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节流阀
结构设计
CAD
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井控节流阀的结构设计含6张CAD图.zip,节流阀,结构设计,CAD
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井控节流阀的结构设计开题报告一、题目来源本题目来源于生产实践。二、研究（设计）目的和意义阀门：是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。阀门是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止并能控制其流量的装置。阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。阀门主要是由阀体（是介质流通的通道，它承受介质压力和强制关闭是的作用力）、阀盖（阀盖与阀体的连接方式有丝扣连接、法兰连接及利用介质压力进行自密封等形式）等构成。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。阀门主要用于天然气开采、石油开采的过程中。阀门是用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。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。井控节流阀就是其中一种。井控节流阀是石油、天然气行业井控装置用于节流管汇中的核心部件，其功能是在实施油气井压力控制技术时，借助它的开启和关闭维持一定的套压，将井底压力变化稳定在一定较小的范围内。节流阀的节流元件，多数采用针形阀结构；一少部分是筒形橡胶，由气、液驱动橡胶筒外壁来改变其内孔大小；还有的是利用两块重叠金属板，靠其相对转动来改变孔口大小。尽管节流阀结构各异，但原理都是通过改变流体通道大小，使钻井液流过节流元件的阻力大小不同，造成的井口回压也不同，通孔越小阻力越大，回压也越大；通孔越大阻力越小，回压也越小，从而达到节流的目的，所以说井控节流阀作为钻井井控管汇中的重要设备，它是压井成败的关键部件。井控节流阀应用在节流管汇上，其主要通过控制流体流量，从而使整个油气生产系统保持一个理想的压力平衡状态。在油田压井的工作现场，操作人员通常是通过改变节流阀开度的大小去调节节流阀两端的压力差，使井底地层的压力通过井口产生一III定的压力来平衡，将溢流排出，从而使井筒压力得以平衡。因此，在安全生产过程中，井控节流阀起到了极为关键的作用,在井下的高压作用下，泥浆对节流管汇的冲蚀性较强，要做到安全生产，井控节流阀须满足以下要求： (1)能够在足够高压条件下工作，对井底产生足够大的回压来平衡井底压力。 (2)在调节井控节流阀时，节流压差与阀芯的行程呈线性关系，防止突变情况的发生。 (3)耐冲蚀能力强，管汇流道布置合理，减轻或者避免泥浆对阀体的冲蚀。 所以，为使井控节流阀更好地满足安全生产的需要，本设计在传统的设计基础上，引入了 CAD、Solidworks、Ansys、Fluent 等现代计算机辅助设计软件和工具，对阀体，阀盖、阀芯和阀杆进行了应力与变形分析，同时也对节流口进行了流场分析及阀芯结构优化，使流道设计更为合理，并改善高压流体的冲蚀情况。 三、阅读的主要参考文献1 濮良贵，纪名刚机械设计M高等教育出版社出版，2004.2 徐灏机械设计手册S机械工业出版社，2000.3 杨派泉.阀门设计手册M.北京:机械工业出版社，1992.4 陆陪文.实用阀门设计手册M.北京:机械工业出版社，2002.5 洪勉成，陆培文，高凤琴.阀门设计计算手册M.北京：中国标准出版社，1994.6 (英)G.H.Person著，项美根等译.阀门设计M.合肥:安微科学技术出版社，1983.7 陆培文.调节阀实用技术M. 北京:机械工业出版社，2006.8 何衍庆，邱宣振等. 控制阀工程设计与运用M. 北京:化学工业出版社，2005. 9 雷天觉.新编液压工程手册M. 北京：北京理工大学出版社，1998.10 朱培元等编著. 闸阀设计技术及图册M. 北京：机械工业出版社, 2012.11.11 机械工业部编. 阀门产品样本M. 北京：机械工业出版社, 2001.01.12 陈大江.液动平板闸阀的设计与探讨J.阀门,2008,(第4期).II 13 梁秀霞,李家飞.闸阀常见故障和预防措施J.设备管理与维修,2013,(第B5期).14 汤吉江,吕志鹏.热采井口双阀杆闸阀研制与应用J.石油机械,2011,(第11期).15 李志，李宁.高压平行闸板阀阀体中腔的设计方法研究J.装备制造技术,2014,四、国内外现状和发展趋势4.1 国内发展现状节流阀是接在节流管线上，用控制节流阀通道大小来对液流造成阻力而生成回压，使井内流体在受控下流出的零部件，可以说节流阀是井控节流系统的核心部件。在我国各大油田，筒形节流阀、针形节流阀和楔形节流阀是我国常用的井控工具，节流阀一般是由手动或者液压驱动。国内在井控节流阀的失效分析与特性分析方面所做的工作较多，但由于对控压钻井技术的研究才处于起步阶段，因而控制压力钻井用节流阀的研究和生产还比较少。 在制造生产方面，国内主要有承德江钻石油机械有限责任公司和江苏咸中石油机械有限公司生产配套石油钻井管汇及阀门。承德江钻公司生产的JFK系列可调式节流阀，该阀为针式结构，即能用于节流,也能截止流量。系列产品的公称直径从52mm到78mm，工作压力从35MPa到105MPa，该阀按API标准设计制造,具有耐腐蚀性能,使用安全可靠。当阀芯完全关闭后，调整显位套使其零刻度线对准阀盖指示圆弧中心线，紧定螺钉锁死，该阀结构简单，使用方便，易于维护保养。随着时代的进步和计算机软件的不断更新，国内外在井控节流阀设计方面的发展趋势主要有以下几点： (1)使阀体内部受力均衡，避免受冲击破裂； (2)通过阀内流道结构的改进，使流场分布更为合理； (3)通过改进节流口构造，在现场操作过程中，压力与流量能够更好控制。 4.2 国内外现状和发展趋势国外对控压钻井用节流阀的研究与制造厂家较多，以美国Power Well Services公司、T3能源服务有限公司的产品最具代表。1、美国 Power Well Services 公司III研发的 Power Choke SC系列节流阀，该节流阀阀芯结构为筒形，其具有压力平衡型结构，因此可以使控制节流阀时更加平滑；其控制端动力来源于气动液压泵提供的液压源，通过涡轮蜗杆传动装置传递动力来控制节流阀的阀芯，在涡轮蜗杆传动装置上还并联了手动装置。 2、美国 T3 能源服务有限公司研发的 HXE 系列节流阀，主要是为恶劣工况设计的，将普通筒形节流阀加以改进，具有独特的设计特点，使得控制精度更高；将硬质合金镀在阀芯表面提高其强度，能以任意角度装配，提高其使用寿命。五、主要研究（设计）内容、关键问题及解决思路5.1 主要研究内容1、对比国内外现有井控节流阀的阀芯形式，在原有的阀芯结构基础上进行改进和完善。 2、对井控节流阀的主要零部件进行参数优化和结构设计、并进行材料选择。 3、利用有限元软件对阀体、阀盖、阀芯和阀杆进行强度分析，保证其可靠性。5.2 关键问题筒形节流阀在长期的生产应用中存在以下问题，线性狭窄，易受冲刷腐蚀、存在悬臂梁，阀杆易折断。5.3 解决思路 对井控节流阀的主要零部件的参数优化的结构设计、并进行材料的选择以达到最佳的效果。六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件所必须具备的工作环境：（1）CAD2016；（2）操作系统为Window 07 ；（3）wps。七、预期成果（达到目标）3通过完善井控节流阀各零部件的参数以及材料的选择，使井控节流阀的耐压和耐磨损寿命延长，以达到降低成的效果。八、工作的主要阶段、进度与时间安排2018年10月21日 指导老师下发任务书2018年10月21日11月20日 查阅参考文献及完成开题报告、开题答辩2018年11月21日
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