• Главная
  • Блог
  • Трубопроводная арматура с верхним доступом в шельфовой добыче нефти и газа

Трубопроводная арматура с верхним доступом в шельфовой добыче нефти и газа

Почему шельфовая трубопроводная арматура настолько важна? Из всей трубопроводной арматуры, используемой на шельфовых платформах, трубопроводная арматура систем и трубопроводов транспортировки является самой...

...большой, тяжелой, дорогой и сложной, с самым длительным сроком поставки. Цель данной статьи – рассказать о данной трубопроводной арматуре с верхним доступом, используемой в шельфовой добыче нефти и газа, а также о ее основных функциях и конструкционных решениях.

Рисунок 1 показывает экспортный магистральный трубопровод, транспортирующий среду с платформы на берег. Трубопровод включает две части: надводную и подводную, которые проектируются по двум разным стандартам - ASME и DNV соответственно. Арматура экспортной линии, установленная на платформе и подающая среду в подводную часть, спроектирована по стандарту ASME и установлена в трубопроводе над водой.

экспортный магистральный трубопровод, транспортирующий среду с платформы на берег

Такая трубопроводная арматура обладает следующими отличительными чертами:

  • Верхний доступ
  • Типы: Шаровый кран или прямоточная шиберная задвижка
  • С наличием привода
  • Приварное соединение
  • Большие размеры (к примеру, 38 дюймов) и высокий класс давления
  • Тяжелые ввиду размера и класса давления
  • С возможностью внутритрубной очистки

Как правило, данная арматура спроектирована по стандарту API 6D. Она подвержена таким же нагрузкам, как и магистральная линия, что должно быть учтено при расчете толщины и прочности арматуры.

Верхний доступ для удобства

Арматура с верхним доступом дает возможность беспрепятственно получить доступ к внутренним частям арматуры через крышку. Они являются односоставными, что дает им лучшее механическое сопротивление к нагрузкам от трубопровода по сравнению с разборной арматурой или арматурой с боковым доступом.

Арматура с верхним доступом приваривается к трубопроводу, обеспечивая наименьшую вероятность протечки. Приварное соединение арматуры также экономит четыре фланца, которые были бы необходимы при фланцевом соединении.

Рисунок 2 показывает кран шаровый с верхним доступом и с боковым доступом.

кран шаровый с верхним доступом и с боковым доступом

Главное преимущество арматуры с верхним доступом в том, что ее можно обслуживать, не демонтируя с линии. Также, такая арматура дает больше возможностей для увеличения штока в случае требования высокого крутящего момента.

Сварные соединения

Сварка арматуры к трубопроводу проходит с помощью патрубка (короткий отрезок трубы который устанавливается между двумя фитингами или фитингом и фланцем или двумя фланцами для обеспечения необходимой дистанции) либо с помощью патрубка и переходного патрубка. Переходный патрубок может потребоваться в случае если толщина сварного соединения арматуры отличается от толщины патрубка или если отличаются их материалы. Сварка может быть проблематичной, если арматура и трубопровод сделаны из разных материалов.

Рисунок 3 показывает сварку 30-дюймового шарового крана.

сварка 30-дюймового шарового крана

Арматура с верхним доступом может быть краном шаровым или прямоточными шиберными задвижками. Выбор между этими типами арматуры зависит от таких параметров, как: цена, срок поставки, размеры арматуры, вес, предпочтения заказчика и другие.

Все арматура экспортной линии работает с приводом. Привод может быть пневматическим, гидравлическим или электрическим. Выбор привода зависит от таких факторов, как размер арматуры и класс давления, необходимый крутящий момент для работы арматуры, время срабатывания арматуры, а также действие при отказе оборудования.

Минимизация веса арматуры с верхним доступом

Существует несколько способов для уменьшения веса арматуры с верхним доступом.  Первый заключается в расчете толщины арматуры согласно ASME части VIII раздел 02 вместо ASME B16.34. Уменьшение толщины сокращает строительную длину и высоту арматуры и, как следствие, вес арматуры в целом. Таблица ниже показывает уменьшение толщины, строительной длины, высоты и веса 30-ти дюймового крана шарового классом ANSI 1500, спроектированного по двум сравниваемым стандартам - ASME часть VIII и ASME B16.34.

30” Cl.1500 Шаровый кран с верхним доступом
Толщина
Строительный размер
Высота
Вес
ASME B16.34
158 мм
6.2 дюйма
2540 мм
100 дюймов
2340 мм
92.1 дюйма
34 тонны
ASME часть VIII
135 мм
5.3 дюйма
2320 мм
91.3 дюйма
2253 мм
88.7 дюйма
25 тонн
Уменьшение
23 мм
0.9 дюйма
220 мм
8.7 дюйма
87 мм
3.4 дюйма
9 тонн

Второй способ уменьшить вес – это использование цилиндрических гаек вместо шестигранных. Цилиндрические гайки занимают меньше места в соединении корпус/крышка, что ведет к уменьшению веса. Рисунок 4 показывает 38 дюймовый кран класса 1500 с электрическим приводом и цилиндрическими гайками.

38 дюймовый кран класса 1500 с электрическим приводом и цилиндрическими гайками

Также необходимо проектировать арматуру, учитывая расчетное давление, давление гидравлических испытаний и нагрузки трубопровода. Не менее важным является корректный расчет частей, подверженных воздействию давления: корпус, крышка, шар, седло, патрубок и шпильки. Для подтверждения прочности данных частей используют анализ методом конечных элементов – Рисунок 5.

анализ методом конечных элементов

Нагрузки могут быть осевые, изгибающие и скручивающие, а также сложные волновые нагрузки. Конструкция и вес арматуры одинакового размера и класса давления, установленных на одной линии, могут быть разными. Причина в том, что арматура, установленная в разных местах, испытывает разные нагрузки.

Для подтверждения результатов анализа методом конечных элементов проводятся испытания на изгиб. Такие испытания на расчетные и случайные нагрузки проводятся на собранном корпусе с крышкой. Они могут проводиться повторно на «нагрузку обслуживания» при открытой крышке, когда кран находится на ремонте и менее устойчив к нагрузкам. На концах патрубков могут находиться трубные катушки, чтобы увеличить длину крана и достичь требуемого изгибающего момента. Установленные датчики деформации на нескольких критически важных местах крана могут показать избыточный уровень деформации корпуса под нагрузками. Деформация корпуса наружу может вывести к протечке седла, а деформация внутрь могут привести к выходу из строя седла или шара и корпуса.

Сертифицировано

  • Технический регламент 032/2013

  • API 6D / API 600 / API 602

  • Технический регламент 012/2011

  • Технический регламент 010/2011

  • PED 2014/68/EU

Контакты

  • +7 812 425-6587

  • Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

  • Санкт-Петербург, проспект Энгельса, дом 154 лит.А

  • ИНН 7802830168

Отправить Запрос

Все права защищены - ООО "АСТУТЕК" - 2021