【罐底阀改进设计在泥浆固控系统中的应用】泥浆固控设备
摘 要:随着泥浆固控系统的飞跃发展,固控系统多功能部件的开发达到了空前提高,应用于罐底管线控制的特殊阀——罐底阀也应运而生,由于前期开发研制阶段的匆忙,旋升式罐底阀还存在着诸如制造安装困难、成本过高等缺点。为提高产品综合质量及效益,该功能部件的革新改制势在必行。为此,从现场操作及使用的角度着手,改进设计出一种杠杆式罐底阀,它具有结构简单、快捷方便、省时省力、可靠性较好、使用维护方便的特点,尤其是大幅度降低了制造成本,在固控系统的制造中创造了一定的经济效益。
关键词:罐底阀 改进 成本 效益
中图分类号:TU64 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0102-03
固控系统已有数10年的历史,随着钻井工艺要求的不断提高,新一代的固控系统已成为市场需求的主流,作为其标志的多功能部件,无论是在流程优化、布局、可操作性及人机关系等方面,都表现出了极大的作用,罐底阀作为其中重要的功能部件之一,也得到了开发应用,其最大优点体现在流程优化及操作的方便性。
1 旋升式罐底阀
1.1 作用
应用于罐底吸入管路上,对各罐泥浆进行吸入作业的控制阀,实现了吸入管汇罐内布置及罐面操作。即管汇与罐体的集成化,方便了安装、运输。
1.2 结构
该罐底阀采用了端面密封式阀板以及旋转提升机构,实现了罐底管路的相通及隔断(即:阀板与密封座的离合),如图1所示,主要由阀体、阀杆、手轮、提升杆、阀板、轴承等部件构成。
1.3 工作原理
旋转手轮带动丝杠副,使得阀杆产生上下运动,进而带动阀板产生提升作用,从而实现阀板与密封座的离合,完成阀体的开启闭合动作。
1.4 优点
操作实现罐面控制,省力、方便、实用,开合状态稳定性较好。
1.5 缺点
(1)由于采用丝杠副实现阀板的离合,故完成阀体开启、关闭的操作时间较长。
(2)结构复杂,配合精度要求较高,加工件、外购件较多,制造、安装困难,故制造成本较高。
从上述分析来看,由于罐底阀在流程优化方面所起的积极因素,其存在的必要性是肯定的,但由于旋升式罐底阀在操作、制造、安装、成本等方面存在着的一定的缺陷,其技术改进势在必行。
2 杠杆式罐底阀
2.1 作用
完成罐内吸入管线的吸入控制,实现管线与罐体的集成化,方便运输、安装及操作。
2.2 结构
该罐底阀采用连杆结构,实现阀板的上下提升运动,完成阀板与密封座的离合,如图2所示,主要由主滑杆、长连杆、短连杆、固定杆、滑杆、阀板、滑套、手柄等部件组成。
2.3 工作原理
当手柄被拉起至垂直位置时,按照连杆的工作原理,依次带动短连杆、长连杆、主滑杆、滑杆运动,最终将阀板提至密封座上,完成隔断功能,这时由于密封座上的橡胶被挤压,而产生的反作用力,使得手柄在转过一定角度后处于锁定状态,从而维持阀体的密封状态,此时阀体处于关闭状态。当手柄被推动向下位置时,由于外力作用使其在越过锁定位置,平衡被破坏,阀体在自身重力作用下,使得连杆机构完成阀板下移运动,实现阀板与密封座的分离,此时阀体处于打开状态。
2.4 优点
快速实现关闭、开启状态,无中间状态,故操作省时、方便。由于采用连杆机构,其结构简单,安装配合精度较低,机加工件数大幅度减少,材料单一,用料少,故制作简单,安装、使用方便,成本大幅度下降。
2.5 缺点
锁定位置有时经常调整,以保证锁定状态的稳定(关闭状态稳定性一般)。
从上述情况可知:杠杆式罐底阀较旋升式罐底阀具有以下优点。
2.6 制作、安装简单、方便
2.7 操作方便,省时、省力,易于实现阀体的快速关闭与开启
2.8 结构简单、合理,用料少而单一
2.9 制造成本低
3 经济效益对比分析
为了说明改进后所产生的经济效益,我们从阀体所用材料、加工费用等方面将旋升式罐底阀与杠杆式罐底阀的成本进行了统计分析,详细见表:旋升式罐底阀工时费、材料费、标准件费,杠杆式罐底阀工时费、材料费(如表1)。
综合对比表如下。
从表6中可以看出,杠杆式罐底阀无论是在工时费用,还是在材料费用等方面,显著低于旋升式罐底阀。
每只旋升式罐底阀的成本2061.75元;
每只杠杆式罐底阀的成本532.18元;
每只杠杆式罐底阀较旋升式罐底阀可有效节约2061.75-532.18=1529.57元
每套固控系统按19只罐底阀计算:
则每套固控系统因罐底阀改进可节省成本1529.57元/只×19只=29061.83元。
4 结语
该罐底阀经设计、试制后,已全面替代了旋升式罐底阀,先后在“ZJ40L固控系统”、“ZJ32L固控系统”、“ZJ70L固控系统(2套)”中得到了较好的推广应用,其中ZJ40L固控系统已先后在安徽油田、也门项目组等现场使用,ZJ32和ZJ70L已在新疆塔里木油田现场使用,从未出现任何故障问题,得到了用户的好评,产生了较大的经济效益,累计节约成本14.53万元。
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