Самовозвратный предохранительный клапан высокого давления для ГРП- и плунжерных насосов

Описание

Обзор продукта

Компания GPE производит предохранительные клапаны прямого действия с автоматическим возвратом в закрытое положение для поршневых плунжерных насосов, систем гидроразрыва пласта, цементировочных агрегатов, манифольдов высокого давления, линий контроля давления и трубопроводной обвязки Flow Iron, работающей с жидкими средами.

В клапане используется подпружиненная металлическая шаровая запорная пара. Откалиброванный пакет тарельчатых пружин через внутренний нажимной элемент прижимает шар к седлу. Когда давление на входе превышает установленное давление срабатывания, гидравлическое усилие поднимает шар с седла и открывает канал сброса. После снижения входного давления ниже усилия закрытия пружин шар автоматически возвращается на седло и восстанавливает герметичность системы.

Расположенный в верхней части регулировочный винт изменяет предварительное сжатие пружин и позволяет устанавливать требуемое давление открытия. После заводской калибровки положение винта фиксируется и опломбируется. GPE поставляет клапаны с уставкой от 5 000 до 20 000 psi в пределах утверждённого класса давления корпуса, пакета пружин и концевых соединений.

Стандартное исполнение представляет собой предохранительный клапан высокого давления номинальным размером 2 дюйма с входным и выходным соединениями Flow Iron типа наружный конец × внутренний конец. Доступны стандартные, низкотемпературные и H₂S-стойкие исполнения с индивидуально заданным давлением срабатывания, концевыми соединениями, пакетами пружин и ремонтными комплектами.

Клапан предназначен для автоматической защиты оборудования от кратковременных скачков давления. Он не является регулятором давления, постоянно работающим перепускным клапаном, дроссельным клапаном или заменой правильно рассчитанной системы аварийного сброса давления.

Нужен предохранительный клапан для насоса или манифольда?

Компания GPE настраивает каждый предохранительный клапан с учётом защищаемого оборудования, максимально допустимого рабочего давления, нормального рабочего диапазона, требуемой уставки, рабочей жидкости и типа концевого соединения.

Отправьте нам модель плунжерного насоса, класс давления манифольда, требуемое давление срабатывания, тип соединения и рабочую температуру. Инженеры GPE подготовят подходящую конфигурацию клапана и заводское коммерческое предложение.

Запросить предложение на предохранительный клапан

Отправить параметры давления и соединения

Краткое описание продукта

Предохранительные клапаны GPE обеспечивают прямую и автоматически восстанавливаемую защиту высоконапорных систем перекачивания жидкостей от превышения допустимого давления.

Компактный кованый корпус из легированной стали содержит откалиброванный пакет тарельчатых пружин, нажимной элемент, износостойкий металлический шар, сменное седло и уплотнительные компоненты высокого давления. Во время нормальной работы клапан остаётся закрытым. Когда давление на входе превышает установленную уставку, шар поднимается и выпускает жидкость через выходной канал. После снижения давления ниже давления обратной посадки клапан автоматически закрывается.

Регулируемый диапазон давления срабатывания составляет 35–140 МПа, или 5 000–20 000 psi. Стандартные 2-дюймовые исполнения устанавливаются на насосы ГРП, трёхплунжерные и пятиплунжерные насосы, цементировочные агрегаты, трубопроводную обвязку Flow Iron высокого давления, испытательные линии и манифольдные системы.

Основные преимущества

• Предохранительный клапан прямого действия
• Автоматическое открытие при достижении откалиброванного давления срабатывания
• Автоматическая обратная посадка после устранения превышения давления
• Номинальный размер соединения 2 дюйма
• Регулируемая уставка от 5 000 до 20 000 psi
• Метрический диапазон уставки от 35 до 140 МПа
• Исполнения корпуса с классом давления 15K и 20K
• Компактная вертикальная конструкция корпуса
• Подпружиненная металлическая шаровая запорная пара
• Откалиброванный пакет тарельчатых пружин
• Верхний винт регулировки давления срабатывания
• Механизм блокировки и защиты от несанкционированного изменения уставки
• Сменные шар, седло, уплотнения и пружинные компоненты
• Кованый корпус из легированной стали
• Контролируемая термообработка
• Обработка седла и поверхностей, воспринимающих давление, на станках с ЧПУ
• Быстрое реагирование на повышение давления жидкости
• Стабильное механическое повторное закрытие
• Соединения Flow Iron высокого давления типа наружный конец × внутренний конец
• Исполнение Fig 1502 для систем 15K
• Специально спроектированные соединения высокого давления для систем 20K
• Стандартное исполнение
• Низкотемпературное исполнение
• Исполнение для H₂S и кислой среды
• Температурный класс PU от −29 °C до +121 °C
• Выбор материалов по NACE MR0175 / ISO 15156
• Гидравлическая калибровка давления срабатывания
• Гидростатическое испытание корпуса
• Проверка давления открытия
• Проверка обратной посадки
• Контроль внешней герметичности
• Заводской сертификат испытаний
• Полные комплекты пружин, шаров, сёдел и уплотнений
• Производство взаимозаменяемых исполнений

Основные технические характеристики

Параметр	Производственный диапазон GPE
Наименование продукта	Аварийный предохранительный клапан
Альтернативное наименование	Предохранительный клапан высокого давления
Тип клапана	Прямого действия, подпружиненный, самовозвратный
Основная рабочая среда	Жидкие среды высокого давления
Номинальный размер	2 дюйма
Регулируемое давление срабатывания	5 000–20 000 psi
Метрический диапазон уставки	35–140 МПа
Классы давления корпуса	15 000 и 20 000 psi
Стандартная рабочая температура	От −29 °C до +121 °C
Температурный класс	PU
Условия эксплуатации	Стандартное, низкотемпературное или H₂S-стойкое исполнение
Запорный элемент	Металлический шар
Седло	Сменное прецизионно обработанное металлическое седло
Пружинная система	Откалиброванный пакет тарельчатых пружин
Регулировка давления	Верхний резьбовой регулировочный винт
Защита уставки	Механизм блокировки и защиты от несанкционированного изменения
Метод возврата	Автоматическая механическая обратная посадка
Конструкция корпуса	Кованая и термообработанная легированная сталь
Стандартная конфигурация концов	Наружный конец × внутренний конец
Варианты соединений	Fig 1502 и специальные соединения Flow Iron высокого давления
Монтажное положение	Вертикальный монтаж со свободным отводом сбрасываемой жидкости
Основные области применения	Плунжерные насосы, насосы ГРП, цементировочные агрегаты, манифольды и испытательные линии
Выбор материалов для H₂S	NACE MR0175 / ISO 15156
Контроль	УЗК, магнитопорошковый контроль, проверка твёрдости, размеров и работоспособности
Испытания давлением	Гидростатическое испытание корпуса, проверка уставки, открытия и обратной посадки
Комплект поставки	Клапан в сборе, откалиброванный пакет пружин и ремонтный комплект

Подтвердите правильную уставку и тип соединения

Уставка предохранительного клапана должна защищать компонент насоса, манифольда или системы Flow Iron с наименьшим допустимым рабочим давлением. Давление срабатывания выбирается выше максимального нормального рабочего давления, но в пределах допустимого давления защищаемого оборудования.

Передайте GPE максимальное рабочее давление, максимально допустимое рабочее давление оборудования, требуемую уставку, тип жидкости, температуру, входное соединение, схему отвода сбрасываемой жидкости и класс условий эксплуатации. Мы подберём корпус нужного класса давления, пакет пружин и конфигурацию соединений.

Подтвердить конфигурацию предохранительного клапана

Отправить требования к давлению срабатывания

Стандартные конфигурации давления

Требуемый диапазон давления срабатывания	Метрический диапазон	Конфигурация клапана
5 000–10 000 psi	35–70 МПа	Откалиброванный 2-дюймовый предохранительный клапан для жидких сред
10 000–15 000 psi	70–105 МПа	2-дюймовый предохранительный клапан высокого давления класса 15K
15 000–20 000 psi	105–140 МПа	Специально спроектированный 2-дюймовый предохранительный клапан класса 20K

Выбранный пакет тарельчатых пружин определяет доступный диапазон регулировки уставки. Корпус клапана, проходное сечение седла, концевые соединения и система отвода подбираются в соответствии с требуемым классом давления.

Наличие корпуса класса 15 000 psi не позволяет устанавливать давление срабатывания выше номинального давления корпуса. На окончательной заводской табличке указываются класс давления корпуса, откалиброванная уставка, класс условий эксплуатации, температурный класс и серийный номер.

Давление срабатывания и рабочее давление

Давление срабатывания и номинальное рабочее давление клапана являются разными параметрами.

Давление срабатывания

Давление срабатывания — это откалиброванное входное давление, при котором шар начинает подниматься с седла и клапан начинает сбрасывать рабочую жидкость.

Рабочее давление клапана

Рабочее давление клапана — это максимальное номинальное давление полностью собранного узла, содержащего давление.

Максимально допустимое рабочее давление защищаемого оборудования

Максимально допустимое рабочее давление, или MAWP, — это наибольшее давление, разрешённое для эксплуатации насоса, манифольда или компонента Flow Iron.

Предохранительный клапан выбирается таким образом, чтобы:

• Нормальное рабочее давление оставалось ниже давления срабатывания
• Уставка защищала компонент системы с наименьшим допустимым давлением
• Класс давления корпуса клапана был равен или превышал максимальное давление системы
• Пропускная способность клапана соответствовала возможному источнику превышения давления
• Противодавление в выходной линии оставалось в пределах утверждённого проекта

Уставка определяется на основании проекта всей системы высокого давления, а не только мощности насоса.

Принцип прямого действия

Работа клапана основана на непосредственном равновесии между усилием пружин и гидравлическим усилием входного давления.

Нормальное рабочее состояние

Во время нормальной работы откалиброванный пакет тарельчатых пружин перемещает нажимной элемент вниз. Нажимной элемент передаёт закрывающее усилие на металлический шар и прижимает его к седлу.

Клапан остаётся закрытым, пока гидравлическое усилие, действующее на шар, ниже откалиброванного усилия пружин.

Состояние превышения давления

Когда входное давление превышает установленную уставку, гидравлическое усилие, действующее через проходное сечение седла, становится больше усилия пружин.

Шар поднимается с седла и открывает канал от входа высокого давления к выходу сброса.

Выход жидкости снижает давление в защищаемой системе.

Автоматическая обратная посадка

После снижения входного давления ниже усилия закрытия пружин нажимной элемент возвращает шар на седло.

Клапан автоматически закрывается и восстанавливает герметичность системы.

Давление обратной посадки ниже первоначального давления открытия. Такая разница предотвращает нестабильное многократное открытие и закрытие около одной точки давления.

Пакет тарельчатых пружин

В пружинной системе используется откалиброванный пакет тарельчатых пружин, создающий большое закрывающее усилие в компактной вертикальной конструкции.

Пакет тарельчатых пружин обеспечивает:

• Высокое усилие при небольших габаритах
• Стабильную осевую нагрузку
• Контролируемую регулировку верхним винтом
• Повторяемое механическое закрытие
• Возможность замены пружинного пакета
• Отдельные диапазоны пружин для различных уставок

Пружинные компоненты проверяются на наличие:

• Трещин
• Остаточной деформации
• Коррозии
• Повреждений поверхности
• Неправильной последовательности укладки
• Потери свободной высоты
• Термического повреждения
• Несоответствия требуемому классу эксплуатации

Тарельчатые пружины устанавливаются в соответствии с утверждённой последовательностью. Запрещается добавлять, удалять или переворачивать отдельные пружины вне контролируемой процедуры заводской калибровки.

Конструкция шара и седла

Металлический шар и сменное седло образуют основной герметизирующий узел высокого давления.

Шаровая запорная пара обеспечивает:

• Прямое гидравлическое открытие
• Концентрированную передачу усилия пружин
• Компактную внутреннюю конструкцию
• Быстрое реагирование на давление
• Возможность замены компонентов с повышенным износом
• Контролируемую площадь проходного сечения седла
• Стабильную калибровку давления

Шар и седло проверяются как согласованная запорно-регулирующая пара.

Замена требуется при обнаружении:

• Точечной коррозии
• Струйной эрозии и канавочного размыва
• Эрозионного износа
• Задиров
• Внедрённых твёрдых частиц
• Коррозии
• Деформации кромки седла
• Потери герметичного контакта

Запрещается восстанавливать шар и седло неконтролируемой шлифовкой или изменять их форму в полевых условиях.

Система регулировки давления

Верхний регулировочный винт изменяет степень сжатия пакета тарельчатых пружин.

Вращение винта увеличивает или уменьшает предварительное сжатие пружин и изменяет давление открытия клапана.

Полная процедура настройки включает:

1. Установку правильного пакета пружин
2. Монтаж клапана на откалиброванном стенде гидравлических испытаний
3. Полное удаление воздуха из испытательной системы
4. Постепенное повышение давления
5. Регулировку предварительного сжатия пружин
6. Проверку давления открытия
7. Проверку обратной посадки
8. Повторное испытание для подтверждения стабильности
9. Фиксацию регулировочного механизма
10. Установку пломбы и идентификационной маркировки

Запрещается регулировать уставку, когда клапан подключён к находящейся под давлением промысловой системе.

Самовозвратная защита

После снижения входного давления ниже усилия закрытия пружин клапан автоматически возвращается в закрытое положение.

Такая конструкция защищает систему от:

• Кратковременных скачков давления насоса
• Временного перекрытия потока
• Быстрого роста давления в линии
• Неисправности регулирующего клапана
• Превышения давления на выходе насоса
• Переходных процессов при переключении линий
• Случайного отсечения участка, находящегося под давлением

Автоматический возврат исключает необходимость замены срезного элемента после каждого кратковременного срабатывания.

После любого аварийного сброса клапан необходимо проверить, поскольку шар, седло, пакет пружин и выходной канал подвергались воздействию ненормального давления и потока.

Самовозвратный клапан и предохранительный клапан со срезным штифтом

Подпружиненный самовозвратный клапан	Предохранительный клапан со срезным штифтом
Открывается при превышении гидравлическим усилием усилия пружин	Открывается после разрушения откалиброванного срезного штифта
Автоматически закрывается после снижения давления	Перед повторным использованием требует замены штифта
Уставка регулируется и калибруется на испытательном стенде	Уставка определяется характеристиками срезного штифта
Подходит для повторяющихся кратковременных скачков давления	Обеспечивает одно срабатывание для каждого установленного штифта
Использует многоразовые пружины, шар и седло	Использует сменный механический срезной элемент
После срабатывания требует проверки	После срабатывания требует замены штифта и проверки

GPE поставляет подпружиненную самовозвратную конструкцию для систем перекачивания жидкостей высокого давления, в которых после устранения скачка давления необходимо автоматическое закрытие клапана.

Предохранительный клапан и регулятор давления

Предохранительный клапан остаётся закрытым во время нормальной работы и открывается только после превышения откалиброванной уставки.

Регулятор давления непрерывно изменяет проходное сечение, чтобы поддерживать заданное давление после регулятора.

Клапан GPE не предназначен для:

• Постоянного регулирования давления
• Регулирования подачи насоса
• Нормального режима постоянного перепуска
• Дросселирования
• Планового сброса давления из системы

Непрерывный выход жидкости указывает на сохраняющееся превышение давления, неправильную уставку, загрязнение седла или повреждение компонентов.

Предохранительный клапан и дроссельный клапан

Дроссельный клапан создаёт контролируемое гидравлическое сопротивление для регулирования расхода и давления.

Предохранительный клапан остаётся закрытым до превышения установленной уставки.

Эти изделия выполняют разные функции:

• Дроссельный клапан: регулирование расхода и давления
• Предохранительный клапан: защита от превышения давления

Выход предохранительного клапана нельзя дросселировать установленным после него штуцером или перекрывать запорным клапаном.

Пропускная способность и подбор размера

Номинальный размер соединения и давление срабатывания сами по себе не определяют пропускную способность клапана.

Необходимая производительность при сбросе зависит от:

• Максимальной подачи насоса
• Количества подключённых насосов
• Реалистичного сценария полного перекрытия потока
• Давления на входе
• Давления срабатывания
• Допустимого превышения давления
• Диаметра проходного сечения седла
• Высоты подъёма клапана
• Плотности жидкости
• Вязкости жидкости
• Содержания твёрдых частиц
• Потерь давления во входной линии
• Противодавления в выходной линии
• Диаметра и длины трубопровода сброса

Перед окончательным выбором проходного сечения, пакета пружин и соединений GPE анализирует источник давления и схему отвода сбрасываемой жидкости.

Клапан нельзя выбирать только потому, что его соединение подходит к существующей линии Flow Iron.

Конструкция для жидких рабочих сред

Данный предохранительный клапан предназначен для высоконапорных жидких сред.

Типичные рабочие жидкости:

• Чистая вода
• Малополимерная жидкость Slickwater
• Совместимое гидравлическое масло
• Вода для цементировочных работ
• Совместимая буровая жидкость
• Совместимая жидкость заканчивания скважин
• Промысловые жидкости с низким содержанием твёрдых частиц

Абразивные частицы, цемент и загрязнения могут застревать между шаром и седлом. Клапан необходимо устанавливать в месте, где минимизировано накопление твёрдых частиц, и проверять после работы с загрязнённой жидкостью.

Сброс газа, пара, двухфазной смеси и защита при пожарном воздействии требуют отдельного инженерного расчёта и применения специально подобранного предохранительного оборудования.

Требования к установке

Клапан устанавливается непосредственно на защищаемой высоконапорной жидкостной системе.

Монтаж должен обеспечивать:

• Короткое и свободное от ограничений входное соединение
• Правильный класс давления входного соединения
• Вертикальное положение клапана
• Механическую опору массы клапана
• Безопасное направление выходного канала
• Полнопроходной трубопровод сброса
• Отсутствие перекрытия выходного отверстия
• Отсутствие замкнутого объёма жидкости высокого давления
• Контролируемый дренаж и сбор сбрасываемой жидкости
• Доступ для калибровки, осмотра и демонтажа

Выход клапана направляется в безопасную систему низкого давления, возврата или сбора жидкости.

Персоналу запрещается находиться перед выходным каналом сброса.

Входное соединение

На входное соединение воздействует полное давление системы. Оно подключается к выходу защищаемого насоса или участку манифольда.

Во входной обвязке необходимо исключить:

• Длинные трубопроводы малого диаметра
• Чрезмерные потери давления
• Резкие сужения проходного сечения
• Запорные клапаны, способные отключить защиту
• Неправильно подобранные типы соединений Fig
• Повреждённые уплотнительные кольца
• Неподдерживаемую механическую нагрузку

Класс давления входного соединения должен быть равен или превышать класс защищаемой системы.

Выходное соединение и отвод сбрасываемой жидкости

Выходное соединение отводит сброшенную жидкость от клапана.

Выходная система должна быть:

• Свободной от ограничений
• Механически закреплённой
• Направленной в сторону от персонала
• Рассчитанной на реактивное усилие сброса
• Защищённой от засорения
• Подключённой к контролируемому месту сбора
• Рассчитанной на ограничение противодавления
• Проверенной перед каждой операцией

Запрещается закрывать выходной патрубок крышкой, заглушкой или запорным клапаном, пока защищаемое оборудование находится в эксплуатации.

Чрезмерное противодавление в выходной линии изменяет характеристики клапана и уменьшает его эффективную пропускную способность.

Исполнение Flow Iron Fig 1502

Основное исполнение класса 15K имеет 2-дюймовое соединение высокого давления Fig 1502 типа наружный конец × внутренний конец.

Такое соединение обеспечивает:

• Быстрый монтаж в полевых условиях
• Совместимость с трубопроводной обвязкой высокого давления
• Компактную установку
• Возможность замены уплотнения БРС
• Чётко определённую ориентацию наружного и внутреннего концов
• Механическое соединение с установленным классом давления

При проверке соединения подтверждаются:

• Номер Fig
• Номинальный размер
• Наружное или внутреннее исполнение конца
• Геометрия резьбы и накидной гайки
• Профиль уплотнительного кольца
• Класс давления
• Стандартное или H₂S-стойкое исполнение
• Габаритная совместимость

Соединения, которые визуально выглядят одинаково, нельзя считать взаимозаменяемыми без проверки размеров и класса давления.

Исполнение высокого давления 20K

Исполнение на 20 000 psi использует специально спроектированный корпус, пакет пружин, проходное сечение седла и концевые соединения, утверждённые для класса давления 140 МПа.

Конструкция 20K включает:

• Повышенную прочность корпуса
• Контролируемую толщину стенки
• Аттестованную поковку из легированной стали
• Соединение с классом давления 20K
• Шар и седло сверхвысокого давления
• Откалиброванный пакет пружин 20K
• Гидростатическое испытание корпуса
• Проверку давления срабатывания
• Прослеживаемость по серийному номеру

Класс давления и откалиброванная уставка постоянно маркируются на корпусе клапана.

Стандартное исполнение

Клапаны стандартного исполнения предназначены для совместимых жидкостей без H₂S, используемых при:

• Гидроразрыве пласта
• Цементировании
• Испытаниях давлением
• Защите выхода насоса
• Защите манифольда
• Промысловой циркуляции
• Перекачивании чистых жидкостей

Внутренние компоненты и ремонтные детали стандартного исполнения хранятся отдельно от компонентов для H₂S.

Низкотемпературное исполнение

В низкотемпературных конфигурациях используются материалы корпуса, пружины, уплотнения и смазочные материалы, аттестованные для указанной минимальной температуры.

Контроль низкотемпературного производства включает:

• Аттестованную поковку из легированной стали
• Контролируемую термообработку
• Испытание на ударную вязкость при указанной температуре
• Подбор низкотемпературных уплотнений
• Использование низкотемпературной смазки
• Проверку твёрдости
• Полную прослеживаемость материалов

Минимальная рабочая температура указывается в техническом паспорте и на заводской табличке.

Исполнение для H₂S и кислой среды

В предохранительных клапанах GPE для H₂S используются:

• Материалы корпуса с контролируемой твёрдостью
• Аттестованные процедуры термообработки
• Уплотнительные компоненты, совместимые с H₂S
• Материалы шара и седла для кислой среды
• Контроль твёрдости
• Полная прослеживаемость по номеру плавки
• Выбор материалов по NACE MR0175 / ISO 15156

Спецификация условий эксплуатации должна содержать:

• Парциальное давление H₂S
• Концентрацию CO₂
• Концентрацию хлоридов
• Значение pH жидкости
• Максимальную рабочую температуру
• Общее давление системы
• Химические добавки

Компоненты для H₂S имеют постоянную идентификацию и не смешиваются с ремонтными деталями стандартного исполнения.

Защита плунжерного насоса

Клапан устанавливается на нагнетательных системах трёхплунжерных и пятиплунжерных насосов для защиты от давления, превышающего утверждённый эксплуатационный предел.

Возможные причины превышения давления:

• Перекрытие нагнетательной линии
• Закрытый клапан после насоса
• Ошибка при переключении манифольда
• Неправильное положение регулирующего клапана
• Внезапное ограничение потока
• Неисправность системы управления насосом
• Превышение давления во время испытания

Давление срабатывания согласовывается с:

• Классом давления гидравлической части насоса
• Классом давления нагнетательного манифольда
• Классом давления Flow Iron
• Максимально допустимым рабочим давлением подключённого оборудования
• Нормальным рабочим давлением
• Максимальной подачей насоса
• Пропускной способностью системы сброса

Применение при гидроразрыве пласта

Предохранительные клапаны GPE защищают:

• Нагнетательные линии насосов ГРП
• Нагнетательные манифольды насосов
• Распределительные коллекторы Frac Missile
• Zipper-манифольды
• Линии обработки высокого давления
• Участки испытаний давлением
• Отдельные насосные ответвления

Клапан устанавливается в точке, где он воспринимает давление защищаемой системы без чрезмерных потерь во входном соединении.

Дистанционный контроль давления и автоматическое отключение насоса дополняют механический предохранительный клапан, но не заменяют его.

Применение при цементировании

Клапан защищает:

• Цементировочные насосы
• Цементировочные манифольды
• Нагнетательные линии высокого давления
• Цементировочные головки
• Устьевые соединения
• Контуры испытаний давлением

После цементировочных работ клапан необходимо промыть до затвердевания остатков цемента во входном канале, вокруг шара или на седле.

Применение в системах испытаний давлением

Клапан защищает испытательные системы высокого давления от:

• Превышения давления насосом
• Ошибки оператора
• Перекрытия испытательной линии
• Теплового расширения жидкости
• Неправильной последовательности изоляции

Уставка должна быть ниже номинального давления испытываемого изделия и всех подключённых компонентов, содержащих давление.

Интеграция в манифольды и оборудование на салазках

GPE интегрирует предохранительные клапаны в:

• Салазки насосов ГРП
• Плунжерные насосные установки
• Установки испытаний давлением
• Цементировочные агрегаты
• Манифольды высокого давления
• Сборки Flow Iron
• Насосное оборудование на полуприцепах

Интеграционные чертежи определяют:

• Положение клапана
• Ориентацию входа и выхода
• Доступ для технического обслуживания
• Пространство для регулировки
• Маршрут выходной линии
• Опорную конструкцию
• Пространство для демонтажа
• Маркировку давления срабатывания

Связанное оборудование Flow Iron

Для безопасной сборки насосных и манифольдных линий GPE также поставляет пробковые краны высокого давления, предназначенные для полного открытия или перекрытия потока.

Для компенсации несоосности, изменения направления и снижения монтажных нагрузок в линии могут использоваться шарнирные соединения высокого давления.

Класс давления предохранительного клапана, пробковых кранов, шарнирных соединений и остальных компонентов Flow Iron должен соответствовать общей проектной схеме системы.

Производство взаимозаменяемых исполнений

GPE производит взаимозаменяемые предохранительные клапаны и ремонтные компоненты на основании:

• Существующих номеров деталей
• Утверждённых габаритных чертежей
• Размеров концевых соединений
• Данных пакета пружин
• Записей установленного давления срабатывания
• Физических образцов клапана
• Образцов шара и седла
• Размеров комплектов уплотнений

При подтверждении взаимозаменяемости проверяются:

• Класс давления
• Диапазон давления срабатывания
• Диаметр проходного сечения седла
• Пакет тарельчатых пружин
• Размеры корпуса
• Наружное и внутреннее соединения
• Размеры шара и седла
• Материалы уплотнений
• Стандартное или H₂S-стойкое исполнение
• Температурный класс

Для подтверждённых интерфейсов SPM Flow Iron компания GPE обеспечивает соответствие утверждённым соединениям, габаритным размерам и перечню взаимозаменяемых запасных частей.

Производственный процесс

1. Проверка материала поковки из легированной стали
2. Присвоение номера плавки и обеспечение прослеживаемости
3. Ультразвуковой контроль поковки
4. Черновая обработка корпуса
5. Контролируемая закалка и отпуск
6. Испытание механических свойств
7. Проверка твёрдости
8. Механическая обработка входного и выходного каналов
9. Обработка посадочного места седла
10. Обработка пружинной камеры
11. Обработка регулировочной резьбы
12. Обработка концов БРС
13. Изготовление шара и седла
14. Проверка и группировка тарельчатых пружин
15. Изготовление нажимного элемента и внутренних деталей
16. Обработка канавок под уплотнения
17. Магнитопорошковый контроль критических зон
18. Контроль размеров и толщины стенки
19. Сборка шара, седла, пружин и уплотнений
20. Предварительная настройка сжатия пружин
21. Гидростатическое испытание корпуса
22. Калибровка давления срабатывания
23. Испытание открытия и обратной посадки
24. Контроль внешней герметичности
25. Фиксация и пломбирование регулировочного механизма
26. Нанесение постоянной маркировки
27. Проверка документации
28. Экспортная упаковка

Контроль качества

Система контроля качества GPE включает:

• Проверку сертификатов исходного материала
• Проверку химического состава
• Прослеживаемость по номеру плавки
• Регистрацию параметров термообработки
• Контроль предела текучести
• Контроль прочности при растяжении
• Контроль относительного удлинения
• Испытание на ударную вязкость для низкотемпературных заказов
• Контроль твёрдости корпуса
• Контроль твёрдости исполнения для H₂S
• Ультразвуковой контроль поковок
• Магнитопорошковый контроль
• Контроль внутреннего проходного канала
• Контроль толщины стенки корпуса
• Контроль размеров посадочного места седла
• Контроль размеров шара
• Контроль проходного сечения седла
• Контроль размеров тарельчатых пружин
• Контроль регулировочной резьбы
• Контроль концов БРС
• Контроль канавок под уплотнения
• Контроль сборочных зазоров
• Гидростатическое испытание корпуса
• Калибровку давления открытия
• Проверку обратной посадки
• Контроль внешней герметичности
• Окончательный визуальный контроль

Калибровка и испытания давлением

Каждый предохранительный клапан GPE проходит:

1. Гидростатическое испытание корпуса
2. Проверку уплотнений при низком давлении
3. Проверку пакета пружин
4. Калибровку давления срабатывания
5. Испытание давления открытия
6. Наблюдение за обратной посадкой
7. Повторное испытание открытия
8. Контроль внешней герметичности
9. Проверку блокировки регулировочного механизма
10. Окончательное пломбирование уставки

В протоколе калибровки указываются:

• Модель продукта
• Серийный номер
• Класс давления корпуса
• Установленное давление срабатывания
• Испытательная среда
• Температура испытаний
• Результат проверки открытия
• Результат проверки обратной посадки
• Дата испытаний
• Идентификационный номер испытательного стенда
• Инспектор

Для калибровки используется совместимая жидкость. До подачи давления из испытательной системы полностью удаляется воздух.

Маркировка продукта

На каждом клапане постоянно указываются:

• Обозначение GPE
• Наименование продукта
• Номинальный размер
• Класс давления корпуса
• Откалиброванное давление срабатывания
• Класс условий эксплуатации
• Температурный класс
• Обозначение входа и выхода
• Серийный номер клапана
• Номер плавки корпуса
• Дата изготовления
• Направление потока
• Идентификация пломбы регулировочного механизма

Документация на продукцию

Комплект документации по заказу может включать:

• Сертификат соответствия
• Технический паспорт продукта
• Общий сборочный чертёж
• Чертёж концевых соединений
• Сертификат материала
• Протокол термообработки
• Отчёт о механических свойствах
• Отчёт о контроле твёрдости
• Отчёт об испытании на ударную вязкость для указанных низкотемпературных заказов
• Отчёт об ультразвуковом контроле
• Отчёт о магнитопорошковом контроле
• Отчёт о контроле размеров
• Отчёт об измерении толщины стенки
• Отчёт о гидростатическом испытании корпуса
• Сертификат калибровки давления срабатывания
• Протокол испытания открытия и обратной посадки
• Перечень серийных номеров для прослеживаемости
• Инструкцию по монтажу
• Процедуру калибровки
• Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию
• Инструкцию по ремонтной переборке
• Перечень запасных частей
• Упаковочный лист

Проверка перед установкой

Перед монтажом необходимо:

• Проверить серийный номер клапана
• Проверить номинальное давление корпуса
• Проверить откалиброванное давление срабатывания
• Проверить класс условий эксплуатации
• Проверить температурный класс
• Проверить ориентацию входа и выхода
• Осмотреть резьбу БРС и уплотнительные поверхности
• Проверить канал отвода сбрасываемой жидкости
• Убедиться, что выход открыт и не имеет ограничений
• Убедиться в отсутствии несанкционированной регулировки
• Проверить целостность пломбы регулировочного механизма
• Проверить сертификат калибровки
• Подтвердить максимально допустимое рабочее давление защищаемого оборудования

Клапан с отсутствующей маркировкой, повреждённой пломбой или неподтверждённой калибровкой необходимо вывести из эксплуатации и повторно испытать.

Регулярное техническое обслуживание

Регулярное обслуживание включает:

• Наружную очистку
• Проверку заводской таблички
• Проверку пломбы регулировочного механизма
• Проверку входного и выходного соединений
• Проверку резьбы БРС
• Проверку уплотнительного кольца соединения
• Проверку выходного канала
• Проверку на наличие коррозии
• Проверку пружинной камеры
• Проверку шара и седла
• Проверку давления срабатывания
• Повторную гидростатическую сертификацию
• Замену изношенных компонентов

Клапан необходимо проверить и повторно откалибровать после:

• Любого аварийного сброса давления
• Появления признаков утечки через седло
• Ненормального изменения давления
• Разборки
• Замены пружин
• Замены шара или седла
• Интенсивного воздействия абразивной жидкости
• Длительного хранения
• Изменения класса условий эксплуатации

Ремонтные комплекты и запасные части

GPE поставляет:

• Металлические шары
• Сменные сёдла
• Комплекты тарельчатых пружин
• Нажимные элементы
• Направляющие пружин
• Регулировочные винты
• Стопорные компоненты
• Заводские пломбировочные колпачки
• Уплотнения корпуса
• Уплотнения БРС
• Стопорные кольца
• Компоненты быстроразъёмных соединений
• Полные комплекты уплотнений
• Полные комплекты пружин
• Полные комплекты шара и седла
• Полные комплекты для ремонтной переборки клапана

Каждый комплект идентифицируется по:

• Модели клапана
• Номинальному размеру
• Классу давления
• Диапазону давления срабатывания
• Стандартному или H₂S-стойкому исполнению
• Температурному классу
• Диапазону серийных номеров

Распространённые неисправности

Клапан открывается ниже установленного давления

Основные причины:

• Усталость пружин
• Неправильная конфигурация пакета пружин
• Смещение регулировочного механизма
• Повреждение шара или седла
• Коррозия
• Неправильная калибровка
• Значительное изменение противодавления на выходе

Корректирующие действия:

• Вывести клапан из эксплуатации
• Проверить регулировочную пломбу
• Проверить пакет пружин
• Проверить шар и седло
• Заменить повреждённые компоненты
• Повторно откалибровать клапан на жидкостном испытательном стенде

Клапан не открывается при установленном давлении

Основные причины:

• Засорение входного канала
• Засорение выходного отверстия
• Неправильный пакет пружин
• Чрезмерное предварительное сжатие регулировочным винтом
• Коррозия внутренних компонентов
• Твёрдые частицы вокруг шара
• Неправильная сборка

Корректирующие действия:

• Остановить защищаемое оборудование
• Изолировать систему и полностью сбросить давление
• Проверить вход и выход
• Разобрать и очистить клапан
• Проверить пакет пружин
• Повторно откалибровать и испытать клапан

Клапан пропускает жидкость во время нормальной работы

Основные причины:

• Повреждение шара
• Повреждение седла
• Попадание твёрдых частиц
• Коррозия
• Повреждение уплотнений
• Неполная обратная посадка клапана
• Многократные сбросы абразивной жидкости

Корректирующие действия:

• Изолировать клапан и полностью сбросить давление
• Проверить шар и седло
• Заменить согласованные изнашиваемые компоненты
• Очистить внутреннюю камеру
• Проверить давление срабатывания и обратную посадку

Клапан продолжает сбрасывать жидкость

Основные причины:

• Давление системы остаётся выше давления обратной посадки
• Выходная линия создаёт нестабильное противодавление
• Загрязнение шара или седла
• Повреждение пружин
• Эрозия седла
• Неправильно установленное давление срабатывания

Корректирующие действия:

• Остановить источник давления
• Проверить фактическое давление системы
• Проверить выходную линию
• Проверить шар, седло и пакет пружин
• Повторно откалибровать клапан перед вводом в эксплуатацию

Нестабильное открытие и закрытие

Основные причины:

• Слишком большое проходное сечение седла
• Ограничение во входной линии
• Чрезмерные потери давления на входе
• Чрезмерное противодавление на выходе
• Слишком длинный трубопровод сброса
• Наличие газа в жидкостной системе
• Неправильный пакет пружин

Корректирующие действия:

• Пересмотреть расчёт системы сброса
• Устранить ограничения
• Удалить скопившийся воздух
• Исправить маршрут выходной линии
• Проверить пропускную способность клапана и диапазон пружин
• Выполнить полные калибровочные испытания

Почему компании по закачке под давлением выбирают GPE

GPE предлагает:

• 2-дюймовую конструкцию для жидких сред высокого давления
• Регулируемую уставку от 5K до 20K
• Корпуса класса давления 15K и 20K
• Прямое механическое срабатывание
• Автоматическую обратную посадку
• Соединения Fig 1502 и специальные соединения высокого давления
• Стандартное, низкотемпературное и H₂S-стойкое исполнение
• Производство взаимозаменяемых изделий
• Откалиброванные испытания давлением
• Полные ремонтные комплекты
• Прослеживаемость по серийному номеру

Почему производители насосов и манифольдов выбирают GPE

GPE предлагает:

• Инженерный подбор давления срабатывания
• Интеграцию в насосные установки
• Чертежи входных и выходных соединений
• Поддержку проектирования выходной линии
• Общие сборочные чертежи
• Согласование компоновки оборудования на салазках
• Документацию на материалы и испытания
• Сертификаты калибровки
• Испытания в присутствии заказчика
• Комплекты запасных частей

Как выбрать правильный предохранительный клапан

1. Определите защищаемое оборудование.
2. Подтвердите минимальное максимально допустимое рабочее давление системы.
3. Подтвердите нормальный диапазон рабочего давления.
4. Определите требуемое давление срабатывания.
5. Подтвердите максимально возможную подачу насоса.
6. Укажите тип и вязкость жидкости.
7. Укажите содержание твёрдых частиц и уровень загрязнения.
8. Подтвердите тип входного соединения и его класс давления.
9. Подтвердите маршрут выходной линии и ожидаемое противодавление.
10. Выберите стандартное, низкотемпературное или H₂S-стойкое исполнение.
11. Подтвердите диапазон рабочей температуры.
12. Подтвердите требуемый пакет пружин.
13. Укажите требования к контролю и документации.
14. Определите количество запасных шаров, сёдел, пружин и комплектов уплотнений.

Часто задаваемые вопросы

Какой размер предохранительного клапана производит GPE?

В стандартном исполнении высокого давления используются входное и выходное соединения Flow Iron номинальным размером 2 дюйма.

Какой диапазон давления срабатывания доступен?

GPE производит клапаны с откалиброванной уставкой от 5 000 до 20 000 psi, или от 35 до 140 МПа.

Можно ли регулировать давление срабатывания?

Да. Верхний регулировочный винт изменяет предварительное сжатие откалиброванного пакета тарельчатых пружин.

Окончательная регулировка выполняется на гидравлическом испытательном стенде, после чего механизм фиксируется и пломбируется.

Закрывается ли клапан автоматически?

Да. После снижения входного давления ниже усилия закрытия пружин шар автоматически возвращается на седло.

Является ли клапан подпружиненным?

Да. Закрывающее усилие создаётся откалиброванным пакетом тарельчатых пружин, который через нажимной элемент воздействует на шар.

В чём разница между давлением срабатывания и классом давления корпуса?

Давление срабатывания — это откалиброванное давление начала открытия клапана.

Класс давления корпуса — это максимальное номинальное давление узла, содержащего давление. Уставка не должна превышать класс давления корпуса.

Можно ли использовать клапан для постоянного регулирования давления?

Нет. Клапан предназначен для аварийной защиты от превышения давления и остаётся закрытым во время нормальной работы.

Для постоянного регулирования давления необходимо использовать специально предназначенный регулятор или дроссельный клапан.

Можно ли использовать клапан как постоянный перепускной клапан?

Нет. Непрерывный сброс приводит к быстрому износу шара, седла, пружин и выходной системы и указывает на проблему с рабочим давлением или неправильный подбор оборудования.

Можно ли изготовить низкотемпературное исполнение?

Да. GPE производит низкотемпературные конфигурации с аттестованными материалами корпуса, испытанием на ударную вязкость, низкотемпературными уплотнениями и совместимыми смазочными материалами.

Можно ли использовать клапан в среде H₂S?

Да. GPE производит исполнения для H₂S с материалами контролируемой твёрдости, аттестованной термообработкой и выбором материалов по NACE MR0175 / ISO 15156.

Какое соединение используется в системе Flow Iron класса 15K?

Основное исполнение 15K использует 2-дюймовое соединение Fig 1502 типа наружный конец × внутренний конец.

Может ли GPE изготовить клапан класса 20K?

Да. GPE производит исполнение на 20 000 psi с корпусом класса 20K, откалиброванным пакетом пружин, аттестованными шаром и седлом и утверждёнными соединениями сверхвысокого давления.

Защищает ли клапан насос ГРП?

Да. Клапан устанавливается в нагнетательной системе насоса ГРП или плунжерного насоса и защищает гидравлическую часть, нагнетательный манифольд и подключённую систему Flow Iron от превышения давления.

Может ли клапан работать с жидкостью, содержащей проппант?

Клапан защищает высоконапорные жидкостные системы, однако абразивные частицы ускоряют износ шара и седла и могут препятствовать герметичной обратной посадке.

Клапан необходимо устанавливать в месте с минимальным накоплением твёрдых частиц и проверять после сброса загрязнённой или абразивной жидкости.

Подходит ли клапан для газовой среды?

Данная модель предназначена для жидких сред. Сброс газа, пара, двухфазной смеси и защита при пожарном воздействии требуют отдельного расчёта и применения специально подобранного предохранительного оборудования.

Что происходит после срабатывания клапана?

После снижения давления клапан автоматически возвращается на седло. Затем систему необходимо остановить и проверить клапан, поскольку произошло превышение допустимого давления.

Предоставляет ли GPE сертификат калибровки?

Да. В протоколе калибровки указываются серийный номер, класс давления, откалиброванная уставка, испытательная среда, результаты испытания и дата.

Может ли GPE изготовить взаимозаменяемый клапан?

Да. GPE производит взаимозаменяемые узлы на основании утверждённых чертежей, существующих номеров деталей, габаритных данных и физических образцов.

Доступны ли ремонтные комплекты?

Да. GPE поставляет комплекты шара и седла, пакеты тарельчатых пружин, комплекты уплотнений, компоненты БРС и полные ремонтные комплекты.

Запросить предложение на предохранительный клапан

GPE производит предохранительные клапаны прямого действия с автоматической обратной посадкой для насосов высокого давления, нагнетательных систем насосов ГРП, цементировочных агрегатов, манифольдов и жидкостных линий Flow Iron.

Производственный диапазон включает:

• Номинальный размер 2 дюйма
• Регулируемую уставку от 5 000 до 20 000 psi
• Классы давления корпуса 15K и 20K
• Подпружиненную конструкцию шара и седла
• Автоматическую механическую обратную посадку
• Соединения Fig 1502 и специальные соединения высокого давления
• Стандартное, низкотемпературное и H₂S-стойкое исполнение
• Температурный класс PU
• Откалиброванные испытания давлением
• Взаимозаменяемые присоединительные размеры
• Комплекты шара, седла, пружин и детали для полной ремонтной переборки

Для подготовки точного технического предложения отправьте класс давления защищаемого оборудования, нормальное рабочее давление, требуемую уставку, тип соединения, рабочую жидкость, температуру, класс условий эксплуатации и необходимое количество.

Запросить техническое коммерческое предложение

Email: info@gpepump.com