固液气三相混输测试系统及其测试方法

文档序号:30623301发布日期:2022-07-02 05:19阅读:214来源:国知局
固液气三相混输测试系统及其测试方法

1.本发明属多相流运输技术领域,具体涉及一种固液气三相混输测试系统及其测试方法。


背景技术:

2.现阶段多相混输技术逐渐成为国内研究的热点,现有的多相混输测试系统大多以气液或固液两相混合介质为主,鲜有涉及固液气三相混合介质的混输测试系统,且很难实现三相混合介质浓度的精准自动化配制。


技术实现要素:

3.针对上述问题,本发明可提供一种固液气三相混输测试系统及其测试方法,不但可以观测三相混合介质在运输过程中的流动特性,还可以测得在三相混合介质工况下混输泵的外特性,且三相混合介质的浓度可以实现精准自动化配制。
4.具体的技术方案为:
5.固液气三相混输测试系统为闭式系统,包括沙水混合系统、气液混合系统、试验装置及控制系统以及固液分离系统。且每个系统中的电磁阀、电磁流量计、扭矩仪、固体颗粒浓度传感器、气体浓度传感器、气体流量计以及电动机均由控制器控制并监测示数。
6.所述沙水混合系统包括水箱、砂箱、固液混合器;
7.水箱设有第一液位计、第一调节阀;内部安装有筛板,用以进一步过滤经固液分离后的液体,以保证水箱内水的纯净;水箱进水口依次连接第二电磁阀、固液分离系统的出口;水箱出水口依次连接第一电磁流量计、第三电磁阀、由第二电动机驱动的增压泵、固液混合器的进水口;
8.固液混合器设有第三调节阀、带孔的第一隔板、带孔的第二隔板、由第三电动机驱动的第一搅拌器、第二液位计;固液分离器上进料口依次连接第四电磁阀、砂箱;固液分离器出料口连接气液混合系统的进口;
9.所述气液混合系统包括空气压缩机和气液混合器;
10.气液混合器设有排气阀、泄压阀、第二调节阀、带孔的第三隔板、带孔的第四隔板、由第四电动机驱动的第二搅拌器、第三液位计、气体浓度传感器、固体颗粒浓度传感器;气液混合器进气口依次与气体流量计、第七电磁阀、第三压力传感器、由第三电动机驱动的空气压缩机连接;气液混合器的进水口依次与第二电磁流量计、第五电磁阀、沙水混合系统出口连接;气液混合器的出料口与试验装置及控制系统进口连接;
11.所述试验装置及控制系统主要由测试泵、控制器、高速摄像机、补光灯构成;
12.高速摄像机与补光灯放置在合适的位置,用以观察测试泵以及透明监测管道内的流动特性;测试泵通过扭矩仪与第一电动机相连;测试泵进口依次连接第二压力传感器、透明监测管道、科氏流量计、第六电磁阀、气液混合系统出口;测试泵出口依次连接第一压力传感器、第一电磁阀、固液分离系统进口;
13.所述固液分离系统由固液分离器和固料桶构成;
14.固液分离器进料口连接试验装置及控制系统的出口;出水口连接沙水混合系统的进口。
15.固液气三相混输测试系统用于对多相混输泵的外特性测试,测试方法包括以下步骤:
16.i.启动控制器,将高速摄像机与补光灯放置在合适的位置,调节灯光,保证拍摄的清晰度;关闭第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、排气阀、泄压阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀第六电磁阀第七电磁阀;
17.ii.打开电源,开启第三电磁阀,启动第二电动机,使得增压泵开始运行;待固液混合器水位达到/时,开启第四电磁阀,添加沙料,启动第三电动机,第一搅拌器开始运行;待沙水混合物体积达到固液混合器容积2/3时,打开第五电磁阀,向固液混合器内添加沙水混合物;
18.iii.开启第七电磁阀,启动第五电动机,使得空气压缩机开始运行;起动第四电动机,使第二搅拌器开始运行;通过控制器监测固体颗粒浓度传感器、气体浓度传感器测得的颗粒浓度、气体浓度,调节第四电磁阀、第七电磁阀的开度,使得三相混合物浓度满足所需要求;
19.iv.待混合物体积达到气液混合器容积23时,开启第一电磁阀、第二电磁阀、第六电磁阀;启动第一电动机,使得测试泵开始运行;待测试泵转速稳定后,分别用第二压力传感器、第一压力传感器测量测试泵进出口压力,利用扭矩仪测量测试泵的转速和扭矩,通过控制器进行数据的收集和整理,得到测试泵外特性数据。
20.固液气三相混输测试系统用于对管道以及多相混输泵内流动特性监测,监测方法包括以下步骤:
21.i.启动控制器,将高速摄像机与补光灯放置在合适的位置,保证其拍摄的清晰度;关闭第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、排气阀、泄压阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀第六电磁阀第七电磁阀;
22.ii.打开电源,开启第三电磁阀,启动第二电动机,使得增压泵开始运行;待固液混合器水位达到/时,开启第四电磁阀,添加沙料,启动第三电动机,第一搅拌器开始运行;待沙水混合物体积达到固液混合器容积2/3时,打开第五电磁阀,向气液混合器内添加沙水混合物;
23.iii.开启第七电磁阀,启动第五电动机,使得空气压缩机开始运行;起动第四电动机,使第二搅拌器开始运行;通过控制器监测固体颗粒浓度传感器、气体浓度传感器所测得的沙浓度、气体浓度,调节第四电磁阀、第七电磁阀的开度,控制三相混合物浓度满足所需要求;
24.iv.待混合物体积达到气液混合器容积2/3时,开启第一电磁阀、第二电磁阀、第六电磁阀;启动第一电动机,使得测试泵开始运行;待测试泵转速稳定后,用补光灯、高速摄像机对透明监测管道以及测试泵内的流动特性进行拍摄,期间在控制器上调整快门速度防止照片失真,快门速度设置为1/100000,拍摄照片保存为png或gif格式,视频为avi格式。
25.本发明技术方案带来的有益效果:
26.本发明可自动化精准配制所需浓度的沙水气三相混合介质,并能监测该介质在运
输过程中的流动特性,以及检测测试泵的外特性情况,对以后三相混合介质运输的研究具有一定的参考价值。
附图说明
27.图1是本发明的结构示意图;
28.图2是本发明试验装置及控制系统结构示意图。
具体实施方式
29.结合附图说明本发明的具体技术方案。
30.如图1所示,固液气三相混输测试系统为闭式系统,包括沙水混合系统、气液混合系统、试验装置及控制系统以及固液分离系统。且每个系统中的电磁阀、电磁流量计、扭矩仪2、固体颗粒浓度传感器44、气体浓度传感器28、气体流量计37以及电动机均由控制器35控制并监测示数,如图2所示。
31.所述沙水混合系统包括水箱10、砂箱18、固液混合器16;
32.水箱10设有第一液位计12、第一调节阀8;内部安装有筛板11,用以进一步过滤经固液分离后的液体,以保证水箱10内水的纯净;水箱10进水口依次连接第二电磁阀9、固液分离系统的出口;水箱10出水口依次连接第一电磁流量计13、第三电磁阀14、由第二电动机15驱动的增压泵50、固液混合器16的进水口;
33.固液混合器16设有第三调节阀49、带孔的第一隔板38、带孔的第二隔板45、由第三电动机17驱动的第一搅拌器20、第二液位计21,其中第一搅拌器20距离固液混合器16出料口位置为de;固液分离器7上进料口依次连接第四电磁阀19、砂箱18;固液分离器7出料口连接气液混合系统的进口;
34.de=ds/5
35.式中de第一搅拌器20到出料口的距离;ds表示固液混合器16直径;
36.所述气液混合系统包括空气压缩机42和气液混合器37;
37.气液混合器37设有排气阀24、泄压阀25、第二调节阀29、带孔的第三隔板47、带孔的第四隔板48、由第四电动机23驱动的第二搅拌器26、第三液位计27、气体浓度传感器28、固体颗粒浓度传感器44,其中第二搅拌器26距离气液混合器37出料口距离为de;气液混合器37进气口依次与气体流量计37、第七电磁阀40、第三压力传感器41、由第三电动机17驱动的空气压缩机42连接;气液混合器37的进水口依次与第二电磁流量计46、第五电磁阀22、沙水混合系统出口连接;气液混合器37的出料口与试验装置及控制系统进口连接;
38.de=df/4
39.式中de第二搅拌器26到出料口的距离;df表示气液混合器37直径;
40.所述试验装置及控制系统主要由测试泵1、控制器35、高速摄像机34、补光灯36构成;
41.高速摄像机34与补光灯36放置在合适的位置,用以观察测试泵1以及透明监测管道32内的流动特性;测试泵1通过扭矩仪2与第一电动机3相连;测试泵1进口依次连接第二压力传感器33、透明监测管道32、科氏流量计31、第六电磁阀30、气液混合系统出口;测试泵1出口依次连接第一压力传感器4、第一电磁阀5、固液分离系统进口;
42.所述固液分离系统由固液分离器7和固料桶6构成;
43.固液分离器7进料口连接试验装置及控制系统的出口;出水口连接沙水混合系统的进口。
44.固液气三相混输测试系统用于对多相混输泵的外特性测试,测试方法包括以下步骤:
45.i.启动控制器35,将高速摄像机34与补光灯36放置在合适的位置,调节灯光,保证拍摄的清晰度;关闭第一调节阀8、第二调节阀29、第三调节阀49、排气阀24、泄压阀25、第一电磁阀5、第二电磁阀9、第五电磁阀22第六电磁阀30第七电磁阀40;
46.ii.打开电源,开启第三电磁阀14,启动第二电动机15,使得增压泵50开始运行;待固液混合器16水位达到1/5时,开启第四电磁阀19,添加沙料,启动第三电动机17,第一搅拌器20开始运行;待沙水混合物体积达到固液混合器16容积2/3时,打开第五电磁阀22,向固液混合器16内添加沙水混合物;
47.iii.开启第七电磁阀40,启动第五电动机43,使得空气压缩机42开始运行;起动第四电动机23,使第二搅拌器26开始运行;通过控制器35监测固体颗粒浓度传感器44、气体浓度传感器28测得的颗粒浓度、气体浓度,调节第四电磁阀19、第七电磁阀40的开度,使得三相混合物浓度满足所需要求;
48.iv.待混合物体积达到气液混合器37容积2/3时,开启第一电磁阀5、第二电磁阀9、第六电磁阀30;启动第一电动机3,使得测试泵1开始运行;待测试泵1转速稳定后,分别用第二压力传感器33、第一压力传感器4测量测试泵1进出口压力,利用扭矩仪2测量测试泵1的转速和扭矩,通过控制器35进行数据的收集和整理,得到测试泵1外特性数据。
49.固液气三相混输测试系统用于对管道以及多相混输泵内流动特性监测,监测方法包括以下步骤:
50.i.启动控制器35,将高速摄像机34与补光灯36放置在合适的位置,保证其拍摄的清晰度;关闭第一调节阀8、第二调节阀29、第三调节阀49、排气阀24、泄压阀25、第一电磁阀5、第二电磁阀9、第五电磁阀22第六电磁阀30第七电磁阀40;
51.ii.打开电源,开启第三电磁阀14,启动第二电动机15,使得增压泵50开始运行;待固液混合器16水位达到1/5时,开启第四电磁阀19,添加沙料,启动第三电动机17,第一搅拌器20开始运行;待沙水混合物体积达到固液混合器16容积2/3时,打开第五电磁阀22,向气液混合器37内添加沙水混合物;
52.iii.开启第七电磁阀40,启动第五电动机43,使得空气压缩机42开始运行;起动第四电动机23,使第二搅拌器26开始运行;通过控制器35监测固体颗粒浓度传感器44、气体浓度传感器28所测得的沙浓度、气体浓度,调节第四电磁阀19、第七电磁阀40的开度,控制三相混合物浓度满足所需要求;
53.iv.待混合物体积达到气液混合器37容积2/3时,开启第一电磁阀5、第二电磁阀9、第六电磁阀30;启动第一电动机3,使得测试泵1开始运行;待测试泵1转速稳定后,用补光灯36、高速摄像机34对透明监测管道32以及测试泵1内的流动特性进行拍摄,期间在控制器35上调整快门速度防止照片失真,快门速度设置为1/100000,拍摄照片保存为png或gif格式,视频为avi格式。
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