Обяснение на DBB клапана: Защо двойните сферични кранове се използват за критична изолация

В нефтени и газови съоръжения, химически заводи, терминали за втечнен природен газ (LNG) и офшорни платформи, изолирането не е просто рутинна операция. Това е изискване за безопасност. Преди да започне поддръжка на помпа, компресор, инструмент или тръбопровод надолу по веригата, операторите трябва да знаят, че налягането е напълно изолирано и не може да изтече обратно в работната зона.

Това е мястото, къдетоDBB клапанстава важно.

DBB означаваДвойно блокиране и обезкървяванеКонцепцията е ясна: две независими уплътнителни бариери с точка на изпускане между тях. На практика това разположение предоставя на операторите надежден начин да проверят изолацията преди започване на поддръжка или инспекция.

Сред различните DBB конфигурации,двоен сферичен крансе превърна в едно от най-широко използваните решения, защото съчетава компактен дизайн, надеждно уплътняване и по-лесен монтаж в един интегриран модул.

В много съвременни тръбопроводни системи, особено в офшорни и високонапорни приложения, интегрираните DBB клапани вече са за предпочитане пред инсталирането на два отделни сферични крана с допълнителни тръбопроводи между тях.

Какво е DBB клапан?

A DBB клапанпредоставя:

• две независими точки на изолация
• една връзка за обезвъздушаване или вентилация между тях

Целта е проста. След като и двете изолационни бариери са затворени, кухината между тях може да се обезвъздуши през отвора за обезвъздушаване. Ако не излиза налягане или течност, операторите знаят, че и двете уплътнения се държат правилно.

Тази стъпка на проверка е от значение в реални експлоатационни условия. Дори малък теч през износено седло може да създаде сериозни рискове за безопасността по време на поддръжка.

В по-стари инсталации, функционалността на DBB често се е постигала чрез:

• два отделни сферични крана
• секция на макарата
• допълнителен обезвъздушителен клапан

Тази подредба все още съществува в много растения. Тя обаче се увеличава:

• сложност на тръбопроводите
• фланцови връзки
• тегло при монтаж
• потенциални външни точки на течове

A двоен сферичен кранинтегрира два сферични механизма в едно тяло на клапана с централен отвор за обезвъздушаване. Цялостната система става по-компактна и лесна за поддръжка.

За офшорни проекти и модулни системи за подемни съоръжения, това намаляване на броя на тръбите и фланците може да доведе до забележима разлика.

Как работи двоен сферичен кран

Принципът на действие не е сложен.

Вътре в тялото на клапана има два отделни сферични затвора, разположени последователно. Между тях има кухина, свързана с обезвъздушителен клапан.

Когато първата топка се затвори, потокът се блокира от страната нагоре по течението. Втората топка осигурява друга независима уплътнителна бариера надолу по течението. Отварянето на обезвъздушителния клапан между тях освобождава затвореното налягане и потвърждава дали и двете уплътнения функционират правилно.

В реални условия на инсталацията, операторите често използват изпускателния отвор за:

• проверете изолацията преди поддръжка
• оттичане на задържаната среда
• проверете течовете на седалката
• безопасно дехерметизирайте кухината

Това е една от причините, поради които DBB клапаните се използват широко в опасни тръбопроводи, през които преминават:

• въглеводороди
• газ под високо налягане
• токсични химикали
• водород
• Втечнен природен газ (LNG)

Стандартният единичен сферичен кран може да изолира потока, но не осигурява същото ниво на проверка.

Дизайн на плаващи срещу двойни сферични кранове с цапфа

Не всички двойни сферични кранове DBB използват една и съща вътрешна конструкция. Двата най-често срещани дизайна са конфигурации с плаваща сфера и с цапфа.

Дизайн с плаваща топка

Конструкцията с плаваща топка е често срещана при по-малки размери и приложения с умерено налягане.

При тази конструкция, налягането в линията избутва сачмата към разположеното надолу по течението легло, за да създаде уплътнителна сила. Структурата е сравнително проста, което спомага за намаляване на производствените разходи.

Плаващите двойни сферични кранове се използват широко в:

• общи технологични тръбопроводи
• водни системи
• Въглеводородна услуга със средно налягане
• комунални приложения

За много промишлени системи плаващите конструкции се представят добре и са по-лесни за поддръжка.

Въпреки това, работният въртящ момент се увеличава с увеличаване на размера на клапана и налягането. В по-големи тръбопроводни системи това се превръща в практическо ограничение.

Дизайн, монтиран на цапфа

Двойните сферични кранове, монтирани на цапфа, обикновено се използват в:

• тръбопроводи с голям диаметър
• газови системи с високо налягане
• офшорни инсталации
• тежки условия на експлоатация

При тази конструкция, топката се поддържа механично от горни и долни лагери на цапфите. Вместо топката да се движи към седалката, сглобката на седалката се движи към нея.

Това осигурява няколко оперативни предимства:

• по-нисък работен въртящ момент
• по-стабилно уплътняване при колебания на налягането
• подобрена производителност при големи размери
• по-добър контрол по време на работа с високи цикли

За системи от клас 600, 900, 1500 или с по-високо налягане, обикновено се предпочитат DBB клапани, монтирани на цапфа.

Много инженери по тръбопроводи също избират конструкции с цапфи за автоматизирани системи, защото оразмеряването на задвижващите механизми става по-лесно управляемо.

Защо да използвате двоен сферичен кран вместо два отделни клапана?

Технически, два отделни сферични крана с обезвъздушителна връзка могат да осигурят DBB функционалност. Но интегрираните DBB клапани предлагат няколко практически предимства, които стават важни в реални проекти.

По-малко пътища за течове

Всяка фланцова връзка създава друга потенциална точка на външен теч.

Традиционната схема с два отделни клапана обикновено изисква:

• допълнителни фланци
• допълнителни уплътнения
• секции на макарата
• повече болтове

Интегрираният двоен сферичен кран намалява броя на външните връзки. В големи съоръжения със стотици клапани това значително намалява потенциалните неорганизирани емисии и работата по поддръжката.

Намалени изисквания за тегло и пространство

На офшорните платформи и FPSO пространството е ограничено и структурното тегло влияе пряко върху цената на проекта.

Много офшорни EPC изпълнители използват интегрирани DBB клапани, главно защото те опростяват разположението на тръбите и намаляват общото тегло на монтажа.

В сравнение с отделните клапанни сглобки, компактните DBB клапани обикновено изискват:

• по-малко опорна стомана
• по-къса монтажна дължина
• по-малко работа по изолацията
• по-малко заварки на тръби

За подводни системи и модулни технологични платформи, компактният дизайн често е основно предимство.

По-лесна проверка на изолацията

Едно от най-големите оперативни предимства е възможността за бърза проверка на целостта на уплътненията.

След затваряне на двете топки, операторите просто отварят обезвъздушителния клапан. Ако не се освободи налягане, и двете уплътнителни бариери функционират правилно.

Този процес е по-бърз и по-лесен от изпитването на налягането на два отделни клапана поотделно.

В ситуации на спиране, когато екипите по поддръжката се нуждаят от бързо потвърждение за изолация, това става изключително полезно.

Трикомпонентни срещу Top-Entry срещу еднокомпонентни дизайни на каросерията

Конструкцията на каросерията влияе както на достъпа за поддръжка, така и на дългосрочните експлоатационни разходи.

Трикомпонентно тяло

Трикомпонентните DBB клапани използват болтови крайни капачки, свързани към централното тяло.

Тази конструкция позволява на техниците да отстраняват вътрешни компоненти, без да изрязват клапана от тръбопровода. В рафинерии и химически заводи това може значително да намали времето за престой поради поддръжка.

Трикомпонентната конструкция е често срещана там, където се очаква периодична подмяна на седалките.

Дизайн с горен вход

Горните DBB клапани позволяват достъп до всички вътрешни части от горната част на корпуса на клапана.

Този дизайн се използва широко в:

• подводни системи
• преносни тръбопроводи
• офшорни платформи
• заварени тръбопроводни системи

Корпусът на клапана остава свързан с тръбопровода по време на поддръжка, което спомага за намаляване на времето за прекъсване.

За критични сервизни линии с голям диаметър, конструкцията с горен вход често е предпочитаният вариант.

Еднокомпонентно тяло

Еднокомпонентните DBB клапани са компактни и леки, но обикновено не могат да се ремонтират на линия.

Те се използват често в:

• комунални услуги
• малки технологични линии
• приложения с по-ниска цена

За критично изолирани услуги, много оператори все още предпочитат конструкции на каросерии с лесна за поддръжка конструкция.

DBB клапани с меко уплътнение срещу такива с метално уплътнение

Изборът на материал за седалката влияе върху:

• производителност на течове
• температурна способност
• устойчивост на износване
• експлоатационен живот

Клапани с меко уплътнение

Двойните сферични кранове с меко уплътнение обикновено използват:

• ПТФЕ
• подсилен PTFE
• PEEK

Тези материали осигуряват много плътно затваряне и нисък работен въртящ момент.

Мекоседелите DBB вентили се използват широко за:

• газова услуга
• маслени системи
• химическа обработка
• приложения на водорода

Меките материали обаче имат температурни ограничения и могат да се износват по-бързо при абразивна употреба.

Вентили с метално уплътнение

Металните DBB вентили са предназначени за:

• високотемпературни системи
• абразивни среди
• тежки условия на налягане
• пожаробезопасни приложения

Повърхностите на седалката и сферата обикновено са твърдо покрити с материали като:

• Стелит
• Инконел
• волфрамов карбид

В сравнение с меките седалки, металните седалки осигуряват по-добра издръжливост при тежки експлоатационни условия.

Много DBB клапани с метално седалково уплътнение са сертифицирани и за:

• API 607
• API 6FA

за пожаробезопасно изпълнение.

Къде се използват често DBB клапани

Двойният сферичен кран сега се използва широко в няколко индустрии, където надеждността на изолацията е от решаващо значение.

Нефтопроводи и газопроводи

Използва се в:

• кладенци
• компресорни станции
• системи за изстрелване на прасета
• резервоарни паркове
• процесни скидове

Операторите на тръбопроводи използват DBB клапани, за да подобрят безопасността при поддръжка и да намалят риска от течове.

Офшорни платформи и FPSO

Компактните DBB сглобки спомагат за намаляване на:

• запушване на тръбопроводите
• структурно тегло
• сложност на поддръжката

Пожаробезопасните DBB клапани, монтирани на цапфи, са често срещани в офшорните производствени системи.

Услуги за втечнен природен газ и криогенни системи

Криогенните DBB клапани са проектирани за температури до -196°C.

Специалните материали и удължената конструкция на капака помагат за предотвратяване на проблеми с уплътняването при ниски температури.

Водородни системи

Молекулите на водорода са изключително малки и е трудно да се задържат.

DBB клапаните с висококачествени уплътнителни системи се използват все по-често в:

• станции за зареждане с водород
• системи за транспортиране на водород
• проекти за чиста енергия

Химически и нефтохимически заводи

Химическите съоръжения често изискват двойна изолация за:

• токсични среди
• корозивни течности
• опасни технологични линии

Изпускателната връзка позволява също безопасно източване на кухината и проверка на налягането преди поддръжка.

Важни спецификации, които трябва да прегледате преди поръчка

При избора на DBB клапан, инженерите обикновено внимателно оценяват следните параметри.

Инженерите също трябва да проверят спецификацията на обезвъздушителния клапан. При някои нискокачествени сглобки, обезвъздушителният клапан се превръща в най-слабия компонент в системата.

Често срещани грешки при избора на DBB клапан

Няколко грешки в спецификациите се появяват многократно в индустриалните проекти.

Ако приемем, че всички DBB клапани са еднакви

Някои продукти, предлагани на пазара като DBB клапани, използват само една топка с двойни седла, вместо две независими топки.

За критично важно изолационно обслужване, винаги внимателно преглеждайте чертежа на напречното сечение на вентила.

Пренебрегване на налягането в термичната кухина

Когато течността попадне между две затворени топки, термичното разширение може да генерира изключително високо налягане в кухината.

Правилната защита за облекчаване на кухините е от съществено значение.

Избор на грешен дизайн на каросерията

В заварени тръбопроводни системи, подмяната на еднокомпонентен клапан може да стане скъпа и отнемаща време.

Достъпността за поддръжка трябва да се вземе предвид в началото на проекта.

Пренебрегване на качеството на обезвъздушителния клапан

Възелът за обезвъздушаване трябва да съответства на номиналното налягане и устойчивостта на корозия на основното тяло на клапана.

Този детайл понякога се пренебрегва по време на обществените поръчки.

Заключителни мисли

За комунални системи с ниско налягане може да е достатъчен стандартен единичен сферичен кран.

Но в приложения, включващи:

• опасни среди
• високо налягане
• офшорни системи
• пренос на газ
• изолация на критична поддръжка

правилно проектиранDBB клапанпредлага много по-безопасно и надеждно решение.

Theдвоен сферичен краностава една от най-практичните DBB конфигурации, защото съчетава:

• компактен монтаж
• намалени пътища за течове
• надеждна проверка на изолацията
• по-лесен достъп за поддръжка

Тъй като изискванията за безопасност продължават да се увеличават в нефтената и газовата, втечнения природен газ (LNG), водородната и химическата промишленост, интегрираните DBB клапанни системи се превръщат в стандартна практика, а не в опционални подобрения.

За инженерите, които избират клапани за критично важно обслужване, прегледът на действителния вътрешен дизайн, конструкцията на седалката, номиналното налягане и достъпността за поддръжка често е по-важен от сравняването само на цената.