1. Общие сведения о фирме «Моквелд Валв», номенклатуре выпускаемых изделий и их параметрах
Фирма расположена в местечке Гуда, Нидерланды (или Голландия), начала свою деятельность в гончарной промышленности с производства машин и оборудования для этой промышленности.
С началом в 1950 году разработок небольших месторождений природного газа, его переработки и транспортировки появилась потребность в создании более совершенной арматуры, что и послужило толчком для фирмы «Моквелд Валв» в разработке и развитии нового производства — клапанов и запорной арматуры.
Начав с создания конструкции арматуры типа «игольчатый клапан» фирма в настоящее время производит арматуру для наземных трубопроводов и трубопроводах на шельфе, в открытом море: регулирующих дросселей, отсечных, обратных регулирующих клапанов, клапанов сглаживания пульсаций давления и регуляторов давления.
В течение 50-ти лет своего существования продукция фирмы приобрела мировую известность в широком диапазоне применений, благодаря своим лучшим эксплуатационным характеристикам по сравнению с обычными стандартными клапанами.
Диапазон применения клапанов фирмы «Моквелд Валв»:
— Рабочее давление от АNSI 150 до 2500 (19,3÷421,8 кгс/см2);
— Рабочая температура от –50 оС до +205 оС;
— Условный проход DN от 2″ до 48″ (50÷1200 мм)
Материальное исполнение: углеродистая и нержавеющая сталь, низколегированная сталь для работы на низких температурах.
Приводы: ручной, пневматический, гидравлический, электрический, электрогидравлический.
Рабочая среда: сырая нефть, продукты её перегонки, многофазные жидкости с высоким соотношением газ/нефть, загрязненный песком природный газ, коррозионная жидкость и газы.
2. Конструкция клапанов регулирующих фирмы «Моквелд Валв»
Основная концепция клапана — «осевой поток», который представляет собой прямолинейный симметричный и неограниченный поточный контур между внутренним и наружным корпусами клапана. Основными компонентами регулировочных клапанов фирмы Моквелд с осевым потоком являются наружный корпус клапана, внутренний корпус, поршень, шток поршня, шпиндель и кожух. Корпус клапана представляет собой монолитную стальную отливку. Поршень передвигается вдоль продольной оси осевой линии клапана. Направляющая регулировочных клапанов фирмы Моквелд, работающих под легкой нагрузкой, и меньших размеров, состоит только из штока поршня. В клапанах, работающих в более тяжелых условиях, поршень направляется в кожухе вдоль всего хода.
3. Основной принцип работы клапана «Моквелд Валв»
Поршень работает с помощью трансмиссии, выполненной под углом в 90о, состоящей из пары скользящих зубчатых реек с сочлененными зубьями, расположенными на штоке поршня и шпинделя. Малый зазор зубчатой передачи гарантирует передаче фирмы Моквелд отсутствие гистерезиса с исключением «игры» между шпинделем клапана и штоком поршня. Плоские основания зубьев изолированы от жидкости двойными первичными уплотнениями на штоке поршня и направляющей. Система трансмиссии поэтому может быть набита смазкой, с отсутствием необходимости в частом техобслуживании.
4. Система уплотнения клапана «Моквелд Валв»
Регулировочные клапаны фирмы Моквелд обеспечивают герметичную отсечку во всем диапазоне давлений, даже в самых суровых рабочих условиях. Эти клапаны обладают непревзойденной характеристикой надежности в применении там, где регулировочные клапаны должны обеспечивать 100% герметичную отсечку даже после продолжительного использования. Регулировочные клапаны фирмы Моквелд осуществляют отсечку надежно при перекрытии потока, поступающего как с верхней, так и с нижней стороны.
Уплотнительный узел фирмы Моквелд, разработанный с автономным источником давления, состоит из трапециедального главного уплотнения, объединённого с кольцом круглого сечения и фиксатором уплотнения. Все это расположено в кожухе.
В перекрытом положении давление прилагается к внутренней поверхности главного седла трапециедальной формы, энергезируя его и выталкивания его радиально наружу к седлу поршня, обеспечивая таким образом герметичную отсечку любому дифференциальному давлению.
Кольцо круглого сечения обеспечивает изолирование течей в контакте с нижней стороной поршня, по потоку.
Следует отметить, что зазор между поршнем клапана и фиксатором уплотнения исключительно мал, так что дросселирование имеет место только между металлическими поверхностями и в любом случае, клапан перекрывается прежде, чем энергезируется уплотнение. Поэтому уплотнение только завершает герметичную отсечку и не является предметом эрозии. Для большинства регулировочных применений передняя часть поршня и фиксатор уплотнения — область, где имеет место дросселирование — сильно прижимаются друг к другу.
В условиях обратного потока система работает одинаково хорошо. Кольцо круглого сечения не передвигается на другую сторону для изолирования утечки давления с нижней стороны по потоку.
Когда клапан открыт, главное уплотнение, благодаря принципу энергезации, втягивается в кожух и поэтому не подвергается эрозии.
5. Назначение антипомпажных систем. Характеристики, которыми должен обладать регулирующий клапан «Моквелд Валв»
Антипомпажные системы предназначены для:
— безопасной эксплуатации компрессоров;
— максимального расширения диапазона работы компрессора;
— снижения расхода топлива привода.
Для эффективной защиты от помпажа антипомпажный клапан должен обладать следующими характеристиками:
— Сочетанием высокой пропускной способности, что необходимо для быстрого устранения условий, ведущих к помпажу, с широким диапазоном изменения пропускной способности, что необходимо для точной настройки системы.
— Линейной расходной характеристикой.
— Малым временем реакции на управляющий сигнал, в пределах от 1 до 2 секунд.
— Малым временем реакции на управляющий сигнал, в пределах от 1 до 2 секунд.
— Высокой точностью и устойчивостью работы.
— Достаточно большим размером, чтобы не превысить допустимую величину выходной скорости газа.
— Полной герметичностью в закрытом положении.
— Низким уровнем шума.
6. Компоновка и работа системы управления.
Регулирующий клапан типа RZD, используемый в качестве исполнительного органа в системе антипомпажного регулирования газоперекачивающих агрегатов или компрессорных цехов, представляет собой сам клапан, пневмопривод одностороннего действия (нормально открытый) с гидродублирующей системой и приборную часть (комплект приборов), обеспечивающую работу клапана в автоматическом режиме.
Для работы антипомпажного клапана на приборную часть подается воздух (газ) давлением 45-65 бар, который очищается от мехпримесей в фильтре высокого давления, понижается до давления 6-12 бар в редукторе высокого давления и направляется в ресивер (ёмкость), расположенный в верхней части цилиндра пневмопривода.
Из ресивера газ выходит в трех направлениях:
первое — на предохранительный клапан поз.16, срабатывающий при повышении давления в ресивере свыше 15 бар;
второе — идет на два редуктора с фильтрами:
— редуктор — понижает давление до 1,4 бал и подает газ на электропневмопреобразователь, который, получая электрический сигнал от 4 до 20 мА, преобразует его в пневматический и подает в качестве управляющего на позиционер, который, в свою очередь, подает управляющий сигнал на бустер;
— редуктор поз.14 понижает давление до 408 бар и подает его в качестве рабочего на позиционер 10
третье — идет на бустер (или бустера), который перепускает большой объём газа на поршень пневмопривода в зависимости от пневмосигнала с позиционера.
Дроссель служит для регулировки времени открытия и закрытия клапана и настраивается на заводе-изготовителе.
При получении управляющего электрического сигнала 20 мА срабатывает электропневмопреобразователь и подает пневмосигнал на позиционер, который усиливает его и подает на бустер. Последний перепускает газ из ресивера на пневмопоршень привода, заставляя его под действием давления газа опускаться вниз, сжимая пружины, и через систему реечного механизма шток привода — шток клапана перемещать поршень клапана, перекрывая поток перекачиваемой среды.
При снижении управляющего электрического сигнала до 4 мА уменьшается пневмосигнал и бустер (или бустера) перекрывает поток газа из ресивера на привод. Поршень последнего под действием пружин поднимается вверх, сбрасывая газ через бустер и позиционер в атмосферу.
При получении электрического сигнала в пределах от 4 до 20 мА — открытие клапана пропорционально величине сигнала.
На случай аварийной ситуации (отключение подачи газа или электросигнала), система регулирования снабжена дублирующим устройством гидросистемой с ручным насосом.
Для нормального функционирования системы управления осуществляется постоянный обогрев её элементов при помощи обогревающей ленты и электротермообогревателя.
7. Схема приборной части клапана «Моквелд Валв» с приводом для антипомпажного регулирования
Приборная часть клапана состоит из следующих элементов:
— Исполнительный орган
— Гидроцилиндр
— Пневматический привод
— Ресивер
— Гидронасос
— Конечный выключатель
— Клеммная коробка
— Дроссель
— Электропневмопреобразователь
— Позиционер
— Бустер
— Предохранительный клапан
— Редуктор с фильтром
— Редуктор с фильтром
— Нагревательный элемент
— Нагревательный элемент
— Редуктор высокого давления
— Фильтр высокого давления
8. Предпусковые проверки
Перед включением клапана в работу необходимо:
Проверить работу нагревающей ленты и термоадаптера. Если термоадаптер не работает, необходимо включить его нажатием на обрезиненную кнопку красным пластмассовым ключом, находящемся в приборном шкафу.
Проверить подключение давления 45-65 бар к входному штуцеру приборного шкафа.
Проверить работу клапана от ручного гидронасоса в следующей последовательности:
а) установить переключатель режимов в положение «HANDPUMP» (РУЧНОЙ);
б) сработать рукояткой ручного гидронасоса, пока кронштейн указателя положения поршня клапана не переместится до нижнего конечного выключателя;
в) для открытия клапана установить переключатель в положение «AUTOMATIC».
ВНИМАНИЕ! Превышение давления за редуктором более 10 бар может привести к повреждению мембран позиционера. Перед работой в автоматическом режиме необходимо проверить положение переключателя режима работы на ручном гидронасосе, переключатель должен находится в положении «AUTOMATIC».
Проверить величину управляющего электрического сигнала, выдаваемого из пультовой на электропневмопреобразователь. Величина сигнала должна соответствовать 4-20 мА.
Проверить срабатывание клапана при подаче электрического сигнала 4 мА и 20 мА, контролируя время полного хода, положение кронштейна клапана относительно конечных выключателей визуально и по световой индикации на щите управления в пультовой.
Проверить срабатывание клапана при подаче электрического сигнала в диапазоне 4-20 мА. Автоколебания поршня не допускаются. При их наличии необходимо уменьшить скорость срабатывания открытием дросселя до получения устойчивой работы.
Проверить настройку электропневмопреобразователя, подавая управляющий сигнал 4-20 мА с пультовой (или от подключенного непосредственно к нему токового задатчика), при этом давление на манометре М1 позиционера «Moore» должно соответствовать:
Если давление на манометре М1 не соответствует указанному, произвести регулировку электропневмопреобразователя. В связи с влиянием регулировок друг на друга, произвести проверку регулировки позиционера.
9. Техническое обслуживание
Регулирующие клапаны фирмы «Моквелд Валв» являются высокоточным, технологическим оборудованием, не нуждающемся в регулярном техническом обслуживании. Они изготавливаются для работы с длительным сроком службы при нормальных условиях эксплуатации и, если необходимо, без обслуживания.
Таблица 1 — Таблица периодичности контрольных проверок технического состояния клапанов
10. Возможные неисправности
В процессе эксплуатации регулирующих клапанов возможно возникновение отдельных неисправностей. Для их устранения в таблице 2 приведена информация по некоторым неисправностям и способам их устранения.
Таблица 2 — Некоторые неисправности и способы их устранения
11. Обслуживание гидросистемы
Назначение и устройство гидросистемы
Гидравлическая система предназначена для приведения в действие антипомпажного клапана в аварийных ситуациях (при нарушении подачи энергии на пневмопривод) и в качестве гидродемпфера при нормальном режиме работы привода.
Гидросистема включает в себя гидропоршень пневмопривода, гидроблок со встроенным насосом и гидроаккумулятор. Гидроблок крепится к установочной плите привода винтами «Алена». С другой стороны в плите установлены два штуцера с обратными клапанами для закачки и контроля масла в системе.
Гидросистема состоит из следующих элементов:
В корпусе гидроблока размещены: переключатель режимов работы (переключающий золотник), ручной насос, с двумя обратными клапанами, для направления потока, предохранительный клапан, настраиваемый на давление, величина которого выбита на корпусе насоса и дроссельная шайба на линии подключения гидроаккумулятора. Гидроаккумулятор представляет собой металлический резервуар (объёмом 0,7 литра).
При нормальной работе пневмопривода переключатель режимов работы находится в положении «AVTOMATIK» и масло перетекает из под поршневой полости в надпоршневую и наоборот, а гидросистема выполняет роль гидродемпфера.
При экстремальных ситуациях для включения гидронасоса необходимо установить переключатель режимов работы в положение «HANDPUMP». При этом масло насосом перекачивается из подпоршневой полости в надпоршневую, что ведёт к перемещению поршня клапана в положение «закрыто». Для перемещения поршня в обратном направлении (положение «открыто») необходимо установить переключатель в положение «AVTOMATIK» и пружины привода вернут поршень клапана в положение «открыто».
Гидросистема привода заполняется на фирме «Моквелд Валвs» и, как правило, не требует дополнительной заправки при работе клапана.
12. Действие в экстремальных условиях.
Если антипомпажный клапан подвергался воздействию чрезвычайных условий работы или окружающей среды, необходимо проверить:
— визуально, нет ли внешних повреждений;
— нет ли утечки через уплотнения;
— правильно ли работает регулирующий клапан, привод и система управления;
— при работе с температурой газа, превышающей допустимую, замените все уплотнения в клапане. Именная табличка на корпусе показывает максимально допустимую рабочую температуру.
Работа при чрезвычайных обстоятельствах
В случае нарушения подачи газа или управляющего сигнала регулирующий клапан может эксплуатироваться вручную. Пневматический привод фирмы «Моквелд Валв» укомплектован в качестве дублирующего устройства гидравлическим ручным насосом.
Утечка газа через уплотнения высокого давления
Регулирующие клапаны снабжены разгрузочными клапанами 36.01S, контролирующими любую внутреннюю утечку газа, проходящего через уплотнения. Разгрузочный клапан открыт и защищен в этом положении пломбой. Наконечник разгрузочного клапана наполнен консистентной смазкой, которая выталкивается любым давлением газа вследствие нарушения герметичности уплотнений внутреннего корпуса.
Если утечка замечена во время проверки, необходимо предпринять следующие шаги:
— снять пломбу;
— закрыть разгрузочный клапан, используя «Allen», чтобы повернуть как можно дальше по часовой стрелке винт в корпусе клапана;
— сообщить об утечке и предпринять шаги для извлечения регулирующего клапана из линии трубопровода при первой возможности.
ПРИМЕЧАНИЕ. Регулирующий клапан может работать с закрытым разгрузочным клапаном. В этом случае временно открывайте разгрузочный клапан для уменьшения давления.
Для повышения надежности и эффективности управления процессами компримирования и транспортировки природного газа необходимо применять комплексный подход при решении вопросов антипомпажного регулирования. Качественное антипомпажное регулирование обеспечивает безопасную работу нагнетателя газоперекачивающего агрегата. Контролируемое (полное или частичное) открытие антипомпажного клапана позволяет разгрузить агрегат в ситуациях, когда режим работы нагнетателя подходит к критическим границам по давлению, степени сжатия или запасу по помпажу. Таким образом снижается нагрузка на компрессор, что позволяет избежать негативных последствий – быстрого роста температуры газа и сильной вибрации, способной привести к разрушению оборудования. Правильная и грамотная настройка антипомпажного клапана – это залог устойчивой и бесперебойной работы газоперекачивающего агрегата.
В представленной статье рассмотрен эмпирический метод подбора коэффициентов позиционера SRD991, использование которого обеспечивает корректную работу пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора в антипомпажном клапане производства Mokveld Valves B. V. В отличие от известных способов настройки в данном методе учитываются индивидуальные особенности регулирующего клапана: трение его составных частей, повреждения и задиры на сепараторе, обусловленные негерметичностью соединений потери давления импульсного газа и др. Предложенный способ позволяет подобрать такие значения пропорционального, интегрального и дифференциального коэффициентов регулятора, которые обеспечат правильный вид переходной характеристики при перестановке клапана.
Ключевые
слова: РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН, ПОЗИЦИОНЕР, НАСТРОЙКА, ПИД-РЕГУЛЯТОР, ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ, ИНТЕГРАЛЬНЫЙ, ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ.
2. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. 4-е изд. СПб.: Профессия, 2003.
3. Вадутов О.С. Настройка типовых регуляторов по методу Циглера – Никольса. Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2014.
Все, кто работает на фирме Mokveld Valves bv непосредственно, и те, кому доверено право представлять ее интересы на мировом рынке, могут с полным основанием гордиться продукцией фирмы.
Ю.Л. Рухлов, генеральный директорСП Моквелд Маркетинг
Украинско-голландское совместное предприятие Моквелд Маркетинг более 20 лет представляет интересы и продукцию голландской фирмы Mokveld Valves bv на территории стран, образовавшихся после распада Советского Союза.
Более 40 лет назад эта фирма совершила технический переворот в арматуростроении, продемонстрировав всему миру уникальную концепцию осесимметричных регулирующих и обратных клапанов, которые по своим эксплуатационным показателям сразу же позволили фирме занять лидирующее положение на мировом рынке.
В настоящее время регулирующие, антипомпажные, дроссельные, обратные и отсечные клапаны фирмы осесимметричного типа широко используются в самых престижных проектах газовой и нефтяной промышленности на всех континентах мира, где осуществляется добыча и транспортировка нефти и газа.
Высокая надежность и эффективность специальной трубопроводной арматуры фирмы Mokveld Valves bv подтверждена результатами ее эксплуатации в России, США, Германии, Франции, Норвегии, Китае, Украине, Турции, Алжире, Японии, Бразилии, Великобритании, Италии, Болгарии, Чехии, Польше и многих других странах мира.
