壓力調節是石油和天然氣工業的核心,如果沒有壓力調節閥(PRV)來控制和引導流體或氣體通過管道的流動,就不可能進行壓力調節。
由于石油和天然氣行業的運營通常具有挑戰性,因此這些設備需要在無縫運行的同時能夠承受極端的壓力和溫度。這意味著大多數石油和天然氣運營商都需要使用由昂貴的發電機(和備用發電機)驅動的球閥。但是,英國牛津大學實驗室中創造的新技術可能使該行業朝著更具成本效益,更高效的解決方案邁進。
膜片問題
在流量控制的許多領域,仍使用英國發明家布萊恩·唐金(Bryan Donkin)在維多利亞時代制造的隔膜閥。在此,有限范圍的彈性體可以使膜片運動,因此它會不斷進行調節以控制壓力。但是,使這些彈性體非常適合其工作的原因-其彈性-正是這些設備的責任。這是因為靈活性是有代價的。太長時間彎曲會導致脆化,腐蝕,疲勞并最終斷裂。
因此,這些常規調節器的性能受到限制,并且容易發生服務故障,進而導致停機和計劃內的維護,從而蠶食了利潤。
正是基于隔膜閥的局限性促使牛津大學的Thomas Povey教授創建了現在的牛津流量閥。在研究開發更高效的噴氣發動機和燃氣輪機時,他需要能夠精確測量渦輪機葉片中的熱傳遞,這需要對氣流進行精確控制以捕獲必要的數據。
市場上當前的監管機構不夠準確或效率不足以滿足他和他的團隊要求的標準。結果,Povey創建了牛津大學的流量控制方法來滿足他們的需求。
新的流量模型
在Povey的模型中,隔膜被直接感應式活塞致動器代替,以簡化調節器的設計并消除這些設備出現故障的主要原因。
活塞的一側暴露于下游管道壓力,而另一側則與先導調節器控制的壓力腔保持平衡。該活塞執行器在優化的進料孔配置下運行,可在整個工作范圍內提供精確,穩定的控制。在操作過程中,當下游管道壓力超過先導調節器設定的壓力腔內的壓力時,活塞會向內移動,從而減小腔的大小。
活塞致動器在關閉時的運動降低了流量,以維持穩定的下游壓力。當需求增加時,下游壓力會降到先導閥設定的壓力以下,并發生反向操作。當先導閥排氣時,腔體收縮,打開流路,從而增加流量并保持穩定的下游壓力。
廣泛的測試表明,除了比同類設備更高效,更耐用之外,這些設計還受益于技術優勢,例如減少了波動,降低了噪聲排放,將流動湍流降至最低并降低了最小壓降。類似地,盡管傳統的調節器往往具有復雜的流路,并帶有大量的“死角”,其中可能會混入錯誤的物質,并且存在許多運動部件,而這些運動部件都有可能發生故障,但流量控制裝置只有一個運動部件和一個軸向流動機構,這樣就減少了發生故障的可能性。
石油和天然氣行業的特殊利益
該模型不僅具有優于傳統隔膜閥的優點,而且還設計用于克服與石油和天然氣行業中常用的其他類型閥門相關的許多問題。
目前,由于傳統的隔膜閥無法承受油氣運行中的壓力,因此行業內的企業經常使用由執行器馬達驅動的閥。為此,必須提供不間斷的電力供應,這意味著必須使用發電機和備用發電機來確保運行不間斷。這是有效的,但也很昂貴。
活塞導向模型無需執行器。它是自供電,自調節,自控制且結構簡單的。這意味著它更便宜,并且可以降低故障風險,從而取代其他設備所提供的好處。
同樣,由于它只有一個運動部件的設計簡單,流線型,因此它可以處理臟污或腐蝕性物質,同時由于流體和氣體不依賴于隔膜來調節壓力,因此當流體和氣體離開井口時,它還可以承受許多壓力。
PRV的重量更輕,尺寸更小,這意味著不需要重型起重設備即可將模型放入適當位置,并且從物理上講,它們占用的空間較小。在岸上,這還意味著地面基礎設施所占用的物理空間會大大減少,從而有助于最大程度地降低運營成本和地租。
此外,該設備可以改裝到現有基礎設施中,以適合當前行業中使用的過濾器和過濾器。
像許多行業的公司一樣,石油和天然氣公司承受著在不犧牲性能的情況下提高利潤率的壓力,這些設備的設計旨在在尺寸和運行成本方面邁出一大步。