วาล์วสำหรับงานสนามน้ำมันต้องทำงานท่ามกลางแรงดัน การสั่นสะเทือน และสภาพอากาศที่รุนแรง ในขณะเดียวกัน อุปกรณ์ขุดเจาะและแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่งมักมีพื้นที่สำหรับติดตั้งแอคชูเอเตอร์น้อยมาก

กระบอกสูบแบบหมุนไฮดรอลิกทำหน้าที่แปลงแรงดันของไหลให้เป็นการหมุนที่ควบคุมได้ สำหรับวาล์วบอล วาล์วบัตเตอร์ฟลาย และวาล์วปล๊ักแบบหมุนได้หนึ่งในสี่ของรอบ กระบอกสูบนี้สามารถให้การเคลื่อนที่ 90° ที่จำเป็นในการเปิดหรือปิดเส้นทางไหล

แอคชูเอเตอร์แบบหมุนเกลียวเป็นตัวเลือกที่น่าพิจารณาเมื่อพื้นที่ติดตั้งมีจำกัด อย่างไรก็ตาม การทำงานของวาล์วที่เชื่อถือได้ขึ้นอยู่กับชุดประกอบทั้งหมด: แอคชูเอเตอร์ ตัวเชื่อมต่อ ระบบควบคุม ระบบจ่ายน้ำมันไฮดรอลิก และระบบการทำงานฉุกเฉิน

สารบัญ

• กระบอกสูบแบบหมุนไฮดรอลิกสำหรับงานสนามน้ำมันคืออะไร?
• แอคชูเอเตอร์แบบหมุนเกลียวทำงานอย่างไร?
• การออกแบบแอคชูเอเตอร์แบบหมุนเปรียบเทียบกันอย่างไร?
• ควรตรวจสอบแรงบิดของวาล์วอย่างไร?
• จำเป็นต้องใช้น้ำมันและอัตราการไหลเท่าใด?
• อะไรทำให้แอคชูเอเตอร์เหมาะสมสำหรับงานสนามน้ำมัน?
• ข้อจำกัดหลักของการออกแบบคืออะไร?
• ต้องใช้ข้อมูลอะไรบ้างสำหรับโซลูชันแบบกำหนดเอง?

กระบอกสูบแบบหมุนไฮดรอลิกสำหรับงานสนามน้ำมันคืออะไร?

กระบอกสูบแบบหมุนไฮดรอลิกคือแอคชูเอเตอร์ที่มีมุมจำกัดซึ่งทำการหมุนเพลาส่งออกหรือหน้าแปลน เมื่อเชื่อมต่อกับแกนวาล์วผ่านตัวเชื่อมต่อที่เหมาะสม กระบอกสูบนี้จะให้แรงบิดที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายวาล์วระหว่างตำแหน่งการทำงาน

การใช้งานทั่วไป ได้แก่ วาล์วแบบหมุนหนึ่งในสี่ของรอบบนไลน์กระบวนการ แมนิโฟลด์ และระบบขุดเจาะที่เลือกใช้

อย่างไรก็ตาม วาล์วสนามน้ำมันทุกตัวไม่ได้ใช้การหมุน วาล์วเกตและวาล์วความปลอดภัยบนพื้นผิวจำนวนมากต้องการแอคชูเอเตอร์เชิงเส้น ดังนั้น จึงต้องยืนยันชนิดของวาล์วและการเคลื่อนที่ของแกนก่อนเลือกแอคชูเอเตอร์

แอคชูเอเตอร์แบบหมุนเกลียวทำงานอย่างไร?

แอคชูเอเตอร์แบบหมุนเกลียวใช้กลไกภายในในการแปลงการเคลื่อนที่ของลูกสูบให้เป็นการหมุน

ในการออกแบบแบบสไลด์สปลีนโดยทั่วไป:

1. น้ำมันไฮดรอลิกเข้าสู่ช่องแรงดัน
2. แรงดันเคลื่อนลูกสูบตามตัวถังแอคชูเอเตอร์
3. สปลีนเกลียวนำชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่และหมุนเพลาส่งออก
4. เพลาส่งผ่านแรงบิดผ่านตัวเชื่อมต่อไปยังแกนวาล์ว
5. การย้อนกลับการจ่ายแรงดันจะย้อนกลับการเคลื่อนที่

การจัดเรียงนี้วางการแปลงการเคลื่อนที่ไว้ภายในตัวเรือนที่กะทัดรัด การออกแบบเกลียวอื่นๆ ใช้กลไกภายในที่แตกต่างกัน ดังนั้น จึงต้องตรวจสอบลักษณะการส่งออกเทียบกับรุ่นที่เลือก  

เปรียบเทียบแอคชูเอเตอร์แบบเกลียว แบบแร็คแอนด์พิเนียน และแบบใบพัด

แต่ละการออกแบบมีประโยชน์ การเลือกที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับภาระงานของวาล์ว ไม่ใช่เพียงข้ออ้างอิงประสิทธิภาพเดียว

แอคชูเอเตอร์แบบเกลียวสามารถเหมาะกับการติดตั้งในพื้นที่จำกัด ดังที่แสดงโดยการออกแบบแอคชูเอเตอร์วาล์วแบบหมุนหนึ่งในสี่ของรอบเชิงพาณิชย์ อย่างไรก็ตาม พวกมันไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับวาล์วสนามน้ำมันทุกตัวโดยอัตโนมัติ

ตัวเลขแรงบิดและการกำหนดตำแหน่งที่เผยแพร่เป็นของผลิตภัณฑ์เฉพาะเจาะจง พวกเขาไม่ควรถูกมองว่าเป็นอัตราทั่วไปสำหรับกระบอกสูบเกลียวทั้งหมด

คุณจะเลือกแรงบิดที่ต้องการได้อย่างไร?

เริ่มต้นด้วยข้อมูลแรงบิดจากผู้ผลิตวาล์วภายใต้สภาพการใช้งานจริง

ตรวจสอบ:

• แรงบิดแยก: แรงบิดที่จำเป็นในการเริ่มการเคลื่อนที่หลังจากวาล์วหยุดนิ่ง
• แรงบิดการวิ่ง: แรงบิดที่จำเป็นระหว่างการเคลื่อนที่
• แรงบิดการเข้าที่และการแยกที่นั่ง: แรงบิดที่จำเป็นใกล้ตำแหน่งปิด
• ผลกระทบของการบริการ: ความดันต่าง อุณหภูมิ การสะสมของตะกรัน การกัดกร่อน และเวลาระหว่างการทำงาน

จากนั้นเปรียบเทียบความต้องการแรงบิดของวาล์วกับผลลัพธ์ที่มีอยู่ของแอคชูเอเตอร์ตลอดระยะการเคลื่อนที่ โดยใช้แรงดันไฮดรอลิกต่ำสุดที่มีอยู่

ใช้ส่วนต่างที่ตกลงกับซัพพลายเออร์วาล์วและข้อกำหนดโครงการ นอกจากนี้ ให้ตรวจสอบแรงบิดสูงสุดที่อนุญาตของแกนวาล์ว แอคชูเอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่เกินไปสามารถทำลายแกน ที่นั่ง หรือตัวเชื่อมต่อได้หากแรงดันไม่ถูกจำกัดอย่างเหมาะสม

แรงบิดเพิ่มเติมไม่ควรใช้แทนการตรวจสอบวาล์วที่ติดหรือเสียหาย

แอคชูเอเตอร์ต้องการน้ำมันและอัตราการไหลเท่าใด?

สำหรับการประมาณค่าเริ่มต้น:

เวลาการทำงานในวินาที ≈ 60 × ปริมาตรการเคลื่อนที่ในลิตร ÷ อัตราการไหลในลิตรต่อนาที

ตัวอย่างเช่น แอคชูเอเตอร์ที่ต้องการน้ำมัน 0.5 ลิตรสำหรับการเคลื่อนที่ 90° จะใช้เวลาประมาณ 6 วินาทีที่อัตรา 5 ลิตรต่อนาที

นี่คือการประมาณค่าในอุดมคติ เวลาจริงขึ้นอยู่กับข้อจำกัดของวาล์ว ภาระงาน อุณหภูมิน้ำมัน การรั่ว และแรงดันที่มีอยู่

เวลาในการเปิดและปิดอาจแตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้ จึงต้องระบุทั้งสองทิศทางแยกกันและยืนยันประสิทธิภาพผ่านการทดสอบ

ทำไมต้องพิจารณาการขับเคลื่อนด้วยไฮดรอลิกสำหรับวาล์วสนามน้ำมัน?

การขับเคลื่อนด้วยไฮดรอลิกสามารถให้แรงบิดมากมายภายในพื้นที่ติดตั้งที่กะทัดรัด นอกจากนี้ยังช่วยให้หน่วยจ่ายพลังงานวางไว้ห่างจากวาล์ว โดยที่ท่อหรือสายยางจะส่งแรงดันไปยังแอคชูเอเตอร์

ด้วยการควบคุมที่เหมาะสม ระบบสามารถรองรับ:

• การทำงานของวาล์วจากระยะไกล
• การควบคุมความเร็วในการเปิดและปิด
• ข้อเสนอแนะตำแหน่ง
• การเคลื่อนที่ฉุกเฉินโดยใช้พลังงานที่เก็บไว้
• การรวมเข้ากับชุดควบคุมแบบอิเล็กโทร-ไฮดรอลิก

อย่างไรก็ตาม แรงดันไฮดรอลิกเพียงอย่างเดียวไม่รับประกันการกำหนดตำแหน่งที่เสถียร ความต้านทานต่อการกระแทก หรือการปิดที่ปลอดภัย ฟังก์ชั่นเหล่านั้นขึ้นอยู่กับวงจรและการออกแบบเชิงกล

การคงตำแหน่งและการเคลื่อนที่แบบป้องกันความล้มเหลวแตกต่างกัน

วาล์วอาจต้องคงอยู่ในตำแหน่งหลังจากไฟดับ ปิดโดยอัตโนมัติ หรือเปิดโดยอัตโนมัติ การดำเนินการที่ต้องการมาจากการประเมินความปลอดภัยของกระบวนการ

การคงตำแหน่ง อาจใช้วาล์วเช็คแบบควบคุมนำหรือการจัดเตรียมการยึดที่เหมาะสมอื่นๆ การรั่ว การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และแรงดันที่กักไว้ยังคงต้องพิจารณา

การเคลื่อนที่แบบป้องกันความล้มเหลว ต้องการแหล่งพลังงานและเส้นทางควบคุมที่เชื่อถือได้ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับสปริงรีเทิร์นหรือตัวสะสมแรงดันไฮดรอลิก

ตัวสะสมแรงดันต้องมีขนาดที่เหมาะสมสำหรับระยะการเคลื่อนที่ที่ต้องการ แรงดันการทำงานต่ำสุด ช่วงอุณหภูมิ และความจุสำรอง ต้องตรวจสอบความสามารถในการดำเนินการฉุกเฉินให้เสร็จสิ้น

ระบบป้องกันความล้มเหลวเชิงพาณิชย์ใช้การจัดเรียงสปริงรีเทิร์นหรือตัวสะสมแรงดันเพื่อเคลื่อนย้ายวาล์วไปยังตำแหน่งที่ปลอดภัยที่กำหนด

สภาพแวดล้อมของสนามน้ำมันต้องการการป้องกันอะไร?

การใช้งานกลางแจ้งและนอกชายฝั่งสามารถทำให้แอคชูเอเตอร์สัมผัสกับละอองเกลือ ฝุ่น การสั่นสะเทือน และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิขนาดใหญ่

ตัวเลือกวัสดุ การเคลือบผิว ตัวยึด และซีลควรตรงกับสภาพเหล่านี้ การเลือกซีลต้องคำนึงถึงของไหลไฮดรอลิกและอุณหภูมิการทำงานด้วย

ความเหมาะสมสำหรับพื้นที่อันตรายต้องมีการตรวจสอบชุดประกอบทั้งหมด รวมถึงโซลินอยด์ สวิตช์ เซ็นเซอร์ และแหล่งจุดระเบิดที่อาจเกิดขึ้น การปิดผนึกที่ดีเพียงอย่างเดียวไม่สามารถสร้างการป้องกันการระเบิดได้

เช่นเดียวกัน แอคชูเอเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับการติดตั้งบนดาดฟ้าไม่จำเป็นต้องเหมาะสมสำหรับการใช้งานใต้ทะเล การใช้งานใต้ทะเลต้องการการตรวจสอบแรงดันภายนอก การชดเชยแรงดัน ตัวเชื่อมต่อ และอินเทอร์เฟซการควบคุมด้วย ROV ใดๆ

ระบบสามารถทำงานได้ไม่ดีในส่วนใด?

ประสิทธิภาพอาจต่ำกว่าเป้าหมายเมื่อแอคชูเอเตอร์ถูกเลือกโดยแรงบิดเล็กน้อยเท่านั้น

ปัญหาที่พบบ่อย ได้แก่ แรงดันจ่ายไม่เพียงพอ แรงดันคืนมากเกินไป การจัดตำแหน่งตัวเชื่อมต่อไม่ดี น้ำมันปนเปื้อน และซีลไม่เหมาะสม

ข้อจำกัดอื่นๆ ต้องการความสนใจเป็นพิเศษ:

• การสั่นสะเทือน: การลดแสวด้วยไฮดรอลิกโดยตัวมันเองไม่ได้ป้องกันการเคลื่อนที่ของวาล์วที่ไม่ต้องการ
• ความถูกต้องของการเคลื่อนที่: การกำหนดตำแหน่งเพลาที่ถูกต้องไม่ได้พิสูจน์ว่าวาล์วซีลอย่างถูกต้อง
• การปิดอย่างรวดเร็ว: แผ่นรองแอคชูเอเตอร์ช่วยลดแรงกระแทกเชิงกล แต่การระเบิดในท่อต้องการการตรวจสอบกระบวนการแยกต่างหาก
• การดำเนินการฉุกเฉิน: วาล์วยึดไม่สามารถให้พลังงานที่จำเป็นในการทำการปิดฉุกเฉินให้เสร็จสิ้น

เวลาในการปิดจึงควรถูกตั้งค่าจากทั้งความต้องการในการปิดและพฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงของท่อ

คุณควรให้ข้อมูลอะไรบ้างสำหรับการตรวจสอบแอคชูเอเตอร์แบบกำหนดเอง?

สำหรับการอภิปรายทางเทคนิคที่เป็นประโยชน์ ให้ให้ข้อมูล:

• ชนิดของวาล์ว ขนาด ชั้นแรงดัน และสภาพกระบวนการ
• ความต้องการแรงบิดตลอดระยะการทำงาน
• แรงบิดแกนสูงสุดที่อนุญาต
• ระยะการเคลื่อนที่และเวลาในการเปิด/ปิดที่ต้องการ
• แรงดันไฮดรอลิกต่ำสุดและสูงสุด
• ภาพวาดติดตั้ง ขนาดตัวเชื่อมต่อ และข้อจำกัดด้านพื้นที่
• อุณหภูมิ การกัดกร่อน การสั่นสะเทือน และข้อกำหนดสำหรับพื้นที่อันตราย
• การตอบสนองที่ต้องการต่อการสูญเสียพลังงานหรือการจ่ายไฮดรอลิก
• ข้อเสนอแนะ การควบคุมด้วยมือ การตรวจสอบ และข้อกำหนดการทดสอบ

ปรึกษาหารือเกี่ยวกับโครงการวาล์วสนามน้ำมันของคุณกับ Shellppon

แอคชูเอเตอร์แบบเกลียวที่กะทัดรัดสามารถเป็นผู้แข่งขันที่แข็งแกร่งสำหรับวาล์วสนามน้ำมันแบบหมุนหนึ่งในสี่ของรอบ การเลือกสุดท้ายควรเป็นไปตามข้อมูลแรงบิดที่ตรวจสอบแล้ว ข้อจำกัดในการติดตั้ง และการตอบสนองฉุกเฉินที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน

Shellppon Hydraulic ให้บริการผลิตกระบอกสูบไฮดรอลิกและบริการ OEM/ODM หากต้องการปรึกษาหารือเกี่ยวกับการเลือกส่วนประกอบหรือโครงการแบบกำหนดเอง ติดต่อ Shellppon พร้อมข้อมูลวาล์ว ภาพวาด และข้อกำหนดการทำงานของคุณ