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1、前言31/165000Psi平行闸板阀设计1、前言1.1 选题背景套管头、油管头和采油树三部分组成井口装置,其中井口装置中的采油树的闸阀过去国内一直采用明杆式结构。这次毕业设计的目的是针对国外井口装置的发展，设计出国际通用的API闸阀，以适应国际化的需要。1.2 目的和意义井口装置是石油生产的首要环节，我国的井口装置虽然已经大体上能大量生产各种型号的设备，但是一些技术还没有完全的掌握，对井口装置进行设计有利于我国的新技术的开发。针对过去的井口装置的平行闸板阀的情况和目前国内外发展情况，本设计对它进行改进，使更有利于油田事业的发展。采用计算机语言对平行闸板阀进行设计，有利于减少设计人员的劳动强度
2、，提高设计的质量，降低制造成本和设计周期。1.3 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向采油（气）井口装置是一种控制井口压力和油气流量的机械承压设备，其分类若按连接方式分则可以分为：螺纹式、卡箍式和法兰式；若按采油型式则可以分为单油管、双油管、三油管和四油管；若按结构型式则有组装式和整体式。本论文拥有资料：目录、中英文摘要、正文、设计图纸查看地址：http:/采油井口装置的工作环境极为严酷，因此要求设备具有适应性广，安全可靠，操作良好，互换性强，耐磨损，耐腐蚀和寿命长等方面的技术指标。因此采油井口装置与过去的相比需要具有体积小，重量轻，操作灵活等特点。1.3.1 国外现状和发展趋势与研究的主攻方
3、向国外井口装置的技术发展有以下特点：在阀门结构上广泛采用全通式、结构阻力小、密封性能可靠、寿命长的闸阀，以适应高参数、自动化的需要。在操作方式上，从手动控制开始向机械化、自动化方向发展。现已有气动、液动和气、液联动以及依靠介质压力自控及实现遥控等操作方式。在设计方法上,目前已采用有限元法和计算机配合,对阀门零件结构进行优化设计,以及确定最佳方案,并准备开展对阀门和其他零件进行断裂分析设计.在材料和结构上,趋向于使井口装置有更大的适应性,以满足不同地区条件和开采各种性质油气的需要.在试验方法和试验手段也日趋严格和完善,如采用气密封试验,静压强度试验,动力密封和可靠性实验,以及闸板机械强度实验等.
4、闸阀作为井口装置中的主要部件,国外主要发展平板闸阀结构,其中暗杆式闸阀占有绝对优势。国外许多公司都在不断开发并完善电潜泵井口装置及整体采油树，生产单油管电潜泵井口装置、双油管井口装置及双通径的整体式采油树是井口装置发展的主要趋势。本论文拥有资料：目录、中英文摘要、正文、设计图纸查看地址：http:/总之,国外闸阀的发展主要是应用特殊防腐材料,以满足高含硫化氢、二氧化碳的等物质的油气井需要；在结构上开展多样化研究,来达到密封性能好(有自动补偿),且开启灵活。密封材料上不断改进,使其性能不断提高。1.3.2 国内现状和发展趋势与研究的主攻方向在国内将油管头、采油树统一称为“井口装置”，井口装置已是
5、我国的成熟产品。具有结构紧凑、重量轻、性能好的特点，是井口装置的发展趋势。总体来讲闸阀系列，主要趋向特殊防腐材料应用，结构上发展多样化。在国内将油管头、采油树统一称为“井口装置”，采油(气)井口装置已是我国的成熟产品。在井口装置研制方面，国内已有数十个厂家，并形成一定生产规模，均已取得API会标使用权。能够按API标准要求和油田的工况要求设计、制造产品，生产105MPa的各种井口装置达到国际先进水平，其产品占有国内大多油田市场，同时部分产品已打入国际市场，推动了井口装置的进一步发展。对于闸阀系列，主要趋向于特殊防腐材料的应用，以满足高含硫化氢、二氧化碳等物质的油气井需要，另外在结构上应多样化发
6、展，以达到密封性能好(有自动补偿)，且开启灵活等，这方面需国内厂家快速改进，以满足了国内各类油气田开发需要。我国采油井口装置自50、60年代发展以来有了很大的进步，我国已能按API.Spec.6A规范设计和制造额定工作压力为21MPa、35MPa、70MPa、和105MPa的采油气井口装置。但是随着石油工业的发展，尤其是含硫高压油田的相继开发，使采油井口装置与现场石油要求的矛盾越来越突出。目前我国的井口装置主要存在以下问题：产品类型单调，规格不齐全，结构单一。在国内闸阀虽然现在也采用平板闸阀，但还是以楔形闸阀为主，不能根据压力、井深、油气层储量和工况等因素来决定选用闸阀。压力级别过密，温度额定
7、值范围小。材料。我国可供井口装置使用的主要零件材料较少，如阀体，不论其在任何工况下，都使用35CrMo，国外则种类较多。国内各生产厂家没有统一的标准，互换性差。铸锻件。美国高压铸件都是使用ADO精炼，外观和内在质量较好。现有设备的一些性能指标不明。设计理论、准则、产品检验还不十分科学和完善。我国还处于根据最大工作压力进行产品的常规设计和经验设计阶段。在产品的试验和检验方面还停留在厂内液压试验和通径检验等常规方法。由于设计准则的不合理，造成大的浪费。海洋井口装置的设计与研究开展的工作较少，目前尚没有科学的设计方法可循其他方面。目前正在油田服役的很多国产采油井口装置已工作多年，它们的“完好程度”，
8、它们的潜在功能水平，它们的判废或潜换等等，由于没有性能指标可遵循，无法做正确的判断。国外制造公司能根据工况来选用轴承、弹簧和密封件，我国还不能达到要求。在机械加工手段、工艺规程和质量控制等方面也存在较大差距。缺乏一套科学的使用、维护、管理方法。由于上述问题的存在，与世界先进技术国家相比就存在着很大的差距。2、方案分析与确定2.1 平行闸板阀的结构设计本设计所采用的是平行闸板阀，其阀座采用浮动结构，有利于闸板与阀座之间的密封，结构简单，更换方便，密封效果好。阀座与闸板之间还可以通过黄油嘴进行注油润滑。此平行闸板阀的具体结构如图21所示。该平行闸板阀由高强度的合金钢制成，工作安全可靠，楔形闸板阀的
9、密封效应是靠把楔形闸板推向阀门通道的支撑面上的侧向推力来保证. 这种阀门存在不少缺点：液流和气流的流道不成直线，容易产生涡流，闸板直接泡在液体中，楔形闸板阀的液压阻力很大，在裸露状态下受液流或气流冲刷的滑块和阀体工作面的寿命很短; 制造修理时要保证楔形闸板和阀体工作面的密封很困难。所以, 它的生产受到限制。故本设计选用暗杆式平行单闸板阀。平行闸板阀的闸板与阀体的接触密封有多种型式, 其闸板的密封表面都不裸露在液体和气体中。液流和气流通过阀时不改变方向。所以，这种阀门也叫做直通式阀门。这种结构大大提高了闸门的寿命, 在它的内部, 水力损失急剧减小。闸板呈平面形状, 制造和维修都很简单。图21 暗
10、杆式平行闸板阀第 29 页 (共 29 页)附录护罩；阀杆；手轮；止推轴承；黄油嘴；阀盖；闸板；阀座；密封圈图22 明杆式平行闸板阀闸阀节流特性好，而且在接近于截止位置时，阀门关闭件和阀座迅速地出现浸蚀，在大开位置，在壳体密封面处的缝隙或间隙处产生滞流，但压力降特性基本上还是等于球阀。本论文拥有资料：目录、中英文摘要、正文、设计图纸查看地址：http:/该闸板采用了整体式结构，阀座与阀杆用T形槽连接。阀板二面相互平行。阀座与阀体之间有“O”型圈密封，阀座两端有蝶形弹簧，产生附加压紧力压紧阀座，起辅助密封的作用。阀板与阀座均可浮动降低了加工要求，对密封有利，也提高了密封的效果。同时，还设计了黄油
11、嘴，可压注油脂润滑阀座与阀体的密封面。此外，还设置了导板装置，提高了阀板与阀座之间的密封润滑效果。 闸阀的连接采用法兰连接，其结构简单，安装方便，阀盖与阀体也采用法兰连接，安装方便，在装配的过程中，有利于装配。阀杆密封是自密封式和注入密封脂式填料组合结构。其主体材料为丁晴橡胶成型填料和含纤维胶质状密封脂。成型填料为上中下结构, 在阀杆填料函内分上下2 组安装,形成2个各自独立的密封室组。密封脂填料由填料函中间的密封脂注塞注入阀杆填料函和上下丁晴橡胶组合填料之间(图1) 。当阀门中腔介质受压后, 介质推动下填料组向上移动,下填料组推动密封脂向上移动, 密封脂受压推动上填料组压缩, 最后形成阀杆密
12、封。图 1 注入密封脂式组合填料 阀门启闭时, 阀杆为往复直线运动, 阀杆与填料之间属于动态运动摩擦密封副。由于成形填料与阀杆采用过盈配合, 在阀杆移动时, 会有部分成形填料磨损, 使阀杆与成形填料之间形成间隙。这时, 胶质状密封脂在介质压力下充填到阀杆与成形填料的间隙中, 形成各个独立的密封室, 保证运动密封副的存在。阀门在长期运行中密封脂填料会由阀杆带出填料函, 要在填料函中保持有足够的密封脂填料, 必须定期加注密封脂。注入的密封脂应根据介质选用, 但在阀门的现场使用条件下很难做到。密封结构改进由于密封脂的使用受到油品理化性能的限制, 在输油生产现场叫易发生阀门填料泄漏问题, 所以对阀杆密
13、封结构做了改进(图2) ,填料采用组合式。组合填料日常不需要维护,介质压力越高, 组合填料的密封性能越好。但是丁晴橡胶制造的油封和O 形圈存在老化问题。随着丁晴橡胶老化, 组合填料的密封性能将下降, 影响填料的密封和长期使用。另外,组合填料更换时需要系统停车, 阀门在现场解体, 填料更换时间长, 工作量大, 影响系统的正常运行。经过分析比较, 阀杆密封采用开式填料结构密封效果较为理想。与注入密封脂式填料从结构上比较, 填料函减少阀盖与支筒连接之间的泄漏点, 填料箱与阀盖是一体, 填料函尺寸不变, 填料材料由原来丁晴橡胶成形填料和密封脂改为柔性石墨填料和编织丁晴橡胶填料。填料装配操作简单, 密封
14、性能好。当填料出现泄漏时，可拎紧阀帽来达到填料密封。当阀杆运动,填料有磨损泄漏时, 重复上述操作可以实现阀杆密封。图 2 组合填料结构图 图 3 开式填料结构图开式填料密封使用和现场维护不需要专业技术人员。该结构还具有上密封功能。当阀门在运行中发生填料泄漏时, 将阀门的闸板开到全开位置后, 用手动继续开阀, 直到阀杆的上密封与阀盖的上密封座相接触可以实现阀杆填料副的密封。缺点是由于填料必须施加预紧力,阀杆轴向摩擦力增加, 但柔性石墨填料摩擦力对平板闸阀的开关扭矩影响变化可以忽略。本论文拥有资料：目录、中英文摘要、正文、设计图纸查看地址：http:/闸阀的结构改进柔性石墨的使用寿命较低, 在动密
15、封部位, 需经常补充石墨材料。热采闸阀的启闭次数频繁, 阀杆的往复运动对柔性石墨的磨损很严重, 需压井和停气更换石墨件, 对热力开采是很不经济的。为此, 需要对闸阀进行结构改进。在钢性密封件结构设计时, 应考虑正常情况下闸阀启闭时密封件的两密封面不接触, 留0.10.2mm的间隙, 这样可降低开关力矩。当需要补充石墨件时, 卸下阀帽, 阀杆在压力介质作用下, 向上运动间隙的距离使阀盖与阀杆的钢性密封副起到密封作用, 解决工作下安全方便地更换密封件。在正常注气和抽油过程中, 闸板不进行启闭工作, 此时可通过调节, 使钢性密封副也起密封作用, 实现可靠的二级密封。企业安全生产费用提取和使用管理办法（全文）关于印发企业安全生产费用提取和使用管理办法的通知财企201216号各省、自治区、直辖市、计划单列市财政厅（局）、安全生产监督管理局，新疆生产建设兵团财务局、安全生产监督管理局，有关中央管理企业：为了建立企业安全生产投入长效机制，加强安全生产费用管理，保障企业安全生产资金投入，维护企业、职工以及社会公共利益，根据中华人民共和国安全生产法等有关法律法规和国务院有关决定，财政部、国家
