Psi平行閘板閥設(shè)計方案

1、封面作者：PanHongliang僅供個人學習31/16 ” 5000P平行閘板閥設(shè)計丄 、F亠一1、前言1.1選題背景套管頭、油管頭和采油樹三部分組成井口裝置 , 其中井口裝置中的采油樹的閘閥 過去國內(nèi)一直采用明桿式結(jié)構(gòu)。這次畢業(yè)設(shè)計的目的是針對國外井口裝置的發(fā)展， 設(shè)計出國際通用的 API 閘閥，以適應(yīng)國際化的需要。1.2目的和意義井口裝置是石油生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，我國的井口裝置雖然已經(jīng)大體上能大量生產(chǎn) 各種型號的設(shè)備，但是一些技術(shù)還沒有完全的掌握，對井口裝置進行設(shè)計有利于我 國的新技術(shù)的開發(fā)。針對過去的井口裝置的平行閘板閥的情況和目前國內(nèi)外發(fā)展情 況，本設(shè)計對它進行改進，使更有利于油田事業(yè)的

2、發(fā)展。采用計算機語言對平行閘 板閥進行設(shè)計，有利于減少設(shè)計人員的勞動強度，提高設(shè)計的質(zhì)量，降低制造成本 和設(shè)計周期。1.3國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向采油（氣）井口裝置是一種控制井口壓力和油氣流量的機械承壓設(shè)備，其分類 若按連接方式分則可以分為：螺紋式、卡箍式和法蘭式；若按采油型式則可以分為 單油管、雙油管、三油管和四油管；若按結(jié)構(gòu)型式則有組裝式和整體式。本論文擁有資料：目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計圖紙 查看地址：采油井口裝置的工作環(huán)境極為嚴酷，因此要求設(shè)備具有適應(yīng)性廣，安全可靠， 操作良好，互換性強，耐磨損，耐腐蝕和壽命長等方面的技術(shù)指標。因此采油井口 裝置與過去的相比需要具有體積小

3、，重量輕，操作靈活等特點。1.3.1 國外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向國外井口裝置的技術(shù)發(fā)展有以下特點： 在閥門結(jié)構(gòu)上廣泛采用全通式、 結(jié)構(gòu) 阻力小、密封性能可靠、壽命長的閘閥，以適應(yīng)高參數(shù)、自動化的需要。在操作 方式上，從手動控制開始向機械化、自動化方向發(fā)展?，F(xiàn)已有氣動、液動和氣、液 聯(lián)動以及依靠介質(zhì)壓力自控及實現(xiàn)遙控等操作方式。在設(shè)計方法上，目前已采用有 限元法和計算機配合 ,對閥門零件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計 ,以及確定最佳方案 ,并準備開展 對閥門和其他零件進行斷裂分析設(shè)計 .在材料和結(jié)構(gòu)上 ,趨向于使井口裝置有更大 的適應(yīng)性 , 以滿足不同地區(qū)條件和開采各種性質(zhì)油氣的需要 . 在實驗方法和

4、實驗手 段也日趨嚴格和完善 , 如采用氣密封實驗 , 靜壓強度實驗 , 動力密封和可靠性實驗 , 以 及閘板機械強度實驗等 .閘閥作為井口裝置中的主要部件 ,國外主要發(fā)展平板閘閥結(jié)構(gòu) ,其中暗桿式 閘閥占有絕對優(yōu)勢。國外許多公司都在不斷開發(fā)并完善電潛泵井口裝置及整體采油樹，生產(chǎn)單油管 電潛泵井口裝置、雙油管井口裝置及雙通徑的整體式采油樹是井口裝置發(fā)展的主要 趨勢。本論文擁有資料：目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計圖紙 查看地址：總之, 國外閘閥的發(fā)展主要是應(yīng)用特殊防腐材料 , 以滿足高含硫化氫、二氧 化碳的等物質(zhì)的油氣井需要；在結(jié)構(gòu)上開展多樣化研究, 來達到密封性能好 （ 有自動補償 ）, 且開啟靈

5、活。密封材料上不斷改進 , 使其性能不斷提高。1.3.2 國內(nèi)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 在國內(nèi)將油管頭、采油樹統(tǒng)一稱為“井口裝置”，井口裝置已是我國的成熟產(chǎn) 品。具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、性能好的特點，是井口裝置的發(fā)展趨勢。總體來講閘 閥系列，主要趨向特殊防腐材料應(yīng)用，結(jié)構(gòu)上發(fā)展多樣化。在國內(nèi)將油管頭、采油樹統(tǒng)一稱為“井口裝置”，采油 （氣）井口裝置已是我國 的成熟產(chǎn)品。 在井口裝置研制方面， 國內(nèi)已有數(shù)十個廠家， 并形成一定生產(chǎn)規(guī)模，均已取得 API會標使用權(quán)。能夠按 API 標準要求和油田的工況要求設(shè)計、制造產(chǎn) 品，生產(chǎn) 105MPa 的各種井口裝置達到國際先進水平，其產(chǎn)品占有國內(nèi)大多油

6、田市 場，同時部分產(chǎn)品已打入國際市場，推動了井口裝置的進一步發(fā)展。對于閘閥系列，主要趨向于特殊防腐材料的應(yīng)用，以滿足高含硫化氫、二氧化 碳等物質(zhì)的油氣井需要，另外在結(jié)構(gòu)上應(yīng)多樣化發(fā)展，以達到密封性能好 （有自動補 償），且開啟靈活等，這方面需國內(nèi)廠家快速改進，以滿足了國內(nèi)各類油氣田開發(fā)需 要。我國采油井口裝置自50、60 年代發(fā)展以來有了很大的進步，我國已能按API.Spec.6A 規(guī)范設(shè)計和制造額定工作壓力為 21MPa 35MPa 70MPa 和 105MPa 的 采油氣井口裝置。但是隨著石油工業(yè)的發(fā)展，尤其是含硫高壓油田的相繼開發(fā)，使 采油井口裝置與現(xiàn)場石油要求的矛盾越來越突出。目前我國

7、的井口裝置主要存在以 下問題：產(chǎn)品類型單調(diào)，規(guī)格不齊全，結(jié)構(gòu)單一。在國內(nèi)閘閥雖然現(xiàn)在也采用平 板閘閥，但還是以楔形閘閥為主，不能根據(jù)壓力 井深 油氣層儲量和工況等因素 來決定選用閘閥。壓力級別過密，溫度額定值范圍小。材料。我國可供井口裝 置使用的主要零件材料較少，如閥體，不論其在任何工況下，都使用35CrMo 國外則種類較多。國內(nèi)各生產(chǎn)廠家沒有統(tǒng)一的標準，互換性差。鑄鍛件。美國高壓鑄 件都是使用 ADO 精煉，外觀和內(nèi)在質(zhì)量較好?，F(xiàn)有設(shè)備的一些性能指標不明。設(shè) 計理論、準則、產(chǎn)品檢驗還不十分科學和完善。我國還處于根據(jù)最大工作壓力進行 產(chǎn)品的常規(guī)設(shè)計和經(jīng)驗設(shè)計階段。在產(chǎn)品的實驗和檢驗方面還停留在

8、廠內(nèi)液壓實驗 和通徑檢驗等常規(guī)方法。由于設(shè)計準則的不合理，造成大的浪費。海洋井口裝置 的設(shè)計與研究開展的工作較少，目前尚沒有科學的設(shè)計方法可循其他方面。目前 正在油田服役的很多國產(chǎn)采油井口裝置已工作多年，它們的“完好程度”，它們的 潛在功能水平，它們的判廢或潛換等等，由于沒有性能指標可遵循，無法做正確的 判斷。國外制造公司能根據(jù)工況來選用軸承、彈簧和密封件，我國還不能達到要 求。在機械加工手段、工藝規(guī)程和質(zhì)量控制等方面也存在較大差距。缺乏一套科學 的使用、維護、管理方法。由于上述問題的存在，與世界先進技術(shù)國家相比就存在 著很大的差距。2、方案分析與確定2.1平行閘板閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計所采用的是

9、平行閘板閥， 其閥座采用浮動結(jié)構(gòu)， 有利于閘板與閥座之間 的密封，結(jié)構(gòu)簡單，更換方便，密封效果好。閥座與閘板之間還可以通過黃油嘴進 行注油潤滑。此平行閘板閥的具體結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。該平行閘板閥由高強度的合 金鋼制成，工作安全可靠， 楔形閘板閥的密封效應(yīng)是靠把楔形閘板推向閥門通道的 支撐面上的側(cè)向推力來保證 .這種閥門存在不少缺點：液流和氣流的流道不成直 線，容易產(chǎn)生渦流，閘板直接泡在液體中，楔形閘板閥的液壓阻力很大，在裸露狀 態(tài)下受液流或氣流沖刷的滑塊和閥體工作面的壽命很短。 制造修理時要保證楔形閘 板和閥體工作面的密封很困難。所以 , 它的生產(chǎn)受到限制。故本設(shè)計選用暗桿式平 行單閘板閥。

10、平行閘板閥的閘板與閥體的接觸密封有多種型式 , 其閘板的密封表面都不裸露 在液體和氣體中。液流和氣流通過閥時不改變方向。所以，這種閥門也叫做直通式 閥門。這種結(jié)構(gòu)大大提高了閘門的壽命 , 在它的內(nèi)部 , 水力損失急劇減小。閘板呈 平面形狀 , 制造和維修都很簡單。圖21暗桿式平行閘板閥1護罩；2閥桿；3手輪；4止推軸承；5黃油嘴；6閥蓋；7閘板；8閥座；9密封圈.圖22明桿式平行閘板閥 閘閥節(jié)流特性好，而且在接近于截止位置時，閥門關(guān)閉件和閥座迅速地出 現(xiàn)浸蝕，在大開位置，在殼體密封面處的縫隙或間隙處產(chǎn)生滯流，但壓力降特 性基本上還是等于球閥。本論文擁有資料：目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計圖紙查看

11、地址：該閘板采用了整體式結(jié)構(gòu)，閥座與閥桿用 T 形槽連接。閥板二面相互平 行。閥座與閥體之間有“ O型圈密封，閥座兩端有蝶形彈簧，產(chǎn)生附加壓緊力 壓緊閥座，起輔助密封的作用。閥板與閥座均可浮動降低了加工要求，對密封 有利，也提高了密封的效果。同時，還設(shè)計了黃油嘴，可壓注油脂潤滑閥座與 閥體的密封面。此外，還設(shè)置了導板裝置，提高了閥板與閥座之間的密封潤滑 效果。閘閥的連接采用法蘭連接，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，閥蓋與閥體也采用法 蘭連接，安裝方便，在裝配的過程中，有利于裝配。閥桿密封是自密封式和注入密封脂式填料組合結(jié)構(gòu)。其主體材料為丁晴橡 膠成型填料和含纖維膠質(zhì)狀密封脂。成型填料為上中下結(jié)構(gòu) , 在

12、閥桿填料函內(nèi) 分上下 2 組安裝 ,形成 2 個各自獨立的密封室組。密封脂填料由填料函中間的密 封脂注塞注入閥桿填料函和上下丁晴橡膠組合填料之間 （圖 1） 。當閥門中腔介 質(zhì)受壓后 , 介質(zhì)推動下填料組向上移動 , 下填料組推動密封脂向上移動 , 密封脂 受壓推動上填料組壓縮 , 最后形成閥桿密封。圖1注入密封脂式組合填料閥門啟閉時 , 閥桿為往復直線運動 , 閥桿與填料之間屬于動態(tài)運動摩擦密封 副。由于成形填料與閥桿采用過盈配合 , 在閥桿移動時 , 會有部分成形填料磨 損, 使閥桿與成形填料之間形成間隙。這時 , 膠質(zhì)狀密封脂在介質(zhì)壓力下充填 到閥桿與成形填料的間隙中 ,形成各個獨立的密

13、封室 , 保證運動密封副的存 在。閥門在長期運行中密封脂填料會由閥桿帶出填料函 , 要在填料函中保持有 足夠的密封脂填料 , 必須定期加注密封脂。注入的密封脂應(yīng)根據(jù)介質(zhì)選用 , 但在閥門的現(xiàn)場使用條件下很難做到。密封結(jié)構(gòu)改進由于密封脂的使用受到油品理化性能的限制 , 在輸油生產(chǎn)現(xiàn)場叫易發(fā)生閥 門填料泄漏問題 , 所以對閥桿密封結(jié)構(gòu)做了改進 （圖 2） , 填料采用組合式。組合 填料日常不需要維護 ,介質(zhì)壓力越高 , 組合填料的密封性能越好。但是丁晴橡膠 制造的油封和 O 形圈存在老化問題。隨著丁晴橡膠老化 , 組合填料的密封性能 將下降, 影響填料的密封和長期使用。另外 , 組合填料更換時需要

14、系統(tǒng)停車 , 閥 門在現(xiàn)場解體 , 填料更換時間長 ,工作量大 , 影響系統(tǒng)的正常運行。經(jīng)過分析比較 , 閥桿密封采用開式填料結(jié)構(gòu)密封效果較為理想。與注入密 封脂式填料從結(jié)構(gòu)上比較 , 填料函減少閥蓋與支筒連接之間的泄漏點 , 填料箱 與閥蓋是一體 , 填料函尺寸不變 , 填料材料由原來丁晴橡膠成形填料和密封脂 改為柔性石墨填料和編織丁晴橡膠填料。填料裝配操作簡單, 密封性能好。當填料出現(xiàn)泄漏時，可拎緊閥帽來達到填料密封。當閥桿運動, 填料有磨損泄漏時重復上述操作可以實現(xiàn)閥桿密封。圖2組合填料結(jié)構(gòu)圖 圖3開式填料結(jié)構(gòu)圖 開式填料密封使用和現(xiàn)場維護不需要專業(yè)技術(shù)人員。 該結(jié)構(gòu)還具有上密封 功能。

15、 當閥門在運行中發(fā)生填料泄漏時 ,將閥門的閘板開到全開位置后 , 用手 動繼續(xù)開閥 , 直到閥桿的上密封與閥蓋的上密封座相接觸可以實現(xiàn)閥桿填料副 的密封。缺點是由于填料必須施加預(yù)緊力 , 閥桿軸向摩擦力增加 , 但柔性石墨填 料摩擦力對平板閘閥的開關(guān)扭矩影響變化可以忽略。本論文擁有資料：目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計圖紙查看地址：閘閥的結(jié)構(gòu)改進柔性石墨的使用壽命較低 , 在動密封部位 , 需經(jīng)常補充石墨材料。熱采閘 閥的啟閉次數(shù)頻繁 , 閥桿的往復運動對柔性石墨的磨損很嚴重 , 需壓井和停氣 更換石墨件 , 對熱力開采是很不經(jīng)濟的。為此 , 需要對閘閥進行結(jié)構(gòu)改進。在 鋼性密封件結(jié)構(gòu)設(shè)計時 ,應(yīng)

16、考慮正常情況下閘閥啟閉時密封件的兩密封面不接 觸,留 0.10.2mm 勺間隙,這樣可降低開關(guān)力矩。當需要補充石墨件時,卸下 閥帽, 閥桿在壓力介質(zhì)作用下 , 向上運動間隙的距離使閥蓋與閥桿的鋼性密封 副起到密封作用 , 解決工作下安全方便地更換密封件。在正常注氣和抽油過程中，閘板不進行啟閉工作，此時可通過調(diào)節(jié)，使鋼性密封副也起密封作用，實 現(xiàn)可靠的二級密封。版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)上搜集整理。版權(quán)為潘宏亮個人所有This article in eludes some parts, in cludi ng text, pictures, and desig n.Co

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