节流阀的选型

《油气集输工程》

课程设计报告

学院:_                    _ 专业班级:                    

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设计地点（单位）_                                     

设计题目:_广安2#低温集气站的工艺设计——节流阀选型  

完成日期： 2012 年 6 月 20日

指导教师评语: _____________________   _________________ 

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成绩（五级记分制）:______ __________ 

                指导教师（签字）:________  ________

摘要

本次课程设计我们小组的任务是广安2#低温集气站的工艺设计——节流阀选型。设计中我们通过根据提供的资料进行某低温集气站的工艺设计中的节流阀的计算与选型。节流阀和溢流阀配合，可组成三种节流调速系统，即进油路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。节流阀没有流量负反馈功能，不能补偿由负载变化所造成的速度不稳定，一般仅用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的场合。节流阀的外形结构与截止阀并无区别，只是它们启闭件的形状有所不同。

关键字：节流阀 负载 流速

1 绪论

节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后的压差有关，阀的刚度小，故只适用于执行元件负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。对于执行元件负载变化大及对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而达到流量稳定。节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀，在定量泵液压系统中，节流阀和溢流阀配合，可组成三种节流调速系统，即进油路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。节流阀没有流量负反馈功能，不能补偿由负载变化所造成的速度不稳定，一般仅用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的场合。节流阀的外形结构与截止阀并无区别，只是它们启闭件的形状有所不同。节流阀的启闭件大多为圆锥流线型，通过它改变通道截面积而达到调节流量和压力。节流阀供在压力降极大的情况下作降低介质压力之用。 

介质在节流阀瓣和阀座之间流速很大，以致使这些零件表面很快损坏－即所谓气蚀现象。为了尽量减少气蚀影响，阀瓣采用耐气蚀材料（合金钢制造）并制成顶尖角为140～180的流线型圆锥体，这还能使阀瓣能有较大的开启高度，一般不推荐在小缝隙下节流。节流阀有以下特点：1、构造较简单，便于制造和维修，成本低2、调节精度不高，不能作调节使用。3、密封面易冲蚀，不能作切断介质用。4、密封性较差。

2 设计范围

   根据组员画出的流程图，我们组的工作在图上有三处，我要做的就是根据给出的进站压力、进站温度，然后通过水合物的压力和温度曲线，算出出站压力以及出站温度，再由压力和温度求出能否生成水合物，通过这些对节流阀进行挑选。

3 设计参数、工艺流程图的简析

3.1基本数据

表1.1基本数据

根据课程设计任务书中气体组成（%）：

-85.33，-2.2，-1.7，-1.56，-1.23，-0.9，-6.3，-0.78由气体的相对分子质量公式： 

即：，得出：M==13.6258+0.66+0.748+0.9048+0.8856+0.774+2.142+0.3432

=20.016

3.3空气相对分子质量

查表得到空气的相对分子质量是28.97。

3.4 工艺流程简析

图1.1工艺流程图

天然气经过三条管线通过各自的节流阀，之后进入原料气冷却器，一部分进入干气过滤分离器和低温，一部分乙二醇富液缓冲罐，最后汇总后醇烃液加热器，另一条路线的气经过一系列的处理在流经过滤器进行过滤，低温分离器分离出的液相经加热后进入三相分离器分理出气相，凝析油和乙二醇富液。凝析油经过过滤后去凝析油稳定装置，乙二醇富液进入再生系统再生提浓后重复使用。

4 数据计算

表1.1基本数据

气体组成（%）：C1-82.3    C2-2.2    C3-2.0    C4-1.8  

              C5-1.5    C6-0.9    H2S-7.1   CO2-2.2

凝析油含量：20g/m3    SL=0.78

4.1 天然气的相对密度

在天然气的集输中，当气体流经节流阀时产生急剧的压降和膨胀，温度也就骤然降低，这就有可能在节流处生成水合物阻塞阀门或管道，影响生产的正常进行。如果适当控制节流阀的开启度，就可以达到调压的目的，而又不生成水化物。

求得天然气的相对密度约为0.7。

查相应的图4.1，相对密度为0.7的天然气在不形成水合物的条件允许达到的膨胀程度，查的天然气的最终压力，以此求的天然气出节流阀后的温度值。在天然气的集输中，当气体流经节流阀时产生急剧的压降和膨胀，温度也就骤然降低，这就有可能在节流处生成水合物阻塞阀门或管道，影响生产的正常进行。如果适当控制节流阀的开启度，就可以达到调压的目的，而又不生成水化物。

4.2 求压力以及温度

图4.1  相对密度为0.7的天然气在不形成水合物

的条件允许达到的膨胀程度

井口1的进站压力为17MPa；进站温度T32℃。查上图1，相对密度为0.7的天然气在不形成水合物的天然气允许达到的膨胀程度。

得该状态下的最终压力约为11MPa，即天然气经节流阀第一次节流后的出口压力为P2=11MPa。

ΔP = P1–P2 = 17MPa - 11MPa = 6MPa,再查图2，由给定的压力降得温度降ΔT=17℃，ΔT= T1–T2

节流阀的出口温度T2= T1–ΔT=15℃。

天然气经第一次节流后的压力和温度为P2=11MPa；T2=15℃。

当天然气经过换热器时，假定换热器使天然气的温度降低值为10℃，则天然气的温度变成T2′=5℃。

天然气第二次流过节流阀时，

已知P终 = 6MPa，则ΔP′= P2–P终 = 11MPa - 6MPa = 5MPa。再查图2，得知ΔT′=20℃，ΔT′= T2′–T终，节流阀的出口温度为T终= T2′-ΔT′=-15℃。

则井1，2,3汇管后经二次节流后的温度和压力为P终 = 6MPa，T终=-15℃。

同理，求出井2到井6的天然气经两次节流后的温度和压力。

井4天然气经一次节流后的压力和温度为8MPa和18℃；井5天然气经一次节流后的压力和温度为9MPa和16℃；井6天然气经一次节流后的压力和温度为8.5MPa和17℃，井4,5,6汇管后经二次节流后的压力和温度为6MPa和-2℃。

 图4.2 给定压力降所引起的温度降

4.3 节流阀直径的计算

假设，井1经过的第一个节流阀为阀1，井2经过的第一个节流阀为阀2，以此类推，井6经过的第一个节流阀为阀6，井1,2,3汇管后通过的节流阀为阀7，

井1经一次节流后，有

属于非临界流动。

式中d计—节流阀的计算直径，mm；

Q0—流过节流阀的气体流量,m3/d；

P1,P2—分别为阀前、后的压力，MPa(绝)；

T—阀前的气体温度，K；

 Z—气体的压缩系数。

其中Q0 , P1  , P2 ,T 由前面得知，然后求气体压缩系数Z。

已知天然气的相对密度S=0.724，对于凝析气藏气：

且有拟对比压力：  ；拟对比温度：

当井1经第一次节流时，

；  

由求得的Ppr=3.69，Tpr=1.41，经查图，得此状态下的压缩因子Z1=0.72。

将已知条件都代入计算直径公式求的

因为通过直径为计算直径的1.5～2倍，所以取d =2d计 。

则井1经过的第一个节流阀阀1的通过直径d =11.94×2=24.88㎜。

同理计算得： 阀7的通过直径为d =30.97㎜。

5 设备选型

图5.1设备型号

表5.1 3种型号设备的基本数据

则阀门7的进口压力和求的的通过直径为：阀7（8.5MPa，30.97㎜）。

表5.2选定的设备型号

本次课程设计针对低温集气站的工艺设计——节流阀的选型，在这次为期两周的课程设计中，我们首先通过小组讨论初步确定流程，然后到自己的小组交流确定计算方法，再到最后自己完成课程设计的报告。每一个步骤，我们都学到很多东西，使我基本掌握了如何进行节流阀选型，这不仅培养了我们的收集信息的能力，还锻炼了我们的团队精神和交流能力，使我们的自学能力得到提高，这些能力为我们以后的学习和工作打下了基础。这两周虽然比较忙，但是我们过得很充实。

参考文献

[1] 梁平，王天祥.天然气集输技术[M].北京：石油工业出版社,2008.

[2] :合肥通用机械研究院，全国阀门标准化技术委员会 编阀门产品样本. 机械工业出版社，2006.