节流阀（俗称油嘴）是高压、大流量气田开采节流的专用装置。为了适应塔里木油田高压、高产气田的恶劣工况，采用国外知名公司的产品，进口节流阀的平均价格在5万美元以上。但在实际使用中，这些阀门无一例外地出现了不同程度的腐蚀磨损、腐蚀故障、稳定性差、故障周期不确定等缺陷。塔里木油田使用的节流阀主要有两种类型，一种是外套笼套，另一种是笼套柱塞，两种节流阀基于水压能耗原理，利用外套在笼套上滑动（或柱塞在笼套内滑动）产生不同的过流面积来控制流量和压力。
为确保高压高产气田不断向西气东输管道输送天然气，应认真讨论塔里木油田节流阀使用中的问题。
1 节流阀流量特性不匹配
节流阀流量特性不匹配主要有两个方面，一是流量系数Cv与气井产量不匹配；二是节流阀的流量特性曲线与气井的流量特性不匹配。
1.1 节流阀流量系数Cv与气井产量不匹配
最典型的实例为3口井用的A公司节流阀，其特点是：长期在小开度下运行，产量波动较大。三口井的基本情况见表1。
表1 A-3、A-8.-14井基本情况
从表1可以看出，A-3和A-8井节流阀在小开度下工作时间较长。如果按照这种情况发展，节流阀的开度可能为零，产量可能不为零。节流阀在小开度下长期运行是最大的禁忌，这将大大降低节流阀的使用寿命。正确的方法是让节流阀从一开始就尽可能地在最大开度上工作，比如90%。这种侵蚀和其他损坏发生在阀笼盖的前部。随着笼孔的逐渐损坏和流量的增加，阀门关闭得更小，不断损坏并逐渐关闭，使整个笼套得到充分利用。有资料指出，大开度工作时过流面积大，侵蚀减弱，可比一开始中开度和小开度工作提高1~5倍以上。如果化工厂采用这种方法，阀门的使用寿命将提高2倍。
对于A-3、A-8井工作和产量波动的主要原因是额定流量系数Cv与井的实际流量不匹配，即阀门Cv280选择大，即阀门直径选择大。流量系数，又称循环能力，是节流阀选择的主要参数之一。在计算节流阀时，可以使用两个流量系数，一个是公共系统，另一个是英国系统。这两个定义如下：AV定义(公制):节流阀全开时，阀两端压差为0.1MPa，流体密度1g/cm3，每小时流经节流阀的流量数t/h表示单位；Cv定义(英制):节流阀全开时，阀两端压差为1磅/英寸2，介质为60°F加仑/分计每分钟通过节流阀的流量。
1.2 阀的流量特性曲线与井的流量特性不匹配
对于A-进口压力高的14井(50~52Mpa）、阀门的额定流量系数较低(通常为55万平方米)Cv值=70更合适（见表1）。但节流阀仍在小开度下运行，产量仍在波动。显然，不仅阀门直径选择不当，而且阀门的流量特性与井的流量特性不匹配。
阀门的流量特性是指介质流经节流阀时的相对流量与相对位移（即开度）之间的关系，体现在笼套孔的大小、数量和分布规律上。当孔的大小、数量和分布规律发生变化时，阀门的流量特性也会发生变化。节流阀的理想流量特性曲线如图1所示（a）所示，有快开型、直线型（线性）、抛物线型、等百分比型、双曲线型和修正抛物线型。用得最多的是直线型和等百分比型，有许多种调节阀的流量特性居于直线型与等百分比型之间。
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图2为A公司节流阀笼套故障照片标注1、2、3、4、5排孔，1、2、3排孔严重损坏，特别是1排孔最严重。这是由于长期小开度操作，意味着第三排孔对应的开度满足实际流量要求，第四排孔对应的流量将超过实际流量，显然，第四排孔后的开度范围不能调整，如果笼套孔较小，或减少孔数，实际流量要求的开度范围将增加，阀寿命将延长。
图1 理想流量曲线和三个阀门的开度和过流面积曲线
图2 A公司节流阀笼套失效
2 节流阀结构不同
塔里木油田采用两种结构形式的节流阀，一种是外套-笼套节流阀A公司和C以公司产品为代表；另一种是笼套-柱塞节流阀，B以公司产品为代表。由于结构形式不一致，使用性能不同，故障特征也不同。
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2.1 外套-笼套节流阀
节流阀、笼套和外套安装在悬臂上，中间要求高，外套与笼套之间的间隙大，形成较大的环间隙流动。外套移动后，在笼套上形成凹陷的外径表面，改变介质流体的力学特性，容易形成扰流，造成腐蚀磨损。外套-笼套节流阀的腐蚀磨损主要在笼套外表面，损坏严重。
2.2 笼套-柱塞节流阀使用特点
该节流阀，由于笼套嵌入阀体，刚度好，径向密封，可在一定程度上减少环间隙流动；笼套外径无凹凸，可有效减少扰流；笼套与柱塞间隙小，中性好。笼套柱塞节流阀的腐蚀磨损主要在笼套内表面。从整体损坏程度来看，笼套柱塞节流阀的损坏轻于外套笼套节流阀。
3 执行机构行动不确定
执行机构动作的不确定性是指（1）不同的执行机构结构对节流阀的正常工作造成波动；（2）可能干扰输入信号；（3）执行机构没有很好的校准；（4）执行机构位移后未锁定；（5）节流阀的流量系数Cv值不匹配，Cv当值过大时，波动越突出；(6)系统内可能有泄漏等。
节流阀由阀体和执行机构组成。执行机构可以是手动、气动、电动和液体，气动、电动和液体执行机构可以根据自动化系统中的控制信号自动调整阀门的开度，调整流量、压力、温度和液位。塔里木油田主要使用手动、电动和液体执行机构，其性能如下：
3.1 手动执行机构节流阀开启平稳
自手动执行机构节流阀投入使用以来，开度一直保持稳定。由于每次节流阀开度调整后，需要拧紧锁紧螺母，阀门开度处于保位状态，手动执行机构可以锁定开度。但开度读取不够准确，因为节流阀手轮上的刻度套不易读取，容易旋转，零刻度不易校对。
3.2 电动执行机构节流阀开启波动不明显
自电动执行机构节流阀投入使用以来，读取开度一直相对稳定。电动执行机构节流阀开度变化小的原因与位移传动机构有关。如果传动副为螺旋螺钉，由于螺钉的自锁，可以更好地避免振动引起的开度增加。
3.3 液动执行机构节流阀的开影响明显
现场使用报告指出，液压节流阀开度无保位功能。在生产过程中，节流阀开度每天波动1~2%，导致产量不稳定和频繁波动。液压执行机构节流阀产量波动的主要原因是执行机构未锁定；第二，温度对液压油有影响。
4 节流阀笼套材料存在差异
塔里木油田使用的三种进口节流阀笼套均为硬质合金。材料性能分析和现场使用表明，三种进口阀笼套的材料性能明显不同，性能最佳B公司节流阀，其次是A最后是公司节流阀C公司节流阀，后两者差别不大。
在上述节流阀的四个特性中，节流阀的流量特性不匹配对阀门的使用性能影响最为突出。用户应注意额定流量系数的选择，并注意阀门的流量特性和井流特性的调整和匹配。
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