天然气排液阀的设计

机械研究与应用·2012年第2期(总第118期)设计与制造天然气排液阀的设计方瑞红!,罗展宏!,贾德强2(1.甘肃红峰机械有限责任公司,甘肃平凉744000;2,甘肃省机械科学研究院,甘肃兰州730030)摘要:针对石化行业特殊工况用节能产品天然气排液阀的要求,重点介绍了该阈的结构和工作原理,通过分析临界开启状态下力平衡方程和阀座孔直径、主阀芯理论开启高度计算得到的蛄果,得出天然气排液阀关键零件阀座孔、控制架内腔尺寸,满足主要技术参数,神量达到设计要求的结论。关键调:天然气排液阀;结构;阀座孔直径;主阀芯理论开启高度中图分类号:TH34文献标识码:A文拿编号:1007-4414(2012)02-0127-02Design research of natural gas liquid trapFang Rui-hong, Luo Zhan-hong, Jia De-qiang(l. Cansu Hongfeng machinery Co., Ltd, Pingliang Gansu 744000, China2. Gansu academy of mechanical science, Lanzhou Cansu 730030 ChinaAbstract: Based on the application of energy-saving product under special condition of petroleum industry, the constructionperating principle of natural gas liquid trap are mainly introduced in this paper. Through the analysis of the foree equilib-rium equations in critical opening state and the calculation of the diameter of the valve seat hole and theoretical the valve lift ofmain core, the valve seat hole and the dimensions of chamber of holder we got can satisfy the main technical parameters andthe discharge capacity can meet the designing requirement of the calculation.Key words: natural gas liquid trap; structure; valve seat holder diameter; main valve theoretical lift1概述体、平衡双阀座、均压管、增力杠杆、浮球组件、杆架、排液阀在石油化工、冶金、纺织等行业中要求自导向机构过滤网隔离板等组成,如图1所示。排液动分离任何比重差大于0.3的除蒸汽凝结水之外的阀的浮球通过增力杠杆在导向机构限位下拉动平衡气液两相介质并有利于液相介质的回收利用,在天双阀座,增力杠杆的右端用销轴与杆架铰链连接,杆然气与沉积液、石油液化气与游离水、其它气体与液架的上端用螺纹连接在浮球组件上。通过浮球组件体等方面得到广泛的应用。排液阀要求及时排除液上的螺母可调节浮球在上壳体内的高低位置,使平衡相介质,无气相介质泄漏的自力式控制类阀门可达到双阀座水封液面更高,确保气相介质零泄漏目的。但如果排液阀失效、性能不好或使用不当,将造成闪蒸罐持续髙液位,液体会进入火炬,火炬会像喷泉一样喷出大量的液体,污染环境浪费资源。目1.下亮体2平双阀3控制4增力杠杆前常用的排液阀有杠杆浮球式排液阀和双导向排液5.导向机构6上亮体阀等7浮球组件8过滤网笔者主要讨论一种关阀压力平衡稳定性和可靠.均压管10.轩架性好体积小排量大高水位、零泄漏的杠杆浮球式平衡双阀座排液阀的工作原理和主要参数的计算天然气排液阀1天然气排液阀结构示意图2.1性能及结构(1)性能天然气排液阀吸收了杠杆浮球式排2.2工作原理液阀和双导向排液阀的优点,使结构更加完善性能()关闭状态开始运行时,浮球组件、平衡双更加优良。具有排量大、体积小、工作压力调整范围阀座和增力杠杆等零件的重力绕其杠杆转动支点转大且气相介质零泄漏等优点。动,由于浮球组件没有受到液相介质的浮力,浮球组(2)结构天然气排液阀主要由上壳体、下壳件下沉,关闭平衡双阀座切断液相介质排出通道管收稿日期:2012-03-11作者简介:方瑞红(1968-),女,甘肃平凉人,工程师,主要从事恻开发及设计研究工作。设计与制造2012年第2期(总第118期)·机械研究与应用道内的空气或不凝结气体及气相介质可通过均压管到的净浮力为流入总管,阀门处于关闭状态。Q=Fr-G=(2)转入开启状态液相介质在阀内开始聚集T(D-d)y随着大量液相和气相介质通过过滤网、隔离板迅速流M(D'Y'-2Dy+ 2Dir)(3)入阀内下壳体,在壳体内两相介质自动分离,气相介质通过均压管流入总管,当液面上升到一定高度时,介质作用在阀座上的压力Q1为:浮球组件所受浮力大于浮球和增力杠杆等重力时上ltD升,通过增力杠杆在导向机构限位下打开平衡双阀座液相介质通过阀座排出阀门处于排量排水状态。式中:p为凝结水压力,MPao(3)转入关闭状态壳体里的积液排出后,浮球因此,当阀座处于临界开启状态时,对阀进行受组件失去浮力下降,这时增力杠杆通过杆架、导向机力分析(见图2),力平衡方程。Qn=Q1m(5)构带动阀芯关闭阀座孔,阀门转入关闭状态。当Qn>Q1m时阀门开启。2.3分析若考虑计算杠杆重量,则上式为:10使用平衡双阀座杠杆浮球排液阀,可通过增加排4 pm+G,k(6)水孔的流通面积而获得大的排水量,同时由于在关闭由式(6)解得阀座孔直径d为:状态上、下两阀座所受压力的方向相反,互相抵消,减少了开启力。浮球始终处于高液位状态,平衡双阀座/4(Oon-G1)处一直保持较多水封,保证了气相介质零泄漏。3.2阀芯理论开启高度计算3设计计算通过计算阀芯理3.1阀座孔直径d的计算论开启高度,可以确排液阀处于临界开启状态的示意图如图2所定控制架内腔的大示。1为浮球2为平衡双阀座;O为杠杆转动支点;小,使阀芯在控制架Q为浮球的静浮力kg;G1为杠杆重量,kg;n为浮球内的开度合理,达到中心至转动支点O的距离cm;k为杠杆重心至转动设计需要的排量,如图3阀芯理论开启高度支点O的距离,cm;Q1为介质作用在阀座上的压力,图3所示。图中Hnkg;m为阀座至转动支点O的距离,cm;D为浮球直为阀芯锥面的垂直开启高度mm;H2为阀芯理论开径启高度,mm;D为阀座的流通直径,mm;c为阀芯锥面角度,(°)。从图3中可以得到HHz(mm)(8)式中:H2为阀芯锥面的垂直开启高度图2排液阀处于临界开启状态TDTDr)-4丌AH(mm)假定,当浮球有一半侵入水中后浮球组件开始上aTCos升,这时作用在球上的浮力为,如图2示所示。式中:a为阀芯锥面角度,(°;Dr为阀座的流通直F(1)径,mm;Ar为主阀流通面积,mm2式中:F为浮球的浮力kg;D为浮球的外径,cm;yA2=685.7q叫1(9)为凝结水密度其中;为流量系数数值,如表1所示。浮球的质量为:表1流量系效G=&(D-D)y水蒸汽式中:G为浮球质量,kg;D1为浮球内径,m;y为浮0.6球材料的密度kg/cm3。考虑到浮球的质量G,则受下转第132页)128设计与制造2012年第2期(总第18期)·机械研究与应用6结语版社,1996通过对复杂地层地震勘探钻孔施工中遇到的诸[4]张永勤刘郏陈修星复杂地层钻进技术的研究与应用J多问题进行分析,研制出适合我国山地、丘陵、戈壁探矿工程,2001(增刊):159-165[5]冯德强.钻机设计M]武汉:中国地质大学出版社,1993滩、森林及沙漠地区钻探用的一系列地震勘探钻机;[6]张祖培.勘樑孔空气钻机[M].地质出版杜,1988钻机具有体积小,重量轻,自动化程度高等特点,结合[7赵年佟杰新卢秀春.现代设计力法[M].北京:机械工业出其配套的机具和合理工艺方法,在施工中大大的提高版社,199%6了钻进效率解决了在地震勘探中的诸多技术难题,8]张阳春国内外石油钻采设备技术水平分析[M]北京:地质出节约了成本满足了复杂地区钻探的需求,为进一步[9]李双喜地质技术装备丛书(第二卷:掘机械设备)[M.北改进和完善地震勘探钻机的性能奠定了基础。京:地质出版社,199510]姜继海,宋锦春,高常识液压与气压传动[M].北京:高等教参考文献育出版社,2001[1]刘广志中国钻探科学技术史[M]北京地质出版社,1998[1】]黄锡恺郑文纬.机被原理[M]北京:人民教育出版社,199[2]何樵登应用地球物理教程[M]北京:地质出版社,198512]刘维信机械最优化设计[M]北京:机械工业出版社,1994[3]杨宝俊勘探地震学资料解释的基础与应用[M].北京:地质出上接第128页)P为进口压力MPa;qm为介质流量。把式(9)(10)代人式(8)中得到阀芯理论开启蒸汽质量流量高度。9.=X10"DN w/4u(kg/s)4结论水和空气质量流量:天然气排液阀,气相介质和液相介质分离可靠,qn=T×10°DNg/4(kg/s)没有空气或不凝结气体气锁,无气相介质泄漏,能按式中:DN为公称通经,mm;为蒸汽的比体积,m3液相介质负荷成比例地连续排放,耐久性好、背压率kg")ip为介质的密度kg/m321。a为介质的流动速高可达90%。由于此类阀是全自动连续排放,有液度,m/s,如表2所示。体自动排放、无液体自动关闭,沉积液排放率100%动作可靠性高,运行中无气相介质泄漏。满足大容表2介质的流动速度量、高参数的工业工况需求,节能效果显著。介质压力流动速度介质压力流动速度/MPa/MPa w(m/参考文献:液体3低压蒸汽≤1.620-40低压气体≤0.82~10中压蒸汽25-6.4401]杨源泉阀门设计手册[M]北京:机械工业出版社,1992.中压气体>0.810-20高压蒸汽≥1060-80[2]陆培文实用阀门设计手册[M].北京:机械工业出版社,2007信息·重型商用车燃料消耗量限值7月1日起实施关于实重型商用车辆燃料消耗量管理的通知》(以下简称《通知》)规定,自2012年2月1日起,在《车辆生产企业及产品公告》(以下简称《公告》)管理中,对重型商用车辆产品(不包括专用作业类、全轮驱动类产品)实施然料消耗量管理。此前不久,《重型商用车辆然料消耗量限值(第一阶段)》已经正式发布,并将于今年7月1日正式实施。这意味着,工信部、交通运输部对重型商用车燃耗的双重管理时代正式到来。尽管通知)将备受关注和争议的重型车燃耗双重管理处理得很人性化,但是摆在企业面前的一个无可争议的事实是,工信部、交通运输部的双重管理将给企业带来沉重负担。·本刊辑·