CN102032931B - 石油天然气采输作业流量测量用阀式v锥节流装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置，具有V形锥、V形锥提升更换装置、阀体、闸板组、密封圈、平衡阀、放气阀、截止阀、差压变送器。石油天然气流体由介质进口B进入、介质出口C流出。充满管道的流体经管道节流件（V形锥）在节流件前后产生压差,通过测量此压差可以衡量流体流过节流件的大小;同时本发明根据石油天然气采输作业时，所测量介质的流量不同，需要更换测量不同流量的V形锥，而设计了一个结构简单、使用方便的V形锥提升更换装置，可以根据所测流量的大小在线方便快捷更换V形锥，不影响介质输送。

Description

石油天然气采输作业流量测量用阀式V锥节流装置

技术领域

本发明涉及石油天然气采输作业流量测量，尤其涉及介质复杂且同一管道不同流量的测量。

背景技术

当前用于石油天然气采输作业流量测量主要以孔板节流为主，其次有少量的V锥式节流装置。由于采气工艺的特殊要求，测量介质较复杂，对节流元件的使用寿命要求高。当前使用的孔板节流元件，由于结构原理的缺陷，孔板忍口容易损坏，使用寿命降低，流体在孔板节流口前后产生急剧收缩和扩张，节流件前后易产生流体堆积，且高级阀式孔板节流装置是将孔板装在孔板座内，用齿轮带动孔板座齿条通过两组齿轮的传动，让孔板座和孔板在阀门上下腔移动，由于结构上的原因孔板座在第一组齿轮传递到第二组齿轮的过程中容易产生卡阻，且操作过程复杂，更换孔板时密封阀体上部采用的滑阀结构硬密封，对输送介质相对要求较高；安装时所要求直管段较长,上游要求10D,下游要求5D。另外当前所采用的少量V锥节流装置,其V形锥焊接在阀体上，使得V形锥不可更换，导致测量范围很窄，使用成本增高；其整体节流装置两端与天然气管道同样采用焊接连接，当整个装置出现故障或者达到使用寿命时，维修与更换都不方便。

发明内容

本发明的目的在于提出一种石油天然气采输作业流量测量的阀式V锥节流装置，解决上述问题。

本发明的技术方案如下：

本石油天然气流量测量用阀式V形锥节流装置具有V形锥、V形锥提升更换装置、阀体、全封闸板组、密封圈、平衡阀、放气阀、截止阀和差压变送器等，其中：

所述V形锥提升更换装置包括阀杆螺母、阀杆、轴承盖、轴承1、轴承座、定位块、过渡接头、上阀盖、连接块、支撑座；所述上阀盖上端与过渡接头下端紧固在一起；所述定位块用螺钉固定于过渡接头上端，保证定位块上平面不得高于过渡接头上端面，并且过渡接头上端与轴承座下端紧固在一起； 所述阀杆螺母的外周有一圈限位凸缘，通过轴承1支撑在轴承座上，并由轴承盖限位，轴承盖固定于轴承座上，并套于阀杆螺母上，使得整体形成一直筒体；在所述上阀盖上端内孔中设置密封圈，阀杆上端穿过上阀盖上端内孔、过渡接头、定位块、轴承座直至阀杆螺母，与阀杆螺母形成螺纹旋转副；在所述阀杆中段两侧设置定位平面，与定位块紧密配合，以防止阀杆旋转；所述阀杆下端与支撑座连接。

所述V形锥提升更换装置上的上阀盖用螺栓装在阀体上，并且上阀盖与阀体之间设置一空腔，使得在提升过程中支撑座和V形锥在空腔内滑动，连接固定的阀杆、连接块和支撑座伸进所述空腔内，支撑座装在阀体的径向定位通孔中，并用密封圈密封，支撑座的底部设置连接销，连接销下端焊接固定V形锥，将V形锥定位在阀体流体通孔的轴心位置。

所述全封闸板组安装在所述空腔的下部的两侧壁上，其具有全封闸板，工作时横向关断空腔。所述空腔的直径大于V形锥的长度，高度大于V形锥的最大直径与全封闸板、支撑座的厚度之和。

在所述阀体上靠近V形锥前端和后端的位置开设有左取压孔、右取压孔，在左取压孔、右取压孔外侧分别密封地连接截止阀和压差变送器。 

在所述阀体上密封地设置平衡阀与放气阀，平衡阀气孔一端与阀体流体管道相通，一端与所述空腔相通，与空腔相通的气道位置在所述全封闸板阀组位置之上；所述放气阀的排气孔位置也设置在全封闸板阀组位置之上。

根据石油天然气的介质复杂，且其测量精度要求越来越高，本发明采用了V形内锥式节流；为了满足石油天然气流管道输送时，同一管道不同工况的测量，并提高其测量范围、使用寿命及使用维护便捷、成本低，本节流装置设计V形锥提升更换装置及辅助结构来实现V形锥的更换；并且与石油天然气管道的连接设计为法兰螺栓连接紧固。

本发明的V形锥提升更换装置的阀杆与螺母阀杆形成螺纹旋转副传动,通过阀杆螺母的旋转运动变为阀杆的上下直线运动提升和下降支撑座和V形锥，操作简单无卡阻；在阀体与V形锥提升更换装置的上阀盖之间设置一空腔,使得在提升过程中支撑座和V形锥在空腔内滑动。

为了能使石油天然气管道在不停产的情况下更换V形锥，在空腔之下设置全密封闸板组,在闸板轴与丝杆上采用螺纹旋转副传动实现闸板的开启与关闭，并且在闸板上硫化橡胶，提高其密封性能。

为了平衡空腔与阀体流体管道的压力，在闸板之上设置平衡阀与排气阀，通过控制平衡阀开启与关闭，平衡其两端的压力；排气阀是在更换V形锥时，需要通过排气阀排出空腔内的气体后，方可卸下V形锥提升更换装置。当退出支撑座和V形锥后，关闭阀体两侧全封闸板，关闭平衡阀,打开排气阀,排完空腔内的气体后，再卸下V形锥提升更换装置后更换V形锥。

本发明在支撑座与阀体上设置有台阶与钭面定位机构，当更换好V形锥,装配好V形锥提升更换装置后,将关闭排气阀,打开平衡阀,再打开闸板, 然后旋转阀杆螺母,使得支撑座与V形锥下降至台阶与钭面位置，台阶与钭面与阀体流体管道设计精确尺寸，依靠所述台阶与钭面将V形锥精确定位到阀体流体管道的轴心位置，并且在支撑座上设置密封圈密封。并且在V形锥体外节流环上设计一过渡段，增加了V形锥体的抗冲涮能力。

本高级阀式V锥节流装置的优点如下：

1、V形锥可在不停产的情况下在线更换。

2、由于本结构在V形锥的外节流环设计过渡段，以增加V形锥体的抗冲涮能力，提高了使用寿命。

3、由于阀体两端采用法兰结构，使得在石油天然气管道上维修更换此节流装置更加方便快捷。

4、由于V锥式节流件独特的结构，与设计的精确定位结构，使得本节流装置具很高的重复性和测量精度,重复性优于±0.1%,测量精确度优于±0.5%。

5、由于V锥式节流件独特的结构，能通过更复杂的流体介质，其流体介质在管道内不产生急剧收缩和扩张，在V锥式节流件下游只会产生高频低幅值的喘流，压差信号更稳定，高速流体直接冲刷V锥式节流件和管道内壁，自动实现清扫，V锥前后不产生流体堆积，具有较宽的流量测量范围,典型值为15:1,至少有10:1的量程比；

6、结构更简单，加工工艺性互换性好，拆装方便，维修简单。

附图说明：

图1是阀式V锥节流装置结构示意图。

图2是图1的A向视图。

图3是图2的B-B剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的结构装置作进一步说明： 

参见图1、图2、图3，石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置具有V形锥、V形锥提升更换装置、阀体、全封闸板组、密封圈、平衡阀、放气阀、截止阀、差压变送器等。

参见图1，，其中V形锥提升更换装置包括阀杆螺母1、阀杆2、轴承盖3、轴承1 4、轴承座5、定位块6、过渡接头7、上阀盖9、连接块12、支撑座14；上阀盖9上端与过渡接头7下端紧固在一起；所述定位块6用螺钉固定于过渡接头7上端，保证定位块6上平面不得高于过渡接头7上端面，并且过渡接头7上端与轴承座5下端紧固在一起；阀杆螺母1的外周有一圈限位凸缘，通过轴承1 4支撑在轴承座5上，并由轴承盖3限位，轴承盖3固定于轴承座5上，并套于阀杆螺母1上，使得整体形成一直筒体；在所述上阀盖9上端内孔中设置密封圈8，阀杆2上端穿过上阀盖9上端内孔、过渡接头7、定位块6、轴承座5直至阀杆螺母1，使阀杆2与阀杆螺母1形成螺纹旋转副传动，通过阀杆螺母1的旋转运动变为阀杆2的上下直线运动提升和下降支撑座支撑座14和V形锥16；在所述阀杆2中段两侧设置定位平面25，使其与定位块6紧密配合，以防止阀杆2旋转；所述阀杆2下端与连接块12焊接固定，并且连接块12与支撑座14用螺栓13连接紧固；V形锥提升更换装置上的上阀盖9用螺栓23装在阀体19上，并且上阀盖9与阀体19之间设置一空腔24，所述空腔24的直径大于V形锥16的长度，高度大于V形锥16的最大直径与全封闸板35、连接块12、支撑座14的厚度之和。连接固定在一起的阀杆2、连接块12和支撑座14伸进所述空腔24内，使其提升过程中在空腔24中滑动。支撑座14装在阀体19上的径向定位通孔中，并用密封圈20密封，支撑座14的底部通过连接销17连接固定V形锥16，其中V形锥16与连接销17焊接固定，连接销17穿过支撑座14中心孔，用螺帽22固定于支撑座14上，且在支撑座14上设置方形孔27，与连接销17中部的方形结构精密配合，防止V形锥16与连接销17旋转，在V形锥16与连接销17之间设置径向密封圈18。

参见图3，在所述阀体19上靠近V形锥16前端和后端的位置开设有左取压孔15、右取压孔28，在左取压孔15、右取压孔28外侧分别密封地连接截止阀29和压差变送器30。 

参见图2， 闸板组包括全封闸板35、闸板轴33、丝杆31、螺母36、轴承2 32和侧门38，其用侧门螺栓37将侧门38连接于阀体19前后两侧的开口处，之间设置密封圈39。所述全封闸板35非密封端与闸板轴33的一端采用T形槽41活动连接，闸板轴33的另一端与丝杆31采用螺纹连接，丝杆31的外周有一圈限位凸缘，通过轴承2 32支撑在闸板轴33上，并周向限位于侧门38，轴承2 32上端由螺母36限位，螺母36用螺纹形式固定于侧门38外侧，并套在丝杆31上。在所述侧门38与闸板轴33设置密封圈39，径向密封闸板轴33。在所述全封闸板35上硫化密封橡胶40，实现闸板软密封。 

参见图1， 为了平衡空腔24与阀体流体管道的压力，在所述阀体19上密封地设置平衡阀21与放气阀11；平衡阀21的气孔一端与阀体流体管道相通，一端与空腔24相通，与空腔24相通的气道位置在全封闸板35的位置之上，通过控制平衡阀21开启与关闭，平衡其两端的压力。所述放气阀8的排气孔的位置在全封闸板35位置之上，放气阀8是在更换V形锥16时，需要通过放气阀8排出空腔内的气体后，方可卸下V形锥16提升更换装置。当退出支撑座14和V形锥16后，关闭阀体两侧全封闸板35，关闭平衡阀21,打开放气阀8,排完空腔24内的气体后，再卸下V形锥提升更换装置后更换V形锥16；当更换好V形锥16,装配好V形锥提升更换装置后,将关闭放气阀8,打开平衡阀21,再打开全封闸板35, 然后旋转阀杆螺母1,使得支撑座14与V形锥16下降至台阶与钭面26位置，台阶与钭面26与阀体流体管道设计精确尺寸，依靠所述台阶与钭面26将V形锥16精确定位到阀体流体管道的轴心位置，因此可以在石油天然气管道输送不停产的情况下，更换V形锥16；并且在V形锥16体外节流环上设计一过渡段42，增加了V形锥体16的抗冲涮能力。

Claims (8)

1.石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置，其具有V形锥、V形锥提升更换装置、阀体、全封闸板组、密封圈、平衡阀、放气阀、截止阀和差压变送器，其特征在于， 

所述V形锥提升更换装置包括阀杆螺母（1）、阀杆（2）、轴承盖（3）、轴承1（4）、轴承座（5）、定位块（6）、过渡接头（7）、上阀盖（9）、连接块（12）、支撑座（14）；所述上阀盖（9）上端与过渡接头（7）下端紧固在一起；所述定位块（6）用螺钉固定于过渡接头（7）上端，定位块（6）上平面不高于过渡接头（7）上端面，并且过渡接头（7）上端与轴承座（5）下端紧固在一起； 所述阀杆螺母（1）的外周有一圈限位凸缘，通过轴承1（4）支撑在轴承座（5）上，并由轴承盖（3）限位，轴承盖（3）固定于轴承座（5）上，并套于阀杆螺母（1）上，使得整体形成一直筒体；在所述上阀盖（9）上端内孔中设置密封圈（8），阀杆（2）上端穿过上阀盖（9）上端内孔、过渡接头（7）、定位块（6）、轴承座（5）直至阀杆螺母（1），与阀杆螺母（1）形成螺纹旋转副；在所述阀杆（2）中段两侧设置定位平面（25），与定位块（6）紧密配合，以防止阀杆（2）旋转；所述阀杆（2）下端与支撑座（14）连接；

所述V形锥提升更换装置上的上阀盖（9）用螺栓（23）装在阀体（19）上，并且上阀盖（9）与阀体（19）之间设置一空腔（24），连接固定在一起的阀杆（2）和支撑座（14）伸进所述空腔（24）内，支撑座（14）装进阀体（19）的径向定位通孔中，并用密封圈（20）密封，支撑座（14）的底部设置连接销（17），连接销（17）下端焊接固定V形锥（16），V形锥（16）被定位在阀体（19）流体通孔的轴心位置；

在所述阀体（19）的壁上靠近V形锥（16）前端和后端的位置开设有左取压孔（15）和右取压孔（28），在左取压孔（15）和右取压孔（28）外侧分别连接截止阀（29）和压差变送器（30）； 

所述全封闸板组安装在所述空腔（24）的下部的两侧壁上，其具有全封闸板（35），工作时横向关断空腔（24）；

在所述阀体（19）上设置平衡阀（21）与放气阀（11），平衡阀（21）气孔一端与阀体流体管道相通，一端与所述空腔（24）相通，与空腔（24）相通的气道位置在所述全封闸板组位置之上；所述放气阀（11）的排气孔位置也设置在全封闸板组位置之上；

所述空腔（24）的直径大于V形锥（16）的长度，高度大于V形锥（16）的最大直径与全封闸板（35）和支撑座（14）的厚度之和。

2.根据权利要求1所述的石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置，其特征在于：所述全封闸板组还包括闸板轴（33）、丝杆（31）、螺母（36）、轴承2（32）和侧门（38），由侧门螺栓（37）将侧门（38）连接于阀体（19）前后两侧的开口处，之间用密封圈（39）密封；所述全封闸板（35）的非密封端与闸板轴（33）的一端采用T形槽（41）活动连接，闸板轴（33）的另一端与丝杆（31）采用螺纹连接，丝杆（31）的外周有一圈限位凸缘，通过轴承2（32）支撑在侧门（38）上，并伸出于侧门（38）外，螺母（36）用螺纹形式固定于侧门（38）外侧，并套在丝杆（31）上，对丝杆（31）限位；在所述侧门（38）与闸板轴（33）之间设置密封圈（39），径向密封闸板轴（33）；在所述全封闸板（35）上硫化密封橡胶（40），实现闸板软密封。

3.根据权利要求1所述的石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置，其特征在于：所述V形锥（16）的最大外径处设计有与最大外径相等的圆柱过渡段（42）。

4.根据权利要求1所述的石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置，其特征在于：所述阀杆（2）下端通过连接块（12）连接支撑座（14），阀杆（2）与连接块（12）焊接固定，连接块（12）与支撑座（14）用螺栓（13）连接紧固。

5.根据权利要求1所述的石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置，其特征在于：所述连接销（17）穿过支撑座（14）中心孔用螺帽（22）固定于支撑座（14）上，连接销（17）中部为方形，与支撑座（14）上的方形孔配合，V形锥（16）与连接销（17）焊接，并在V形锥（16）与连接销（17）之间设置径向密封圈（18）。

6.根据权利要求1所述的石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置，其特征在于：所述V形锥提升更换装置上的上阀盖（9）与阀体（19）采用法兰式连接紧固结构，之间用密封圈（10）密封。

7.根据权利要求1所述的石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置，其特征在于：所述阀体（19）上安装支撑座（14）的径向定位通孔的孔壁上设计有台阶和钭面（26），对应在支撑座（14）的外周也设计有台阶和钭面，两者紧密配合。

8.根据权利要求1所述的石油天然气流量测量用阀式V锥节流装置，其特征在于：所述阀体（19）两端采用法兰与石油天然气管道用螺栓连接紧固。

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