（西安思坦仪器股份有限公司，陕西 西安 710065）
摘要：随着现代科学技术的不断发展，对现场使用的仪器要求越来越高，压力流量控制器在油田上的应用非常广泛。本文主要介绍了压力流量控制器的应用、调节阀的结构原理及调节阀整体的结构设计。
关键词：压力流量控制器；调节阀；结构
一、引言
注水是油田补充地层能量、提高采收率最有效的方法之一。为了有效解决层间和层内差异，油田采用分层注水工艺技术来实现均衡注采开发。目前常用的分层配水器，虽然能够实现分层注水工艺，但存在施工复杂、作业成本高、测调难度大和分层注水效果差等问题。双向智能配水控制器，是将无线网络技术与人工智能技术集合为一体的新型分层注水系统，也是全面实现工业4.0的换代产品。
压力流量控制器能够自动根据地层压力的变化智能控制注水量，达到均衡注水效果。该压力流量控制器通过压力和流量波形信号传输数据，不需要电缆施工，投资小，实现了真正的无线传输，还可以通过远程监控中心实时监测井下配水器流量、注水压力、地层压力、温度等参数，跟踪井下配水器工作状况，及时发现问题避免生产事故。并通过配备的远程自动测调系统，实现井下、地面和基地三方的协调通讯与控制，在不需要其它配套设备和人员的情况下，实现注水井的分层测调、水井管理和动态监测，为大数据处理与应用奠定了基础[1]。
在此背景下，提出一种采用压力波和流量波进行井下与地面双向通信的智能分注配水控制系统，施工简单、作业费用低；采用无线通信，减少测调费用，后期维护方便；实现数字化远程传输，通过配备的远程自动测调系统，实现井下、地面和基地三方的协调通讯与控制，达到对注水井的分层测调、水井管理和动态监测。
智能分注配水控制系统在长庆油田已经推广应用，根据目前市场的需求，提出一种采用压力流量波双向通信的智能分注配水控制器，该控制器在原有基础上进行改进，集成阀前、阀后压力传感器，流量仪，电动执行阀于一体。
二、结构原理
(一)工作原理
1.机械原理
通过调节型的执行器带动阀杆和阀芯，并转动一定的角度，来调节阀芯与阀座之间的开度，进而调节流量。用轴承压帽调节弹簧的压缩量，进而调节阀芯与阀座之间的缝隙。
2.调节阀的工作原理
在有流体运动的管道中，调节阀是一种节流件，假设流体是不可压缩且充满管道，根据伯努利方程式和流体的连续性定律可知：通过阀门的体积流量QV与阀门的有效流通截面积A和通过阀门前后的压降∇p(∇p=p1-p2)的平方根成正比，与流体的密度ρ和阀门的阻力系数 的平方根成反比。
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根据调节阀的流量方程式可得出如下结论：
(1)在流体的密度ρ和阀门上的压降∇p一定的情况下，调节阀的流量系数C与流量QV，C值的大小反映了阀能通过的流量的大小。
(2)流量系数C与流通面积A成正比，流通能力随流通截面的增减而增减。
(3)流量系数C与阀门的阻力系数 的平方根成反比，增大阀门的阻力系数 就是阀门的流通能力减小，如果阀门的口径相同，则不同结构的阀门的阀门阻力系数 就不相同，流通系数C也就不相同。
(二)总体结构设计
1.执行机构
综合控制驱动的形式，执行机构主要分为三类：气动、电动及液动的执行机构。每种的机构的特点各不相同，气动执行机构的优点为：结构简单，性能稳定，价格低，维护方便，可防火等。电动执行机构的优点为：传递速率快，可远距离传送，性能稳定，维护方便，价格低等。液动执行机构的优点为：推力大，调节精度高，可远距离传送，性能稳定等[2]。
电动执行器是控制系统中的一个重要部分，主要接收来自控制器4-20mA的电流信号，并将其转换成相应的角位移0度—90度，去操纵阀门开度，以实现流量的自动控制。
2.调节机构
阀门是调节控制器的调节机构，根据执行器接收的信号，带动阀杆旋转，形成角位移，来调节阀门开度的大小，进而以实现整个流量控制器的流量大小。
3.阀门部件材质的选择
在选取阀门各零部件材质的时候，主要是指以下方面：首先是阀体及阀盖的材质的质地。其次是其中的组成部件的材料的选择，如阀杆、阀芯及阀座。对于阀体和阀盖来讲，它们再整个仪器中属于压力设备，所以需要它门必须能够承担介质的温度特性等，即要保证阀内组件具有可以抗腐蚀性能，耐冲刷的性能。这些是选取阀体材质时，需要关注的内容。在选取材质的时候还需了解以下内容：要确保安全稳定、可靠，即要结合实际工艺规定，选取那些可以抵抗高温、腐蚀以及高压等的材料；要在合乎实用性的规定之下，分析它的性能和工作时间、使用寿命以及经济性指标[3]。
三、总结
调节阀是设计压力流量控制器的一个重要环节，应用场合的分析，执行机构的选型，调节阀各零部件材质的选择，及整体结构等均能直接影响整个调节控制系统的控制精度质量。因此，合理的压力流量控制器设计，才能确保压力流量控制器在工作现场中长时间的稳定、可靠运行。
参考文献
[1]潘宏文，王在强，马国良等.油田井下压控开关智能配水技术应用分析[J].石油矿场机械:2008年08期.
[2]郑红丽，韩伟实等.调节阀流量特性分析及应用选型[J].科技创新与应用：2013年第18期.
[3]孙炳鹏等.调节阀的选型[J].冶金动力：2010年第1期.
作者简介：魏琳娟(1982—)女，陕西人，机械工程师，硕士学位，主要研究方向为压力压力流量控制器。
论文作者:魏琳娟 朱运周 冯力天 孙祖臣 孟林波
论文发表刊物:《知识-力量》2019年6月中
论文发表时间:2019/3/14
标签：流量论文; 控制器论文; 阀门论文; 压力论文; 调节阀论文; 执行机构论文; 系数论文; 《知识-力量》2019年6月中论文;