石油钻采装备高压闸板阀高效传动设计(附件)
高压闸板阀有很多优点如压力高，流体阻力小、可靠性高、寿命长，因此广泛应用在一些矿山、冶金、石油开采等行业。首先，本文讲述了设计的背景情况，通过查阅大量文献参考对高压闸板阀的国内情况以及国外情况进行了研究，从而了解高压闸板阀如今的发展情况对本次设计有一定的帮助。其次，通过查阅资料对高压闸板阀的结构进行公式的计算设计以及强度校核，特别是针对阀体的厚度和阀板的厚度进行了计算设计并根据相关的阀类手册进行了最佳选择从而达到优化的结果。利用Unigraphics NX三维设计软件对本课题的高压闸阀进行了三维建模，通过计算机绘图软件将计算出来的数据通过三维软件绘制出来并进行装配。 最后，为了使高压闸板阀高效的传动对其结构优化改进。从高压闸板阀的密封开始采用O形密封圈更好的对闸阀密封，将传统的普通螺纹丝杠换成滚珠丝杠从而更好的降低压力大时开启阀门的力方便了操作，对高压闸板阀的设计具有指导性意义。关键词 高压闸板阀，结构设计，优化
目 录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外发展状况 1
1.3闸阀的概况 3
1.4目前工程上常用的分析方法 7
1.5设计的主要内容和创新点 7
2 高压闸板阀的结构设计 7
2.1高压闸板阀的结构与工作原理 8
3 高压闸板阀的的三维建模 14
3.1 Unigraphics NX软件介绍 14
3.2 CAE模块 15
3.3 Unigraphics NX三维设计过程 16
3.4 高压闸板阀Unigraphics NX三维视图设计 16
4 高压闸板阀优化设计 24
4.1高压闸板阀密封优化 24
4.2 高压闸板阀材料选择 25
4.3 高压闸板阀阀杆结构优化 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 绪论
1.1课题背景
根据我国加速增长的原油产业，拥有更深的钻井深度，会让油井的压力急剧增大，现阶段的高压闸板阀的类型已经满足不了这样的钻采石油工艺要求，所以要设计一种高压闸板阀 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
来满足在高压下可靠的工作，高压闸阀是一种强制密封阀。当高压闸阀关上时，密封面不泄露。当油流经阀门时，操作力必须大于阻力，即阀杆和填料的使用的的摩擦阻力以及油液的压力产生的推力。关闭阀门的操作力必须大于打开阀门的力。高压闸阀的结构设计的合理性会对井口装置的设计产生影响。我国高压闸阀的设计意义重大，将会为我国的深孔钻井和工业管道的设计提供理想的闸阀设计。我国高压闸阀行业的竞争激烈,同时推动着该行业不断发展壮大，等三维设计技术为高压闸阀的设计提供无法比拟的好处。我国广大高压闸板阀的设计者如果想设计出高端的高压闸阀必须熟练掌握CAD/SolidWorks/Unthighics NX等计算机绘图软件[1]。
1.2国内外发展状况
1.2.1国外发展状况
1、随着采油工业的发展国际上采油树的压力为140MPa为最大的工作压力，用来法兰式连接采油树的的高压闸板阀的最大压力为210MPa[2]。目前，国外有十几个国家有能力生产高性能的高压闸板阀像美国、意大利、英国，其中生产性能最好的处于国际领先的是美国的产品。最有名的高压闸板阀生产公司有Cameron、F.M.C、Verco、Gray等公司。生产的闸板阀功能最好的是Cameron公司，但生产的闸板阀价格比较高。通过查阅石油管理局的数据“国外石油钻井与生产机械开发水平”，分析可知国外井口的高压闸阀有以下主要特点：平行的滑板结构，阀座和闸板的油脂密封使其起闭灵活扭矩小，闸阀上的阀杆、阀杆密封圈、平衡杆和平衡杆密封圈易损零件可以带压更换, 不需要关井和压井[3]。例如：
（1）Cameron有两种新产品，FL和FIS高压闸阀，公称压力为13.79—34.5 MPa。它采用单体式滑枕结构，有助于防止管道中的碎屑进入阀体腔体。特殊惰性材料弹簧唇形密封保持金属密封表面并增加低压密封性能。
（2）Vetco、Gray公司生产的高压闸板阀的型号有VG300额定压力从34.5～103MPa，规格从50～228.6mm。这种类型的高压闸板阀配备多种接头来给阀体阀杆添加液剂，还有自动密封灭火功能。
（3）意大利布雷达公司有两种新产品SDS和SD.SDS型，用于68.9138MPa的较高压力场合，保证在阀座和阀板承受高压负荷下对阀座进行密封。SD型闸阀适用于13.79至34.5 MPa的低压应用，DN为52.4至181 mm。
（4）美国FMC公司FMC100类型高压闸板阀额定压力在138MPa以上， FMC120型闸板阀的额定压力从13.79~34.5MPa,规格从53181mm。130型的工作压力从68.9103MPa,规格从49168mm。
1.2.2国内发展情况
高压闸板阀近几十年来在国际上快速发展已经成为阀门的重要组成部分。高压闸板阀经历了三个过程,技术逐渐熟练，我国四家公司联合开发高压闸板阀有四川石油设计院、中国人民解放军5719工厂、乐山长江仪表厂，采用全新的设计方式对高压闸板阀的结构和密封副进行创新，完全可以在特别的场合使用。这种创新的高压闸板阀的设计超过国外的类型的阀门处于领跑地位，让我国在高压闸阀的发展加快了一步。
上海第二石油机械厂，江苏金湖机械厂，四川资中钻采工艺研究院等在1972年以来，努力改造KY250，KQ350井口闸阀装置设计。1990年开始我国已经有15000lbf/in钻井井口装置、10000lbf/ in全部装置、10000lbf/ in双管井口装置特殊闸板阀[4]。
采油设备重要组成部分包括高压闸板阀。现在我国主要采用楔形闸板阀，楔形闸板阀有很多优点如重量轻、价格合理等，可以降低开采油气的成本，它的起闭力矩大强度也较大，在国际上已被其他类型闸阀替代，现在只出现在低压钻井。
暗杆式高压平板阀在国外的井口装置经常使用，而我国内陆的高压平板闸板阀市场，大部分依旧是明杆式平板阀占主导地位。可以想象我国的高压闸板在国际市场上，暗杆式高压平板闸板阀阀将会渐渐的占据有利的优势，会朝着国际市场迈进。中国石油产业发展高压闸阀也在日益完善。例如：
目 录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外发展状况 1
1.3闸阀的概况 3
1.4目前工程上常用的分析方法 7
1.5设计的主要内容和创新点 7
2 高压闸板阀的结构设计 7
2.1高压闸板阀的结构与工作原理 8
3 高压闸板阀的的三维建模 14
3.1 Unigraphics NX软件介绍 14
3.2 CAE模块 15
3.3 Unigraphics NX三维设计过程 16
3.4 高压闸板阀Unigraphics NX三维视图设计 16
4 高压闸板阀优化设计 24
4.1高压闸板阀密封优化 24
4.2 高压闸板阀材料选择 25
4.3 高压闸板阀阀杆结构优化 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 绪论
1.1课题背景
根据我国加速增长的原油产业，拥有更深的钻井深度，会让油井的压力急剧增大，现阶段的高压闸板阀的类型已经满足不了这样的钻采石油工艺要求，所以要设计一种高压闸板阀 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
来满足在高压下可靠的工作，高压闸阀是一种强制密封阀。当高压闸阀关上时，密封面不泄露。当油流经阀门时，操作力必须大于阻力，即阀杆和填料的使用的的摩擦阻力以及油液的压力产生的推力。关闭阀门的操作力必须大于打开阀门的力。高压闸阀的结构设计的合理性会对井口装置的设计产生影响。我国高压闸阀的设计意义重大，将会为我国的深孔钻井和工业管道的设计提供理想的闸阀设计。我国高压闸阀行业的竞争激烈,同时推动着该行业不断发展壮大，等三维设计技术为高压闸阀的设计提供无法比拟的好处。我国广大高压闸板阀的设计者如果想设计出高端的高压闸阀必须熟练掌握CAD/SolidWorks/Unthighics NX等计算机绘图软件[1]。
1.2国内外发展状况
1.2.1国外发展状况
1、随着采油工业的发展国际上采油树的压力为140MPa为最大的工作压力，用来法兰式连接采油树的的高压闸板阀的最大压力为210MPa[2]。目前，国外有十几个国家有能力生产高性能的高压闸板阀像美国、意大利、英国，其中生产性能最好的处于国际领先的是美国的产品。最有名的高压闸板阀生产公司有Cameron、F.M.C、Verco、Gray等公司。生产的闸板阀功能最好的是Cameron公司，但生产的闸板阀价格比较高。通过查阅石油管理局的数据“国外石油钻井与生产机械开发水平”，分析可知国外井口的高压闸阀有以下主要特点：平行的滑板结构，阀座和闸板的油脂密封使其起闭灵活扭矩小，闸阀上的阀杆、阀杆密封圈、平衡杆和平衡杆密封圈易损零件可以带压更换, 不需要关井和压井[3]。例如：
（1）Cameron有两种新产品，FL和FIS高压闸阀，公称压力为13.79—34.5 MPa。它采用单体式滑枕结构，有助于防止管道中的碎屑进入阀体腔体。特殊惰性材料弹簧唇形密封保持金属密封表面并增加低压密封性能。
（2）Vetco、Gray公司生产的高压闸板阀的型号有VG300额定压力从34.5～103MPa，规格从50～228.6mm。这种类型的高压闸板阀配备多种接头来给阀体阀杆添加液剂，还有自动密封灭火功能。
（3）意大利布雷达公司有两种新产品SDS和SD.SDS型，用于68.9138MPa的较高压力场合，保证在阀座和阀板承受高压负荷下对阀座进行密封。SD型闸阀适用于13.79至34.5 MPa的低压应用，DN为52.4至181 mm。
（4）美国FMC公司FMC100类型高压闸板阀额定压力在138MPa以上， FMC120型闸板阀的额定压力从13.79~34.5MPa,规格从53181mm。130型的工作压力从68.9103MPa,规格从49168mm。
1.2.2国内发展情况
高压闸板阀近几十年来在国际上快速发展已经成为阀门的重要组成部分。高压闸板阀经历了三个过程,技术逐渐熟练，我国四家公司联合开发高压闸板阀有四川石油设计院、中国人民解放军5719工厂、乐山长江仪表厂，采用全新的设计方式对高压闸板阀的结构和密封副进行创新，完全可以在特别的场合使用。这种创新的高压闸板阀的设计超过国外的类型的阀门处于领跑地位，让我国在高压闸阀的发展加快了一步。
上海第二石油机械厂，江苏金湖机械厂，四川资中钻采工艺研究院等在1972年以来，努力改造KY250，KQ350井口闸阀装置设计。1990年开始我国已经有15000lbf/in钻井井口装置、10000lbf/ in全部装置、10000lbf/ in双管井口装置特殊闸板阀[4]。
采油设备重要组成部分包括高压闸板阀。现在我国主要采用楔形闸板阀，楔形闸板阀有很多优点如重量轻、价格合理等，可以降低开采油气的成本，它的起闭力矩大强度也较大，在国际上已被其他类型闸阀替代，现在只出现在低压钻井。
暗杆式高压平板阀在国外的井口装置经常使用，而我国内陆的高压平板闸板阀市场，大部分依旧是明杆式平板阀占主导地位。可以想象我国的高压闸板在国际市场上，暗杆式高压平板闸板阀阀将会渐渐的占据有利的优势，会朝着国际市场迈进。中国石油产业发展高压闸阀也在日益完善。例如：
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