة.
الفصل الرابع: الرموز والمعايير الفنية
يجب أن تتوافق المتطلبات الفنية للصمامات الفراشة المبردة المحددة هنا مع المعايير التالية:
رقم المعيار | العنوان |
API 609 | صمامات الفراشة: ذات الحواف المزدوجة، ذات اللوحات، والنوع الرقائقي |
59A (NFPA) | معيار إنتاج وتخزين ومناولة الغاز الطبيعي المسال (LNG) |
ISO 14313 | صناعات البترول والغاز الطبيعي — أنظمة النقل عبر خطوط الأنابيب — صمامات خطوط الأنابيب |
ISO 5208 | الصمامات الصناعية — اختبار الضغط للصمامات المعدنية |
BS 6364 | صمامات الخدمة المبردة |
BS 6755 | اختبار الصمامات |
MESC SPE 77/200 | صمامات الخدمة ذات درجات الحرارة المنخفضة والمبردة |
ISO 15848-1 | الصمامات الصناعية — إجراءات القياس والاختبار والتأهيل للانبعاثات المتسربة |
الاستنتاج
بعد عقود من التطوير، تطورت تقنية الصمامات الفراشة من الصمامات الفراشة التقليدية إلى الصمامات الفراشة المعدنية ثلاثية الإزاحة، ومن الخدمة في درجات الحرارة المحيطة إلى الخدمة في درجات الحرارة المنخفضة جدًا، ومن وظائف الإغلاق الفردي إلى وظائف الإغلاق والفحص المدمجة. تم تحسين فلسفات التصميم وأنظمة المواد ومنهجيات الاختبار باستمرار.
أصبحت الصمامات الفراشة ثلاثية الإزاحة المبردة، بأدائها المتفوق في الإحكام وخصائصها الخالية من الاحتكاك، الحل المفضل لتطبيقات الغاز الطبيعي المسال وغيرها من التطبيقات المبردة. تضمن الصمامات الفراشة الفاحصة التي يتم التحكم فيها هيدروليكيًا، من خلال تقنية المراكم وتسلسلات الإغلاق المرحلية، التشغيل الآمن لأنظمة محطات الضخ بشكل فعال.
يجب على المهندسين المتخصصين في عمليات اختيار وتصميم الصمامات الالتزام الصارم بالمعايير والمواصفات المطبقة، مع مراعاة كاملة لظروف الخدمة وملاءمة المواد، لضمان تشغيل الصمامات بشكل آمن وموثوق وطويل الأمد.
اتصل
اترك معلوماتك وسنتصل بك.
واتساب