[发明专利]一种深海水下采油树SCM单电低压换向阀设计方法

摘要

本发明提供了一种深海水下采油树SCM单电低压换向阀设计方法，具体设计方法包括根据实际使用环境确定设计方案、几何尺寸校核计算、阀体运行受力校核计算及复审校核等四步。本发明设计方法合理，计算效率和精度高，且设计值与实际使用值更为接近，有效的提高了深海水下采油树电液控制阀组单电低压换向阀的设计工作的可靠性，从而有助于提高阀体在实际使用中的稳定性和可靠性。

主权项

1.一种深海水下采油树SCM单电低压换向阀设计方法，其特征在于：所述的深海水下采油树SCM单电低压换向阀设计方法包括如下步骤：第一步，根据实际使用环境确定设计方案，阀体安装于3000米深海水下的密封容器内，存放温度为‑18℃— +50℃，工作温度为‑5℃— +40℃，工作介质为水基液，阀体在P=56.9Mpa，PP=34.5Mpa的供油压力下为执行器提供液压油的工作压力为11.3—56.9Mpa，初步确定阀体的基本机械结构；第二步，几何尺寸校核计算，根据第一步设定的阀体技术参数及基本机械结构，对阀体的几何尺寸进行校核计算，利用公式校核进出油口直径；利用公式d1≥1/2 D1校核主球阀阀座内孔和推杆直径；利用公式校核主阀阀口最小开度；利用公式S> X1校核主阀芯行程；第三步，阀体运行受力校核计算，根据第一步设定的运行环境及技术参数，同时结合第二步计算得到的机械结构的具体尺寸，对阀体运行情况中各受力情况进行计算校核，利用公式校核摩擦阻力；利用公式校核运动阻力、利用公式校核稳态液力、利用公式校核欲打开阀芯时阀芯作用力；利用公式校核阀芯到位后阀芯作用力；利用公式校核回位弹簧弹力；第四步，主阀设计，根据之前三步所得到的数据，分析确定控制活塞直径及回复弹簧；第五步，复审校核，根据第一步的设定参数范围，选定至少一组数据，并将选定数据带入到第二步和第三步计算得到的具体数据中，然后结合阀体实际运行情况进行校核复审计算；所述的第五步需进行至少两组不同参数进行校核计算；其中：d—油口直径；v—进出油口直径d出油液流速；d1—推杆直径；D1—推杆直径主球阀阀座内孔直径； v—环形通道中的油液流速；Q——通过阀口液体流量（m3/s）；Δp——阀口两端压差（Pa）；Cd——为阀口流量系数；S—阀芯的行程；X1—主阀阀口最小开度；——摩擦阻力；dt——活塞杆直径；d0——O形圈端面直径；Pb——允许背压；——运动阻力；D——控制活塞直径；L——控制活塞与阀体孔的接触长度； V——阀芯运动速度；μ——油液动力粘度；Δr——阀芯与阀体孔的单边配合间隙；Cd——为阀口流量系数，取Cd=1；D——阀口直径；δ——阀的开口量；Δp——阀口两端压差；——摩擦阻力总和；——阀芯产生的压力；——弹簧最小工作负荷；——阀芯圈打开时的稳态液动力；——弹簧最大工作负荷；——阀芯在569bar全开口时的稳态液动力；——阀芯在569bar时摩擦阻力之和；——球阀芯在569bar时受到的液体压力。