摘要 在天然气的开发过程中，需要用到笼套式节流阀，高压节流阀是天然气井开采中重要的装置之一，有着不能缺少的重要作用。笼套式节流阀（俗称＂油嘴＂）主要用于在天然气气井开发过程中的降压节流作用，气体流过阀体之后，通过降压节流之后，使得天然气开发变得便于开采。 目前国内气井开发过程中，一些高压气井的笼套式节流阀还依赖井口，在这个方面我们还需要攻克节流阀的一些技术问题，在具体节流阀的使用上，笼套处于阀体的中央，由于长时间经受高压气蚀，因此笼套式节流阀的使用过程中，要特别注意阀芯尤其是笼套的节流失效。 本文就150MPa超高压笼套式节流阀分析以下几点： （1）通过查阅相关文献资料，根据现有的节流阀阀芯结构设计出节流阀的具体思路，完成笼套式节流阀的各零部件设计，阀体的总体装配设计。 （2）通过总体设计思路，完成各部件的零件设计，绘制出相应的二维图纸与三维设计。 （3）根据流体力学知识，完成阀内流体的性质和特征。 （4）用有限元分析，分析了阀体零件的应力分布、位移分布图。 关键词：笼套式节流阀；150MPa；阀芯；外阀芯；强度 ABSTRACT Now, for the use of e
nergy has become more a
nd more importa
nt, especially i
n i
ndustry, a
nd
natural gas as a clea
n e
nergy are
now becomi
ng more a
nd more widely, i
n the process of the developme
nt of
natural gas,
need to use basket set of throttle valves, gas gas wellhead pressure, cage type throttle valve is mai
nly used for gas Wells i
n gas developme
nt i
n the process of decompressio
n throttli
ng effect, After the gas flows through the valve body, it is depressurized a
nd throttled, maki
ng the gas easy to exploit. The curre
nt domestic gas well duri
ng the developme
nt process, some of the high pressure gas well cage type throttle valve set is also depe
nde
nt o
n the well's mouth, a
nd i
n this respect we
need to overcome some tech
nical problems of throttle valve, i
n the use of the throttle valve, cage set i
n the middle of the body, due to the lo
ng e
ndure high pressure cavitatio
n, cage set of throttle valves i
n use process, therefore, it is importa
nt to pay special atte
ntio
n to the especially cage set of throttle valve core failure. This paper a
nalyzes the followi
ng poi
nts o
n the ultra-high pressure cage type throttle valve: (1)By referri
ng to the existi
ng i
nformatio
n, desig
n the characteristics of the throttle valve, complete the desig
n of the cage type throttle valve parts, the overall assembly desig
n of the valve body a
nd expressed with two-dime
nsio
nal drawi
ngs. (2) Through throttli
ng calculatio
n to study the properties a
nd characteristics of the fluid i
n the valve. (3) with fi
nite eleme
nt a
nalysis, a
nalysis of the valve body parts of the te
nsile stre
ngth, displaceme
nt distributio
n diagram. Key words: cage type throttle valve ultra-high pressure spool fi
nite eleme
nt a
nalysis 目录 摘要I ABSTRACT II 1绪论1 1.1研究背景及意义1 1.2国内外研究现状2 1.2.1笼套式节流阀的国内研究现状2 1.2.1笼套式节流阀的国外研究现状4 1.2.3研究现状小结5 1.3本文主要研究内容及章节安排5 1.3.1研究内容5 1.3.2章节安排5 1.4本章小结6 2小孔节流理论及结构设计7 2.1阀体节流已知数据分析7 2.2一维定常可压缩流体方程7 2.2.1连续性方程7 2.2.2动量方程7 2.2.3能量方程8 2.3节流阀的小孔节流计算14 2.4节流计算小结20 3笼套式节流阀的总体设计21 3.1引言21 3.2设计规划21 3.2.1需求分析21 3.2.2超高压气井井口笼套式节流阀配置： 21 3.3总体设计21 3.3.1总体技术要求21 3.3.2阀芯初步规格方案22 3.3.3初步方案及技术要求24 3.4本章小结24 4笼套式节流阀的详细设计26 4.1引言26 4.2主要零件的设计26 4.2.1主要节流模块的设计26 4.2.2辅助节流模块的设计30 4.2.3节流模块总装的设计35 4.3笼套式节流阀失效原因分析35 4.3.1笼套式节流阀失效的主要原因分析及改进35 4.3.2不同阀芯节流开度的影响37 4.4经济性分析38 5节流阀零件有限元分析39 5.1节流阀阀杆有限元分析39 5.1.1边界条件施加39 5.1.2载荷的施加40 5.1.3网格划分40 5.1.4计算结果41 5.2本章小结42 6结论44 参考文献45 1绪论 1.1研究背景及意义 天然气是目前使用较为广泛的燃料，在工业制造中有着广泛的应用价值，我国的天然气利用技术已广泛应用于城市气化、交通运输、燃料电池、电力工业、化工工业等，部分技术已趋于成熟，并取得了不少成就，正因为如此，天然气开发已经带来了巨大的经济效益，而且天然气还是一种清洁能源，天然气的绝大多数成分为甲烷，在完全燃烧后一般只生成水和二氧化碳，并不会像煤炭燃烧之后会产生很多二氧化硫，因此天然气也是一种清洁能源，现如今石油煤炭等能源的消耗量大，而且石油煤炭等能源是很难再生的，天然气的储量较为丰富，而且环保性好，但是天然气开发的难度相比较煤炭石油等能源开发更为复杂，因此解决天然气开采过程中的问题变得尤为重要。 在天然气的开采中，各种阀体的使用是必不可少的，笼套式节流阀就是在天然气开采过程中不可缺少的设备之一， 节流阀就是指通过改变阀芯的流通面积来完成调节流体的流量和压力的手动阀门，结构上：是利用一个可移动的圆柱形柱塞在内部上下移动或利用一个圆柱形阀套在一个固定的有出口的圆柱形壳体外面上下移动，达到控制壳体内流体流出管口的面积进而达到控制流体的压强和流速，使得流体的压强和流速等控制在一个我们需要的范围，在天然气的开采过程中，天然气行业生产取决于流动的液体和气体的正确分配和控制，这些控制无论是能量的贾环、压力的降低或者简单地容器加料，都需要控制元件去完成，在调节器的低能量级和执行流动流体控制所需的高能量级功能之间，最终控制元件完成了必要的放大作用。 笼套式节流阀其基本功能是对井口高压气送到中心处理厂前进行节流降压，把井下气体压强降压至输送管道许用压力