CN106596309A - 多相流冲刷腐蚀试验系统 - Google Patents

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陆旸
路笃辉
马歆
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Abstract

本发明公开了一种多相流冲刷腐蚀试验系统，包括：物料罐、供料装置、控制器、混合器、测试管道、三相分离器、第一液相流路、第一气相流路和固相流路，其中，所述测试管道设置在所述混合器和所述三相分离器之间；所述第一液相流路和所述第一气相流路的一端与所述三相分离器连接，另一端与所述混合器连接，所述固相流路一端与所述三相分离器连接，另一端与固相收集设备连接。本发明能够实现多相流的冲刷腐蚀试验。

Description

多相流冲刷腐蚀试验系统
技术领域
本发明涉及一种冲刷腐蚀试验装置，尤其涉及一种多相流冲刷腐蚀试验系统。
背景技术
冲刷腐蚀是金属表面与流体之间由于高速相对运动而引起的金属损坏现象，是管道受冲刷和腐蚀交互作用的结果，是一种危害性较大的局部腐蚀。按介质的不同的冲刷腐蚀可分为单相流、双相流和三相流冲刷腐蚀。一般通过试验装置来模拟各种介质对载体的冲刷腐蚀作用。单相流冲刷腐蚀由于介质单一，试验装置相对成熟。而对于三相流冲刷腐蚀，由于其过程复杂，目前缺乏适合三相流冲刷腐蚀的试验装置。
发明内容
为此，本发明提出一种能够实现三相流对介质流经的设备进行模拟的多相流冲刷腐蚀试验系统。
本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。
本发明提供了一种多相流冲刷腐蚀试验系统，包括：物料罐、供料装置、控制器、混合器、测试管道、三相分离器、第一液相流路、第一气相流路和固相流路，其中，所述测试管道设置在所述混合器和所述三相分离器之间；所述第一液相流路和所述第一气相流路的一端与所述三相分离器连接，另一端与所述混合器连接，所述固相流路一端与所述三相分离器连接，另一端与固相收集设备连接；其中，所述供料装置在所述控制器的控制下，将所述物料罐中的物料提供给所述混合器，所述混合器将混合后的混合物料输送给所述测试管道，进而输送至所述三相分离器中进行分离，分离后的液相至少一部分经由所述第一液相流路回流至所述混合器中，分离后的气相至少一部分经由所述第一气相流路回流至所述混合器中，分离后的固相经由所述固相流路排出至所述固相收集设备。
可选地，所述第一液相流路上依次设置有第一阀门、泵、第一流量计和第一止回阀；所述第一气相流路上依次设置有第二阀门、压缩机、第二流量计和第二止回阀。
可选地，还包括第二液相流路和第二气相流路，所述第二液相流路和第二气相流路分别与所述第一液相流路和所述第一气相流路连通。
可选地，所述第二液相流路和第二气相流路上均设置有阀门。
可选地，还包括第三液相流路，所述第三液相流路一端与所述三相分离器连接，另一端与所述第一液相流路连通，并且所述第三液相流路上设置有阀门。
可选地，还包括监控装置，所述监控装置对在所述测试管道中流动的冲刷物料的流动情况进行监控。
可选地，所述测试管道为透明的管道，分别通过管道与所述三相分离器和所述混合器连接。
可选地，所述三相分离器为两个，在试验过程中，可选择性的开启所述两个三相分离器。
可选地，每个三相分离器中设置有加热器。
可选地，每个三相分离器中设置有液位计、料位计和除沙器。
本发明的多相流冲刷腐蚀试验系统具有以下优点：
(1)能够实现在不同气液比和流速下三相流流态变化状态和转化流速的测算；
(2)能够实现在不同流速和操作压力下单相流体在不同结构下向三相流体的转化；
(3)能够实现在操作参数下不同流体在不同结构下的冲蚀-腐蚀形成机理模拟；
(4)能够实现不同结构和流动条件下各类注剂在流体中的分布情况及其注入效果测量；
(5)能够实现在复杂结构中固体颗粒在不同类型流体中的分布和沉降情况及其重点损伤部位测试。
附图说明
图1为根据本发明实施例多相流冲刷腐蚀试验系统的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。
图1为根据本发明实施例的多相流冲刷腐蚀试验系统的结构示意图。
如图1所示，本发明的多相流冲刷腐蚀试验系统包括：监控装置1、控制器5、物料罐2、供料装置4、混合器19、测试管道20、三相分离器7、第三液相流路6、第一气相流路9、第一液相流路10、固相流路11、第二液相流路12和第二气相流路13。所述测试管道20设置在所述混合器19和所述三相分离器7之间；所述第一液相流路10和所述第一气相流路9的一端与所述三相分离器7连接，另一端与所述混合器7连接，所述固相流路11一端与所述三相分离器7连接，另一端与固相收集设备(未图示)连接；其中，所述供料装置4在所述控制器的控制下，将所述物料罐中的物料提供给所述混合器，具体地，供料装置4可通过步进电机3来驱动，步进电机3在控制器5的控制器下，驱动供料装置4将物料罐2中的物料提供到混合器19中。所述混合器19将经均匀混合后的混合物料输送给所述测试管道20，进而输送至所述三相分离器7中进行分离，分离后的液相至少一部分经由所述第一液相流路10回流至所述混合器19中，分离后的气相至少一部分经由所述第一气相流路9回流至所述混合器19中，分离后的固相经由所述固相流路11排出至所述固相收集设备。在本发明中，物料罐2中的物料可为具备示踪功能的粒子，如Al2O3粒子。
测试管道20设置在混合器19和三相分离器7之间，可分别通过管道与所述三相分离器和所述混合器连接，为试验模拟冲刷物料对管道的冲刷作用的模拟管道。测试管道20可为透明的管道，这样，可通过监控装置1对测试管道20中的冲刷物料的流动情况进行实时监测，从而获得相应的冲刷数据，以便获取管道在高流速介质中的冲刷腐蚀规律，以为实际运行中的管道维修和替换提供有价值的参考数据，适合较宽的试验工况范围和不同的试验选择。具体地，测试管道20可拆卸地连接在分别与三相分离器7和混合器19连接的管道上。监控装置1可为能够快速捕捉高清晰图像的电子设备，优选可采用同步器触发控制数字相机和双脉冲激光器，可为多台，以从不同角度来获取关于物料流动的冲刷数据。控制器5对整个冲刷试验装置起整体控制作用。
第一液相流路10和第一气相流路9的一端与三相分离器7连接，另一端与混合器19连接，固相流路11一端与三相分离器7连接，另一端与固相收集设备连接，如与一沉降器连接。第三液相流路6一端与三相分离器7连接，另一端连接在第一液相流路10上。第二液相流路12和第二气相流路13分别与第一液相流路10和第一气相流路9相连通，分别用于液体和气体的流入或流出。在第三液相流路6、第二液相流路12和第二气相流路13上分别设置有控制流路开启和关闭的阀门。在第一液相流路10上依次设置有阀门、泵13、流量计16和止回阀18，在第一气相流路9上依次设置有阀门、压缩机14、流量计15和止回阀17，这样，可通过控制设置在第一液相流路10上的阀门来控制液体的流通，第一液相流路10上的泵13用于将第一液相流路10中的液体进行提压后打入混合器中，流量计16用于测量第一液相流路10中的液体的流量，止回阀18防止第一液相流路10中的液体回流，可通过控制设置在第一气液相流路9上的阀门来控制气体的流通，第一气液相流路9上的压缩机14用于将第一气液相流路9中的气体进行压缩后打入混合器中，流量计15用于测量第一气液相流路9中的气体的流量，止回阀17防止第一气液相流路9中的气体回流。
为更好的进行分离，三相分离器7中设置有对物料进行加热的加热器8和对物料中的固体进行去除的除沙器。此外，为了能够对分离器中的物料状况进行监控，分离器中设置有液位计和物料计，除沙器和物料计均设置在分离器的底部。在本发明的一示例中，分离器的个数可为两个，但并不局限于此。这两个分离器在试验过程中可被选择性地开启，即在试验过程中，一台开启，一台备用，这样即便出现突发状况，也能保证试验的有效运行。
以下对本发明的多相流冲刷腐蚀试验系统的工作原理进行介绍。
本发明的多相流冲刷腐蚀试验系统通过选择性的开启或关闭相应的流路，可实现单相流、双相流和三相流冲刷腐蚀的试验，具体地试验过程可根据实际的操作情况来进行选择，在此仅对三相流冲刷腐蚀的试验过程进行介绍。
在三相流冲刷腐蚀试验开始时，控制器控制步进电机启动，带动供料装置将物料罐中的物料提供到混合器中，同时，打开第二液相流路和第一气相流路的阀门，液体和气体分别经由第二液相流路和第二气相流路进入到第一液相流路和第一气相流路中，接着，液体经由设置在第一液相流路中的泵进行增压，增压后的液体被提供到混合器中，流量计采集增压后的液体的流量；气体经由设置在第一气相流路中的压缩机进行压缩，压缩后的气体被提供到混合器中，流量计采集压缩后的气体的流量。增压后的液体和压缩后的气体在混合器中与物料进行混合，均匀混合后的物料流入测试管道中，多台监控装置实时对混合物料在测试管道中的流动情况进行监测，以获取不同角度的冲刷数据。接着，混合物料进入三相分离器中进行分离，混合物料通过三相分离器中的加热器加热后进行分离，气相和液相分别通过第一气相流路和第一液相流路流出，并回流到混合器中继续与混合器中的物料进行混合，循环使用。分离的固体通过固相流路排出到沉降器中进行回收，分离出来的另一种物料，如液相通过第三液相流路排出，流入到第二液相流路中，进而流入到混合器中进行再混合利用。如此，可实现循环的冲刷腐蚀试验。
可根据试验要求来控制物料、液体和气体的供给量，获取不同流量和流速下的冲刷物料对测试管道的冲刷数据；也可根据具体试验要求来控制相应管路上的阀门的开启，以获取不同介质对测试管道的冲刷数据。即，可根据具体情况来利用本发明的冲刷腐蚀试验装置，在此省略对此的详细描述。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，包括：物料罐、供料装置、控制器、混合器、测试管道、三相分离器、第一液相流路、第一气相流路和固相流路，其中，所述测试管道设置在所述混合器和所述三相分离器之间；所述第一液相流路和所述第一气相流路的一端与所述三相分离器连接，另一端与所述混合器连接，所述固相流路一端与所述三相分离器连接，另一端与固相收集设备连接；其中，所述供料装置在所述控制器的控制下，将所述物料罐中的物料提供给所述混合器，所述混合器将混合后的混合物料输送给所述测试管道，进而输送至所述三相分离器中进行分离，分离后的液相至少一部分经由所述第一液相流路回流至所述混合器中，分离后的气相至少一部分经由所述第一气相流路回流至所述混合器中，分离后的固相经由所述固相流路排出至所述固相收集设备。
2.根据权利要求1所述的多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，所述第一液相流路上依次设置有第一阀门、泵、第一流量计和第一止回阀；所述第一气相流路上依次设置有第二阀门、压缩机、第二流量计和第二止回阀。
3.根据权利要求1所述的多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，还包括第二液相流路和第二气相流路，所述第二液相流路和第二气相流路分别与所述第一液相流路和所述第一气相流路连通。
4.根据权利要求3所述的多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，所述第二液相流路和第二气相流路上均设置有阀门。
5.根据权利要求1所述的多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，还包括第三液相流路，所述第三液相流路一端与所述三相分离器连接，另一端与所述第一液相流路连通，并且所述第三液相流路上设置有阀门。
6.根据权利要求5所述的多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，还包括监控装置，所述监控装置对在所述测试管道中流动的冲刷物料的流动情况进行监控。
7.根据权利要求1至6任一项所述的多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，所述测试管道为透明的管道，分别通过管道与所述三相分离器和所述混合器连接。
8.根据权利要求1所述的多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，所述三相分离器为两个，在试验过程中，可选择性的开启所述两个三相分离器。
9.根据权利要求8所述的多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，每个三相分离器中设置有加热器。
10.根据权利要求8所述的多相流冲刷腐蚀试验系统，其特征在于，每个三相分离器中设置有液位计、料位计和除沙器。
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