节流阀选型设计

节流阀的选型

摘要：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。将节流阀

和单向阀并联则可组合成单向节流阀。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。 关键词：相对密度 温度 压力 计算直径

1 引 言

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。

对节流阀的性能要求是：流量调节范围大，流量一压差变化平滑；内泄漏量小，若有外泄漏油口，外泄漏量也要小；调节力矩小，动作灵敏。

在此，我们根据广安低温集气站各井口给出的条件，进行节流阀的选型。

2 节流阀设计选型

2．1天然气的相对密度

已知气体组成中，由于（82.3+2.2+2.0+1.8+1.5+0.9+7.1+2.2）%=100% 因此该气站的天然气体视为饱和状态，其组成为饱和烃类。 其中，C 1看做甲烷，C 2看做乙烷，……,以此类推。 由气体组成，求天然气的相对密度：

M 1695.230 2.444 1.258 1.2

S 0.593M 10028.97

⨯+⨯+⨯+⨯=

==⨯天空 求得天然气的相对密度约为0.593。

查相应的图1，相对密度为0.593的天然气在不形成水合物的天剑侠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。

2．2温度和压力

图1 相对密度为0.6的天然气在不形成水合物

的条件下允许达到的膨胀程度

图2 给定压力降所引起的温度降

已知，井口1的进站压力为16MPa ；进站温度为38℃。 则进节流阀的压力和温度分别为P 1=16MPa ，T 1=38℃。

根据已经条件，查上图1，相对密度为0.593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P 2=11MPa 。

再由已知的P 1，P 2，算得的压力降ΔP ，其中ΔP = P 1–P 2 = 16MPa - 11MPa = 5MPa ,再查图2，由给定的压力降得温度降ΔT=16℃，ΔT= T 1–T 2，由此求的节流阀的出口温度T 2= T 1–ΔT =22℃。

因此，求的天然气经第一次节流后的压力和温度为P 2=11MPa ；T 2=22℃。 天然气第二次流过节流阀时，已知P 终 = 6MPa ，则ΔP ′= P 2–P 终 = 11MPa - 6MPa = 5MPa 。再查图2，得知ΔT ′=20℃，ΔT ′= T 2′–T 终，得节流阀的出口温度为T 终= T 2′-ΔT ′=19℃。

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=19℃。 方法类同，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6MPa 和19℃；井5天然气经一次节流后的压力和温度为6MPa 和19℃；井6天然气经一次节流后的压力和温度为6MPa 和19℃，井4,5,6汇管后经二次节流后的压力和温度为6MPa 和19℃。

2．3节流阀的计算直径

假定，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4,5,6汇管后通过的节流阀为阀8。 井1

经一次节流后，有

21P 11

0.6880.53P 16

==> 属于非临界流动。用下列公式计算节流阀的通过直径：

()238

.021

2476

.003304⎥

⎦⎤⎢⎣⎡-⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛=P P P SZT Q d 计

式中d

计

—节流阀的计算直径，mm ；

Q 0—流过节流阀的气体流量,m 3/d ；

P 1,P 2—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Q 0 , P 1 , P 2 ,T 由前面得知，然后求气体压缩系数Z 。

拟对比压力P pr

拟对比压力P pr

图

3 天然气压缩因子图版

已知天然气的相对密度S=0.593，对于凝析气藏气： pc pcA pc pc 0.7P 4.7780.248 T 106.1152.21 P 4.631T 196.361

S

S ≤=-=+==当S 时，则有； 且有拟对比压力：pc

pr P P P =

；拟对比温度：pc pr T T T =

当井1经第一次节流时，

pr 17

P 3.6714.631=

=； ()38273T 1.584196.361

+== 由求得的P pr =3.67，T pr =1.58查上图3，得此状态下的压缩因子Z 1=0.8。 将已知条件都代入计算直径公式求的：

()()0.238

0.476

0.5930.827338390000 4.63304111611d ⎡⎤⨯⨯+⎛⎫=⨯≈⎢⎥

⎪

⨯-⎝⎭

⎣⎦

计

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 =4.6×2=9.20㎜。 同理计算得：

阀2的通过直径为d =10.70㎜； 阀3通过直径为d =13.44㎜； 阀4的通过直径为d =12.52㎜； 阀5通过直径为d =26.96㎜； 阀6的通过直径为d =22.02㎜。如下表：

2．4节流阀的选型