油气集输课程设计某低温集气站工艺设计之节流阀的选型计算

1、重庆科技学院油气集输工程课程设计报告学院:_ 石油与天然气工程学院 _ 专业班级: 学生姓名: 学号: 设计地点（单位）_ 石油与安全科技大楼K804设计题目:_某低温集气站的工艺设计节流阀选型完成日期： 年 月 日指导教师评语:_ _ _ _成绩（五级记分制）:_ _指导教师（签字）:_ _重庆科技学院课程设计摘要摘要节流阀是指通过改变流通面积来实现调节介质流量和压力的手动阀门。本次课程设计我们小组的任务就是结合低温集气站工艺设计所提供的参数与流程图，来确定节流阀的型号规格。根据给定的进站温度、压力，计算不形成水合物的最大压力降，确定出分两级节流降压。再根据初始压力、压力降查图得温度降，确定

2、出阀前、阀后的温度。然后根据所算得的压力与温度算出节流阀的通过直径。最后结合输送天然气温度、压力、阀的通过直径、所输送天然气的酸性，选出节流阀的规格。关键词：节流阀低温集气工艺选型计算重庆科技学院课程设计目录目录1.引言12.工艺分析22.1 基础资料22.2流程图分析22.3小组任务33.参数计算43.1气体相对密度43.2压力计算43.3温度计算53.4阀前后温度、压力表63.5压缩因子计算73.6节流阀直径计算94.节流阀的选型124.1阀门设计基本参数124.2阀门的型号124.3集输工程对阀门的要求124.4阀门的选用步骤134.5阀门选型135.总结17参考文献18重庆科技学院课程

3、设计引言1.引言节流阀是指通过改变流通面积来实现调节介质流量和压力的手动阀门。节流阀在管路中主要起节流降压的作用，节流过程中，通过改变节流截面或节流长度来控制流量，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，起到降温减压的作用。节流阀的外形结构与截止阀并无区别，但两者的启闭件不同，人们常采用改变截止阀的阀瓣形状的方法将其作为节流阀使用。但应指出，用改变闸阀或截止阀的开启高度来实现节流作用是极不合理的。因为，管路中介质在流动状态下，流速很高，密封面容易被冲刷、磨损，失去了切断密封作用；同理，用节流阀作为切断装置也是不合理的。节流阀的阀瓣形式有多种，适用范围也不同，如沟形阀瓣常用于深冷

4、装置中的膨胀阀；窗形阀瓣常用于公称尺寸较大的节流阀；针形阀瓣常用于中、小口径的节流阀。节流阀构造简单，制造维修方便，价格低廉，因此应用非常广泛。但其缺点也非常明显，调节精度不高，密封性较差且密封面易受冲蚀。另外，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，且没有压力补偿措施，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。在集输系统中使用的常规结构形式的节流阀大多数为带针形或圆锥形阀芯的截止阀。一般用于流量或压力调节，有时也用于分离器排液出口，控制排放速度。由于节流阀处压降大，介质对阀芯的冲蚀严重，使用一段时间后，往往关闭不严，因而这种形式的节流

5、阀没有截止功能。本次课程设计，我们组负责低温集气站工艺设计，节流阀在此过程中主要起1.节流降温的作用，分离出天然气中的凝析油，使管输天然气的烃露点达到管输标准要求；2.节流降压，降低井场来气压力，使管输天然气压力达到出站压力要求。20重庆科技学院课程设计工艺分析2.工艺分析2.1 基础资料井号产量（m/d）进站压力（Mpa）进站温度（）11816312221630320163241616325716306141031791030出站压力：6MPa;天然气露点：0.53时，属于非临界流动，用下面公式来计算节流阀的通过直径：当P2/P10.53时，属于临界流动，用下面公式来计算节流阀的通过直径：式

6、中 节流阀的计算直径，mm；流过节流阀的气体流量，阀前、阀后的压力，MPa（绝）；气体的相对密度；阀前的气体温度，K；气体的压缩系数为了满足调节的要求，节流阀的开启度宜处于半开状态，所以将除以（1-），并令=0.5（为节流阀的开启度）这样，节流阀的通过直径为：，即选用节流阀的通过直径为计算直径的2倍。（2）各节流阀通过直径计算：阀1：，属于非临界流动，则计算直径通过直径阀2：，属于非临界流动，则计算直径通过直径阀3：，属于非临界流动，则计算直径通过直径阀4：，属于非临界流动，则计算直径通过直径阀5：，属于非临界流动，则计算直径通过直径整理后可得下表：序号阀1阀2阀3阀4阀5通过直径（mm）36

7、.6819.5039.6718.7321.66重庆科技学院课程设计节流阀的选型4.节流阀的选型4.1阀门设计基本参数为了保证阀门长期可靠地使用，设计者必须考虑用户提出的各种技术要求，作为设计的依据，其中主要的参数有：阀门的用途，介质的工作压力和温度，使用介质及特性（是否腐蚀、易燃易爆），公称直径DN，结构长度，与管路连接方式，阀门的驱动方式，是否需要抗硫等。4.2阀门的型号 阀门的型号是用来表示阀类、驱动种类、连接形式、结构形式、密封面材料、公称压力和壳体材料等要素。JB/T 308-2004标准规定了阀门型号包含阀门类型、驱动方式、连接形式、结构形式、阀座密封面或衬里材料类型、压力代号以及阀

8、体材料代号这七部分。4.3集输工程对阀门的要求1）较高的承压能力：由于集输系统的气源是来自井口的高压气流，因而在靠近井口部分的阀门一般均要求较高的工作压力。在集气站内，所用阀门的压力等级大多在6.310MPa，因此所选阀门要具备较高的承压能力。2）较强的耐冲刷耐腐蚀能力：由于井口天然气压力较高，通常要经过多次节流降压，特别是专用的节流阀门，其耐冲刷能力尤为重要。加之集输系统的天然气中通常含有各种腐蚀介质，如硫化氢、二氧化碳、地层水等，因而其耐腐蚀能力也尤为重要。3）良好的密封性能：这里所指的密封性能包括对外漏和内漏的要求。无论阀门的外漏还是内漏，均会对生产带来不利的影响。同时阀门的外漏还会将含

9、有有害气体的天然气扩散到大气中，造成严重的环境污染，因此集输系统的阀门均不允许外漏。4.4阀门的选用步骤 明确阀门在装置或工艺管道中的用途，确定阀门的工作状况，例如操作介质、操作压力、操作温度。根据阀门的用途确定阀门的种类，如开路阀门、调节类阀门、安全类阀门、其他类阀门。确定阀门的形式。根据用途及操作工况要求，确定阀门类型为：闸阀、截止阀/节流阀、球阀、蝶阀、安全阀、疏水阀、旋塞阀等。确定阀门的公称参数，公称压力、公称直径等。确定阀门材质。根据工艺管道的介质、工作压力、工作温度确定所选用阀门壳体及内部零件的材料。确定阀门与管道的连接方式，由操作工况条件确定阀门端面与管道的连接形式，如法兰连接、

10、螺纹连接、焊接连接等。利用阀门样本资料，选用合适的阀门产品。4.5阀门选型因为井场来气中含有较多的硫化氢、二氧化碳等酸性气体，因此阀门应选择抗硫设计。根据之前所算出的通过直径、工作温度和压力，结合该集气场站的输送介质类型，由下表4.1表4.1 主要性能参数型号PN工作压力/MPa适用温度/适用介质材料阀体、法兰、支架阀底座KL44Y-16016016.0-29200含硫天然气、石油优质锻造碳钢优质碳钢堆焊硬质合金KL44Y-32032032.0材料阀套、阀瓣、阀瓣套阀杆阀杆螺母填料手柄不锈钢堆焊硬质合金特殊不锈钢铝青铜氟塑料球墨铸铁由于阀前、阀后的压力，则初步选定KL44Y-160，其外形及结

11、构尺寸如下表4.2:表4.2 主要外形及结构尺寸KL44Y-160（mm）重量/kg1510516162060952002014516282012020232868105300201902121025135282937801153002219622417401653839471151655002824027832501904950581151656503226030540652156065731452006504043049060由以上两表可得，阀门1、2、3的选定型号为：阀门型号PN/MPaDN/mmL重量/kg节流阀1KL44Y-160164016538394711516550028240

12、27832节流阀2KL44Y-1601620120202328681053002019021210节流阀3KL44Y-16016401653839471151655002824027832型号释义：KL44Y-160，抗硫设计、节流阀、手柄传动、法兰连接、角式、密封面材料为硬质合金、公称压力16MPa、阀体材料为碳素钢。示意图KL44Y-160型节流阀重庆科技学院课程设计总结5.总结经过计算，最后确定1号节流阀型号KL44Y-160,公称直径40mm；2号节流阀型号KL44Y-160,公称直径20mm；3号节流阀型号KL44Y-160,公称直径40mm。此次课程设计是多井低温集气工艺，产量略大

13、，各井的压力高且有两口井的压力不一致，甲烷的含量只占85.33%，存在较高含量的硫化氢、二氧化碳以及凝析油。因此需采用低温分离工艺，分离出凝析油，并对抑制剂乙二醇进行回收。采用节流膨胀法，使用节流阀对气体进行降压降温，同时为了压力变化过大，温度过低导致水合物生成，工艺流程中加注了抑制剂。设计初期，对于确定工艺流程我们小组显得很生疏。经过多次改进之后，我们逐渐熟悉了工艺的要点，开始用计算数据辅助设计。从一级节流不生成水合物我们确定了节流压力，进而算出了温度降。然后根据已算得的压力和温度和相对密度求出压缩因子，带入阀径公式求得阀门直径，进而得以根据阀径、压力、温度确定阀门的规格型号。通过本次课程设计，对集输工艺加深了了解，对知识的印象更加深刻。在设计过程中，在教材的基础上，还去图书馆、网络上查阅了很多资料，间接拓展了知识面。并且设计的时候需要集团队之力，把自己好的想法分享给集体，共同解决难题。再者，设计的时候可能会用到其他小组任务中要算得的数据（如分离器设计需要节流阀后的温度来确定流体粘度），这时候就需要互相帮助