减轻石油和天然气生产的压力

如今，石油和天然气加工设施在满足环境、健康和安全要求的同时，最大限度地提高产品产量和质量，面临着越来越多的挑战。随着能源价格的不断上涨，工艺工厂不断面临新的挑战，以进一步发展其工艺，并以节能的方式最大限度地提高有价值产品的产量。工厂运行时间目标不断提高，这意味着设备可靠性和安全性面临更多挑战。减压系统用于减少过热情况下的故障可能性，如火灾。当金属温度由于火灾、放热或失控过程反应而升高时，金属温度可以达到应力破裂的水平。减压降低了内部应力，延长了容器在给定温度下的寿命。安全阀不能提供足够的风险降低或安全减压容器:它只能限制压力超过工艺扰动点。因此，减压阀用于降低设备完整性丧失的风险。

“随着能源价格的上涨，加工厂不断面临新的挑战，需要进一步开发工艺，并以节能的方式最大限度地提高有价值产品的产量。”Sari Aronen，应用工程师

系统需求和实践

在许多情况下，一个工艺装置或装置配备了两种不同的减压系统:慢速系统和快速系统。慢速减压系统也可称为运行减压系统，快速减压系统可称为应急减压系统。阀门的容量应与工艺条件准确匹配，以验证减压没有过快。

在紧急情况下，一个典型的要求是减压系统应在几分钟到近一小时的减压速度内，将容器的压力降低到设计水平的某个值(例如50%)。应该始终有远程操作的可能性，但减压可以由紧急停机系统的信号自动启动。减压流体(气体)被从压力容器引导到适当设计的处置系统，如火炬。耀光容量通常限制同时使用多个减压阀。一般来说，减压率应在火炬系统总容量范围内最大化。

缓慢减压系统用于过程控制或其他操作原因。在考虑快速系统之前，它是用来作为控制过程的第一种手段。慢速减压系统可以从控制室手动启动，也可以从现场本地启动，如果超过预定的限制，也可以由分布式控制系统(DCS)自动启动。在大多数情况下，缓慢减压系统与快速紧急减压系统并行使用。由于耀斑容量的限制，当高速率紧急减压阀运行时，它应该关闭。加氢裂化装置、催化重整装置和工艺加热器通常需要一个紧急减压系统。快速减压系统用于紧急情况下快速疏散系统。它们可以由操作员手动启动，也可以由安全系统自动启动。要求阀门具有较高的安全完整性，以充分降低风险。常见的要求包括能够将阀芯容量与工艺条件相匹配，紧密关闭，降噪能力和排放控制。 Actuators should be single acting and spring to open, because the valve must be open in the case of air failure. High actuator safety factors (e.g. 1.5 – 2) are usually required. An operational depressurising valve is normally equipped with a solenoid valve and a valve controller for dual function of the valve. Instrumentation related to an emergency depressurising valve may be more complex compared to slow depressurising valves with redundant solenoids and voting logic to meet high safety and reliability requirements. An instrument air buffer vessel may also be required.

解决方案

阀门类型的选择取决于工艺设计条件和最终用户的规格。旋转阀是一种可靠的解决方案，具有广泛的适用性、控制精度和持久的密封性，广泛应用于从操作到复杂、高要求的紧急减压应用。旋转弹簧加载填料减少产品损失和排放通过阀杆。通过阀内件的排放通过长时间的紧密关闭阀设计最小化。耳轴安装，金属阀座球阀已经被许多最终用户成功地选择在几个石油和天然气项目中进行减压应用。根据规格要求，可通过定制设计的特殊容量q -trim满足所需容量。此外，标准q -trim和衰减器板一起提供了满足容量的方法，有时也使用执行器极限停止。紧急减压阀需要仔细的尺寸和选择。

可能需要对减压时间进行建模，以验证减压过程中阀门的性能。为了准确地匹配工艺要求，应始终通过测试和计算来验证阀芯的流动能力。智能数字阀门控制器适用于各种操作，从过程控制到快速应急操作。强烈推荐紧急阀门的在线诊断功能和在线部分冲程测试，用于减压等关键、苛刻的应用。

客户的挑战
·作业人员安全和设备完整性是油气加工设施面临的首要问题。
我们的解决方案
·Neles通过将适当选择和通径的阀门与智能阀门控制器相结合，确保减压系统的高效运行。
主要客户利益
·通过Neles的减压系统解决方案，客户可以使用预测性维护计划，并在过程运行时测试阀门的性能。

情报

不必要的燃除是每个石油和天然气加工厂运营商都想避免的事情，因为这是产品损失和安全风险的标志。长寿命的金属阀座紧密关闭阀通过保持阀门的紧密关闭来减少工艺运行时的燃除。由于其防火结构，在火灾紧急情况下可以实现更多的好处。旋转阀提供了单阀解决方案所需的广泛范围。由于其无堵塞设计，即使在流体中有颗粒的情况下，也能确保可靠的阀门运行。通过部分行程测试，可以发现隐藏的故障而不燃除，该测试适用于紧急减压阀门，在运行过程中利用球阀死角，没有流体通过阀门。智能局部行程测试可通过DCS或安全仪表系统(SIS)自动启动。

智能安全阀控制器具有内置的诊断功能，可以在无需额外隔离阀的情况下，通过高诊断覆盖率测试减压应用的性能。这还提供了更长的验证测试间隔，并在目标安全完整性水平(SILs)下增加了工厂正常运行时间。通过配备诊断工具的阀门，可以实现最大可用性和延长工厂正常运行时间。趋势(如负载因数)自动向用户发出警告，无需手动操作。智能部分冲程装置通过显示整个阀门总成的故障，节省了劳动时间，提高了工厂的安全性。现代资产管理系统为最终用户提供了预测性维护的机会。在冗余仪表中使用智能阀门控制器可以减少常见原因故障。通过将一个冗余电磁阀替换为一个智能部分行程装置，使用单个阀门解决方案就可以满足安全要求。

现代安全阀控制器中的阀门诊断，如Neles的Neles ValvGuard™，也可在紧急起下钻期间使用。内置诊断信息的全冲程测试可用于停机期间的验证测试，并可通过资产管理软件轻松生成测试报告。因此,智能阀门控制器无需局部冲程测试即可提供附加价值。最终高端元件(如减压系统中的阀门)的可靠性验证可以通过在项目早期使用计算工具来实现。软件，如Neles的SIL计算工具，能够验证SIL能力和需求失效概率(PFD)值，即使是与完整阀门总成相关的复杂最终元件子系统。这是通过使用精确的现场可靠性数据来实现的。

结论

在涉及过热场景的石油和天然气工艺中，要充分降低风险，就需要减压系统，以确保操作人员的安全和设备的完整性。智能能够保证减压阀的安全性和可靠性，它是正确选择和尺寸、可靠的阀门与智能阀门控制器的结合。这些都是必不可少的预测性维护计划和阀门性能测试，而过程运行。

莎莉·阿罗宁(Sari Aronen)撰文

2012年10月发表于《烃工程》“释放压力”

由于公司名称变更为Neles，本文已于2020年7月更新。