姚先玲
(上海利策科技股份有限公司天津分公司, 天津300451)
[摘 要]在海洋平臺配管設計中,閥門是海洋平臺上重要的管道附件。平臺上的維修操作基本上就是閥門操作。對(dui)(dui)(dui)于海洋(yang)平(ping)臺(tai)主要應用PDMS軟件(jian)進行(xing)三維建模設計、切圖進行(xing)實現現場施工(gong)。本文對(dui)(dui)(dui)海洋(yang)平(ping)臺(tai)常用的(de)閥(fa)門(men)選(xuan)型進行(xing)了介(jie)紹,并對(dui)(dui)(dui)閥(fa)門(men)的(de)布置進行(xing)分析研究,對(dui)(dui)(dui)相關(guan)項目具有一定的(de)借鑒(jian)作用。
[關鍵詞]海洋平臺;閥門(men);閥門(men)布置(zhi);閥門(men)選型;PDMS
閥門是海洋平臺上重要的管道附件,是用于開閉管路、控制流向、調節和控制輸送介質的參數(溫度、壓力和流量)的管路附件,是流體輸送系統中的控制部件,具有截止、調節、導流、防逆流、穩壓、分流或溢流泄壓等功能。用于流體控制系統的閥門,從最簡單的截止閥到極復雜的(de)自控系統中所用(yong)的(de)各種(zhong)閥門(men)。海洋(yang)平臺主要用(yong)PDMS(Plant Design Management System)進行管道和(he)閥門(men)布置,基(ji)本涵蓋(gai)了工廠設計(ji)(ji)中的(de)各專業(ye),如配管、設備、結構、暖通(tong)、電氣、儀表等,使得各專業(ye)在(zai)同一(yi)軟(ruan)件(jian)系統中,實(shi)現(xian)協同設計(ji)(ji),實(shi)時(shi)(shi)進行碰撞檢查(cha)。多專業(ye)協同設計(ji)(ji)不僅帶來了設計(ji)(ji)水平的(de)提(ti)升、設計(ji)(ji)質量(liang)的(de)提(ti)高,同時(shi)(shi)使工程(cheng)承包(bao)商(shang)、施工單位、業(ye)主各方受益。
1 閥(fa)門在平臺中(zhong)的重要性
經統計,海洋石油平臺的中心平臺一般需要大約2500個閥門,井口平臺一般需要大約1200個閥門。平臺上幾乎90%的日常操作和維修都涉及到閥門的操作,因此閥門在平臺上的選型和布置至關重要。海洋平臺上常用的手動閥門主要包括:閘閥、截止閥、蝶閥、球閥、止回閥。在(zai)海洋平臺上不(bu)(bu)同(tong)的系統、不(bu)(bu)同(tong)的位置需選用不(bu)(bu)同(tong)的閥門型式,選型不(bu)(bu)但(dan)要(yao)考慮(lv)(lv)實用性,還要(yao)考慮(lv)(lv)經(jing)濟性。
2 海(hai)洋平臺常用閥(fa)門選型(xing)
(1)閘閥也稱閘板閥(fa)(見圖1)。其閉合原理是閘板密(mi)封(feng)面(mian)(mian)與(yu)閥(fa)座(zuo)密(mi)封(feng)面(mian)(mian)高度光(guang)潔(jie)、平(ping)整一致,相(xiang)互貼(tie)合,可(ke)阻止介(jie)質(zhi)流過并依(yi)靠頂(ding)模、彈簧或閘板的(de)(de)模型,來增(zeng)強密(mi)封(feng)效(xiao)果(guo)。它(ta)在(zai)管路(lu)中主要起切斷作用。優點(dian)是:流體阻力小(xiao),啟(qi)閉省力,可(ke)以(yi)在(zai)介(jie)質(zhi)雙向流動的(de)(de)情況下(xia)使用,沒有方向性,全開時密(mi)封(feng)面(mian)(mian)不易(yi)沖蝕(shi),結構長度短,不僅適合做小(xiao)閥(fa)門,而且適合做大閥(fa)門。在(zai)海洋平(ping)臺上主要用于蒸汽系統、低點(dian)排放、高點(dian)放空及與(yu)壓力表連接處。
(2)截止閥也稱截門(見圖2)。在開閉過程(cheng)中密封面間的摩擦力(li)小,比較(jiao)耐用,開啟(qi)高度(du)不
大,容易制造,維修方便。不僅適用于中低壓而且適用于高壓。其閉合原理是依靠閥桿壓力,使閥瓣密封面與閥座密封面緊密貼合,阻止介質流通。截止閥只允許介質單向流動,
安裝時具有方向性。在海洋平臺上主要用于閥組的旁通和球閥聯合使用。
(3)蝶閥也(ye)稱蝴蝶閥(fa)(見圖3)。蝶閥(fa)的(de)閥(fa)瓣是圓盤,圍繞著閥(fa)座內的(de)一個軸旋(xuan)轉,旋(xuan)角(jiao)的(de)大(da)小便(bian)是閥(fa)門的(de)開閉(bi)度。蝶閥(fa)具有輕巧(qiao)的(de)特點,比其(qi)他閥(fa)門要節省(sheng)材料(liao),結構簡單,開閉(bi)迅(xun)速,切斷和節流都(dou)可用,流體阻(zu)力小,操作省(sheng)力。蝶閥(fa)可做(zuo)成很大(da)的(de)口徑。考慮經濟因素及空間原因,在(zai)海洋平臺上主(zhu)要用于海水系統、消(xiao)防(fang)系統及生產水系統。
(4)球閥(fa)(見圖5)的工(gong)作(zuo)原理是(shi)靠(kao)(kao)旋(xuan)轉閥(fa)芯使閥(fa)門暢通或閉塞。球閥(fa)開關(guan)輕便(bian),體積小,
可(ke)以(yi)做成很大口徑,密封可(ke)靠(kao)(kao),結構簡單,維修方(fang)便(bian),密封面與球面常在(zai)閉合狀態(tai),不易被(bei)介質沖(chong)蝕。球閥(fa)分為兩(liang)類,一(yi)是(shi)浮動球式,二是(shi)固定球式。在(zai)海洋平臺(tai)上(shang)廣(guang)泛應用(yong)于(yu)各系統(tong)。
(5)止回閥(見圖4),是(shi)依靠流(liu)(liu)體(ti)自身的力量自動啟閉(bi)的閥(fa)(fa)門(men)。它的作用是(shi)阻(zu)止(zhi)(zhi)(zhi)介質(zhi)倒流(liu)(liu)。止(zhi)(zhi)(zhi)回閥(fa)(fa)又稱(cheng)為逆(ni)止(zhi)(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)、單(dan)向(xiang)閥(fa)(fa)、單(dan)流(liu)(liu)門(men)等。按(an)結構分為兩類(lei)。一為升(sheng)降式(shi)止(zhi)(zhi)(zhi)回閥(fa)(fa):閥(fa)(fa)瓣(ban)(ban)(ban)(ban)沿(yan)著閥(fa)(fa)體(ti)垂
直中(zhong)心(xin)線移動。這類(lei)止(zhi)(zhi)(zhi)回閥(fa)(fa)有兩種:一種是(shi)臥式(shi),裝(zhuang)于(yu)(yu)水(shui)平管道(dao),閥(fa)(fa)體(ti)外形與截(jie)止(zhi)(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)相似(si);另一種是(shi)立式(shi),裝(zhuang)于(yu)(yu)垂直管道(dao)。另一種為旋啟式(shi)止(zhi)(zhi)(zhi)回閥(fa)(fa):閥(fa)(fa)瓣(ban)(ban)(ban)(ban)圍繞座外的銷(xiao)軸旋轉, 這類(lei)閥(fa)(fa)門(men)有單(dan)瓣(ban)(ban)(ban)(ban)、雙瓣(ban)(ban)(ban)(ban)和多瓣(ban)(ban)(ban)(ban)之(zhi)分,但原(yuan)理是(shi)相同的。在海洋平臺上可(ke)用于(yu)(yu)阻(zu)止(zhi)(zhi)(zhi)介質(zhi)倒流(liu)(liu)的各系統,由于(yu)(yu)不(bu)需人工操(cao)作,可(ke)置于(yu)(yu)高于(yu)(yu)2200mm的位置。
圖1 閘閥 圖2 截止閥 圖3 蝶閥
![閘閥 截止閥 蝶閥 球閥 止回閥 閘閥 截止閥 蝶閥 球閥 止回閥](//images.pv001.com/news/2018-12/11/20181211071912221222.png)
圖4 止回閥 圖5 球閥
3 閥門(men)布置
閥(fa)門在海洋平臺的操(cao)作(zuo)和維(wei)修(xiu)中具有非常(chang)重要的作(zuo)用,其操(cao)作(zuo)量約占日常(chang)操(cao)作(zuo)維(wei)修(xiu)的90%以上。因此閥(fa)門位(wei)置(zhi)的布置(zhi)是否(fou)合理很重要。
圖(tu)6、圖(tu)7所(suo)示(shi)的(de)(de)閥(fa)門(men)閥(fa)桿水平布置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和垂直安裝時的(de)(de)合適操作位置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)1050~1350mm,最(zui)(zui)佳位置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)1200mm;如(ru)在布置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)時難(nan)以(yi)實現最(zui)(zui)佳布置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)高度,可以(yi)比合適位置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)略高或(huo)略低,但一定要避(bi)開圖(tu)7所(suo)示(shi)的(de)(de)人(ren)臉危險區范圍1350~2175mm。如(ru)果必須較高布置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)可以(yi)考慮讓閥(fa)門(men)廠家(jia)添(tian)加導鏈(lian)以(yi)便(bian)于(yu)操作,見圖(tu)9,對于(yu)容(rong)器上難(nan)以(yi)降低的(de)(de)閥(fa)門(men)操作,可以(yi)按(an)照圖(tu)8,采用平臺(tai)的(de)(de)移動小車(che)進行操作。
4 閥門(men)布(bu)置建模
閥門(men)布(bu)(bu)置(zhi)可通過(guo)PDMS來實現(xian),在三維(wei)(wei)軟(ruan)件(jian)中建模,通過(guo)軟(ruan)件(jian)抽取(qu)三維(wei)(wei)圖,供(gong)現(xian)場施工,實現(xian)閥門(men)平(ping)臺布(bu)(bu)置(zhi)。PDMS管(guan)道(dao)建模的(de)(de)方法采用(yong)(yong)“管(guan)件(jian)導引管(guan)道(dao)”的(de)(de)方式,即用(yong)(yong)戶只需定(ding)義管(guan)件(jian)的(de)(de)位置(zhi),系統(tong)會自動完(wan)成管(guan)件(jian)間的(de)(de)管(guan)道(dao)布(bu)(bu)置(zhi),且可以根據具體情況對部分管(guan)件(jian)進行修改。
圖6 閥桿垂直安裝
![閘閥 截止閥 蝶閥 球閥 止回閥 閘閥 截止閥 蝶閥 球閥 止回閥](//images.pv001.com/news/2018-12/11/20181211072064476447.png)
圖7 閥桿水平安裝
![閘閥 截止閥 蝶閥 球閥 止回閥 閘閥 截止閥 蝶閥 球閥 止回閥](//images.pv001.com/news/2018-12/11/20181211072055805580.png)
圖8 容器上閥門操作
PDMS后臺根據廠家資料(liao)進行(xing)閥門建(jian)庫后,閥門在(zai)項目建(jian)模(mo)中通過調用閥門數(shu)據庫實現三維建(jian)模(mo),高度位置可(ke)按照(zhao)圖6~圖9進行(xing)調整,實現便(bian)于(yu)操作和維修的目的,可(ke)見圖10 PDMS模(mo)型中閥門布置方式(shi)。
圖9 閥門導鏈
![閘閥 截止閥 蝶閥 球閥 止回閥 閘閥 截止閥 蝶閥 球閥 止回閥](//images.pv001.com/news/2018-12/11/20181211072168076807.png)
圖10 PDMS模型中閥門布置方式
5 結論
(1)閥門在海洋平臺管道附(fu)件(jian)中至關(guan)重要,掌握選型和布(bu)置尤為重要。
(2)海洋平臺上常用(yong)的手動閥(fa)(fa)門主要(yao)包括:閘閥(fa)(fa)、截止(zhi)閥(fa)(fa)、蝶(die)閥(fa)(fa)、球閥(fa)(fa)、止(zhi)回閥(fa)(fa)。球閥(fa)(fa)廣泛應用(yong)于(yu)(yu)平臺各系(xi)(xi)統;蝶(die)閥(fa)(fa)用(yong)于(yu)(yu)海水(shui)系(xi)(xi)統、消防(fang)系(xi)(xi)統及(ji)生產(chan)水(shui)系(xi)(xi)統;截止(zhi)閥(fa)(fa)主要(yao)用(yong)于(yu)(yu)閥(fa)(fa)組的旁(pang)通(tong)和球閥(fa)(fa)聯(lian)合使(shi)用(yong);閘閥(fa)(fa)主要(yao)用(yong)于(yu)(yu)蒸(zheng)汽系(xi)(xi)統、低點排放、高(gao)點放空及(ji)與壓力表(biao)連接(jie)處;止(zhi)回閥(fa)(fa)用(yong)于(yu)(yu)阻止(zhi)介(jie)質(zhi)倒流的各系(xi)(xi)統,由于(yu)(yu)無需人工操作,可置(zhi)于(yu)(yu)高(gao)于(yu)(yu)2200mm的位置(zhi)。
(3)閥門(men)閥桿(gan)水平布(bu)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和(he)垂直(zhi)安裝時合適的操作位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)1050~1350mm,最佳位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)1200mm;閥門(men)布(bu)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)高(gao)度要避(bi)開人臉危險區范圍1350~2175mm,如必須較高(gao)布(bu)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)可(ke)以(yi)考慮由閥門(men)廠家添(tian)加(jia)導鏈,對于容器上難以(yi)降低(di)的閥門(men)操作,可(ke)采用平臺的移動小車進行(xing)操作。
(4)海洋平臺閥(fa)(fa)門布(bu)(bu)置(zhi)和選型主要(yao)依靠PDMS進行(xing)設計布(bu)(bu)置(zhi),生成閥(fa)(fa)門布(bu)(bu)置(zhi)圖,供現場(chang)施工。