CN106643868B - 多相流管道机械清蜡模拟试验装置及制作蜡沉积物的模具 - Google Patents

Abstract

本发明为一种多相流管道机械清蜡模拟试验装置及制作蜡沉积物的模具，多相流管道机械清蜡模拟试验装置包括试验台，试验台上固定设置有多相流管道组件，多相流管道组件包括主管道，主管道内设有沿轴向设置的、横截面呈月牙形的蜡沉积物，主管道内设置有清管器，清管器上连接有一端穿出主管道的绳索；主管道的一端上方设置有清蜡阻力检测机构，清蜡阻力检测机构包括测力传感器，绳索所述测力传感器上方的一端连接有电动绞车驱动机构；主管道的一侧平行间隔设置有能观测清管作业的观测机构；多相流管道机械清蜡模拟试验装置还包括控制系统。该实验装置能够模拟在多相流集输管道中用机械方式清蜡，适用于模拟海洋石油集输管道清蜡研究。

Description

多相流管道机械清蜡模拟试验装置及制作蜡沉积物的模具

技术领域

本发明涉及一种测量仪器，尤其涉及一种模拟海洋石油多相流集输管道机械式清蜡试验装置及制作蜡沉积物的模具。

背景技术

随着世界经济的发展，对石油天然气能源需求激增，海洋油气开采广泛得到各国的关注。在海洋油气开采过程中，多相集输方式是主要的输送油气的方式。由于海洋特殊的低温环境，使得输送管道壁与输送油气产生较大的温度差，原油中的蜡晶分子在管壁发生沉积，从而在管壁上形成蜡沉积物。随着沉积时间的增加，蜡沉积物会严重降低管道输送能力，甚至会发生停输等重大问题。在上个世纪90年代美国能源部曾统计过修复深度400m堵塞的海底管道，每千米的修理费用高达62.1万美元，投入成本非常高。

为了保证油气的安全可靠输送，目前普遍采用定期对输送管道内部的蜡沉积物进行清除的方法。机械式清除是其中一种常见方式，其采用的清理工具被称为清管器。清管器的种类有很多，例如：皮碗式，直板式，清管球，泡沫清管器等等。在实际机械式清管过程中，由于蜡沉积物太硬或蜡塞阻力过大，容易出现清管器的卡堵问题，从而导致二次堵塞严重问题。为了防止这些问题出现，很有必要对清蜡的阻力包括沉积物剥离力和蜡塞阻力进行研究，提出合理的蜡沉积物剥离力和蜡塞阻力的计算公式，从而保证机械式清管的安全可靠运行。

目前，现有技术中存在一种原油管道通球清蜡模拟实验装置及实验方法，该实验装置和试验方法中，主要是模拟原油单相流的蜡层物，蜡层物形状为环形。针对集输多相流的问题，没有考虑，特别当输送的是油气两相流时候，蜡沉积物为月牙形而非环形；而且该装置的管道中没有装原油，跟实际管道有很大差别；同时该实验装置和实验方法只能测得清管器清蜡阻力，不能在线观测清蜡过程中蜡屑的迁移运动。

有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验与实践，提出一种多相流管道机械清蜡模拟试验装置及制作蜡沉积物的模具，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多相流管道机械清蜡模拟试验装置及制作蜡沉积物的模具，该实验装置解决现有技术中存在的问题，能够模拟在多相流集输管道中用机械方式清蜡，适用于模拟海洋石油集输管道清蜡研究。

本发明的目的是这样实现的，一种多相流管道机械清蜡模拟试验装置，包括底部设置的试验台，所述试验台上固定设置有多相流管道组件，所述多相流管道组件包括水平设置、且两端封闭的透明的主管道，所述主管道内设有沿所述主管道轴向设置的、横截面呈月牙形的蜡沉积物，所述主管道内能滑动地设置有清管器，所述清管器上连接有一端穿出所述主管道的绳索；所述主管道的一端上方设置有清蜡阻力检测机构，所述清蜡阻力检测机构包括固定串接于所述绳索上的测力传感器，所述绳索位于所述测力传感器上方的一端连接有能驱动所述清管器进行清管作业的电动绞车驱动机构；所述主管道的一侧平行间隔设置有能观测所述主管道内清管作业的观测机构；所述多相流管道机械清蜡模拟试验装置还包括能够控制所述电动绞车驱动机构、所述观测机构的控制系统。

在本发明的一较佳实施方式中，所述多相流管道组件还包括两个固定于所述试验台上的支撑底座，两个所述支撑底座上分别固定设置有第一三通接头和第二三通接头，所述第一三通接头上的第一接口与所述主管道的一端密封连通，所述第一三通接头上的第二接口连接有发球筒，所述发球筒的另一端呈封闭状态，所述第一三通接头上的第三接口呈开放状态；所述第二三通接头上的第四接口与所述主管道的另一端密封连通，所述第二三通接头上的第五接口呈封闭状态，所述第二三通接头上的第六接口中穿设所述绳索，所述第二三通接头内位于所述第六接口的下方设置有第一定滑轮，所述第一定滑轮的转动中心轴水平且垂直于所述主管道的中心轴，所述绳索的一端缠绕通过所述第一定滑轮后与所述清管器的一端连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一三通接头和所述第二三通接头分别通过一固定箍固定设置于所述支撑底座上；所述主管道的两端设置有用于分别连接所述第一三通接头和所述第二三通接头的法兰结构；所述第二三通接头内位于所述第六接口的位置自上往下设置有第一滑轮支架，所述第一定滑轮转动设置于所述第一滑轮支架上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述清蜡阻力检测机构还包括与所述测力传感器连接的数据采集系统。

在本发明的一较佳实施方式中，所述电动绞车驱动机构包括支撑架，所述支撑架上设置有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端与一滚筒连接，所述绳索位于所述测力传感器上方的一端一端通过第二定滑轮缠绕于所述滚筒上，所述第二定滑轮的转动中心轴水平且平行于所述滚筒的转动中心轴。

在本发明的一较佳实施方式中，所述支撑架包括一底部固定于所述试验台上的支撑立板，所述支撑立板上固定设置有托板，所述托板上设置有滚筒支撑座，所述托板上设置有穿设所述绳索的透槽，所述托板上设置有能转动支撑所述第二定滑轮的第二滑轮支架，所述滚筒支撑座上设置所述第一伺服电机和所述滚筒，所述控制系统设置于所述托板上方；所述托板的下方设置有行程开关，所述绳索位于所述托板下方的位置串接有行程挡块。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一伺服电机由伺服控制系统控制操作，所述伺服控制系统包括与所述第一伺服电机连接的伺服控制器，所述伺服控制器上连接有单片机。

在本发明的一较佳实施方式中，所述观测机构包括与所述主管道平行间隔、且固定设置于所述试验台上的观测机构底座，所述观测机构底座的两端分别设置有一丝杠支撑立板，两个所述丝杠支撑立板上转动连接有与所述主管道的中心轴平行设置的第一丝杠，所述第一丝杠的一端固定连接于一第二伺服电机的输出端；所述第一丝杠转动穿设通过一水平设置的、且能沿所述观测机构底座滑动的滑台，所述滑台的顶面设置有与所述第一丝杠呈空间垂直的第一滑轨，所述第一滑轨上设置有能沿所述第一滑轨滑动的升降机构，所述升降机构上固定有摄像机，所述升降机构上还设置有位于所述主管道上方的便携式数码显微镜。

在本发明的一较佳实施方式中，所述观测机构底座上与所述第一丝杠平行设置有两个导轨，两个所述导轨分别设置于所述第一丝杠的两侧，所述滑台的底面两侧分别设有一与所述第一丝杠平行的导向槽，两个所述导向槽分别能滑动地套设于两个所述导轨上；一所述导轨的两端设置有限位开关。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二伺服电机由伺服控制系统控制操作，所述伺服控制系统包括与所述第二伺服电机连接的伺服控制器，所述伺服控制器上连接有单片机。

在本发明的一较佳实施方式中，所述升降机构包括能沿所述第一滑轨滑动的下支座，所述下支座上一端设置有能沿所述下支座的长度方向滑动的下滑块，所述下滑块上铰接有一从动连杆的下端，所述下支座上另一端铰接有一主动连杆的下端，所述从动连杆和所述主动连杆的中部相互铰接，所述升降机构还包括位于所述下支座上方、且与所述下支座平行的上支座，所述上支座的下方与所述下滑块相对的位置设置有能沿所述上支座的长度方向滑动的上滑块，所述上滑块内转动穿设有一第二丝杠，所述上滑块上铰接所述主动连杆的上端，所述上支座的下方的另一端铰接所述从动连杆的上端，所述第二丝杠的一端固定连接有摇杆；所述上支座的上方固定设置有顶部架体，所述摄像机设置于所述顶部架体内；所述顶部架体的顶面上设置有与所述第一滑轨平行的第二滑轨，所述第二滑轨上设置有能沿所述第二滑轨滑动的数码显微镜夹持架，所述便携式数码显微镜设置于所述数码显微镜夹持架靠近所述主管道的一端。

本发明的目的还可以这样实现，用于制作多相流管道机械清蜡模拟试验装置的蜡沉积物的模具，所述制作蜡沉积物的模具包括能穿入所述主管道中的模型轴，所述模型轴的外壁与所述主管道的内壁之间能形成月牙形空腔，所述制作蜡沉积物的模具还包括能与所述主管道的一端固定连接的模具端盖，所述模具端盖上能拆卸地设置有能固定所述模型轴的定位销；所述模型轴的另一端穿出所述主管道的另一端，所述模型轴的另一端通过一连接轴固定连接有一吊环。

由上所述，本发明提供的多相流管道机械清蜡模拟试验装置及制作蜡沉积物的模具具有如下有益效果：

(1)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，采用原位观测技术，运用高速摄像机和便携式数码显微镜观测机械式清蜡过程中蜡屑的迁移运动，包括蜡屑剥离的形态、蜡屑堆积规律等，并且通过图形与清管阻力相结合进行同步分析；

(2)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，采用的电动绞车驱动机构通过伺服程序控制清管器清管速度的变化；

(3)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，采用的多相流管道组件中，通过制作蜡沉积物的模具制作多相流月牙形沉积物，同时主管道的两端密封，主管道中可以根据实际情况配置不同比例的液态原油和水；

(4)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置模拟在多相流集输管道中用机械方式清蜡，根据试验得到的参数和规律提出合理的蜡沉积物剥离力和蜡塞阻力的计算公式，提高机械式清管的安全可靠性；

(5)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置结构简单，试样的加工制备简便，易于改变各项试验参数，更加合理地模拟海洋石油多相流集输管道机械式清蜡过程。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置的立体结构示意图。

图2：为本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置的主视图。

图3：为本发明的升降机构的结构示意图。

图4：为本发明的制作蜡沉积物的模具的结构示意图。

图5：为图4中A-A剖视图。

图6：为图4中B-B剖视图。

图中：

100、多相流管道机械清蜡模拟试验装置；

1、试验台；

2、多相流管道组件；

21、支撑底座；

221、第一三通接头；222、第二三通接头；

23、固定箍；

241、发球筒；242、端盖；

25、主管道；

261、第一滑轮支架；262、第一定滑轮；

27、清管器；

3、清蜡阻力检测机构；

31、测力传感器；32、绳索；

4、电动绞车驱动机构；

41、行程挡块；

42、滚筒；

43、支撑架；431、支撑立板；432、托板；433、滚筒支撑座；

44、第一伺服电机；

45、第二定滑轮；

46、行程开关；

5、观测机构；

51、第二伺服电机；

52、观测机构底座；

531、第一丝杠；532、导轨；533、限位开关；

541、滑台；542、第一滑轨；

55、升降机构；551、下支座；552、主动连杆；553、上滑块；554、从动连杆；555、上支座；556、下滑块；557、第二丝杠；558、摇杆；559、顶部架体；5591、架体立板；5592、架体顶板；

56、摄像机；

57、联轴器；

581、第二滑轨；582、数码显微镜夹持架；583、便携式数码显微镜；

6、控制柜；

7、制作蜡沉积物的模具；

71、模具端盖；72、模型轴；73、定位销；74、吊环；75、连接轴。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本发明提供的多相流管道机械清蜡模拟试验装置100，包括底部设置的试验台1，试验台1上固定设置有多相流管道组件2，多相流管道组件2包括水平设置、且两端封闭的透明的主管道25，主管道25内设有沿主管道25轴向设置的、横截面呈月牙形的蜡沉积物，主管道25内能滑动地设置有清管器27，清管器27上连接有一端穿出主管道25的绳索32，在一具体实施例中，绳索32为钢丝绳；主管道25的一端上方设置有清蜡阻力检测机构3，清蜡阻力检测机构3包括固定串接于绳索32上的测力传感器31，绳索位于测力传感器31上方的一端连接有能驱动清管器27进行清管作业的电动绞车驱动机构4；主管道25的一侧平行间隔设置有能观测主管道25内清管作业的观测机构5。多相流管道机械清蜡模拟试验装置100还包括能够控制电动绞车驱动机构4、观测机构5动作的控制系统，在本实施方式中，控制系统设置于控制柜6中。

进一步，如图1、图2所示，多相流管道组件2还包括两个固定于试验台1上的支撑底座21，两个支撑底座21上分别固定设置有第一三通接头221和第二三通接头222，第一三通接头221上的第一接口与主管道25的一端密封连通，第一三通接头221上的第二接口连接有发球筒241，发球筒241的另一端呈封闭状态，在本实施方式中，发球筒241的另一端通过端盖242密封；第一三通接头221上的第三接口呈开放状态；第二三通接头222上的第四接口与主管道25的另一端密封连通，第二三通接头222上的第五接口呈封闭状态，第二三通接头222上的第六接口中穿设绳索32，第二三通接头222内位于第六接口的下方设置有第一定滑轮262，第一定滑轮262的转动中心轴水平且垂直于主管道25的中心轴，绳索32位于主管道25内的一端缠绕通过第一定滑轮262后与清管器27连接。

进一步，如图1所示，第一三通接头221和第二三通接头222分别通过固定箍23固定设置于支撑底座21上；主管道25的两端设置有用于分别连接第一三通接头221和第二三通接头222的法兰结构；如图2所示，第二三通接头222内位于第六接口的位置自上往下设置有第一滑轮支架261，第一定滑轮262转动设置于第一滑轮支架261上。

进一步，清蜡阻力检测机构3还包括与测力传感器31连接的数据采集系统。测力传感器31能够采集清管作业中的拉力信号，并将拉力信号传递给数据采集系统。

进一步，如图1所示，电动绞车驱动机构4包括支撑架43，支撑架43上设置有第一伺服电机44，第一伺服电机44的输出端与一滚筒42连接，在本实施方式中，滚筒42水平设置，且滚筒42的转动中心轴与主管道25的中心轴呈空间垂直；绳索32位于测力传感器31上方的一端通过第二定滑轮45缠绕于滚筒42上，第二定滑轮45的转动中心轴水平且平行于滚筒42的转动中心轴。第一伺服电机44带动滚筒42转动缠绕绳索32，进而带动绳索32位于主管道25内的一端连接的清管器27在主管道25内进行清管作业。

进一步，如图1、图2所示，支撑架43包括一底部固定于试验台1上的支撑立板431，支撑立板431上固定设置有托板432，托板432上设置有滚筒支撑座433，托板432上设置有穿设绳索32的透槽，托板432上设置有能转动支撑第二定滑轮45的第二滑轮支架，滚筒支撑座433上设置第一伺服电机44和滚筒42，控制系统(在本实施方式中，控制系统设置于控制柜6中)设置于托板432上方；托板432的下方设置有行程开关46，绳索32位于托板432下方的位置串接有行程挡块41。当行程挡块41向上运动至行程开关46处时，行程开关46将感应信息反馈给控制系统，第一伺服电机44停止转动，绳索32停止移动，清管作业停止，从而避免测力传感器31碰撞受损，有效保护测力传感器31。

进一步，第一伺服电机44由伺服控制系统(图中未示出)控制操作，伺服控制系统包括与第一伺服电机44连接的伺服控制器，伺服控制器上连接有单片机。

进一步，如图1所示，观测机构5包括与主管道25平行间隔、且固定设置于试验台1上的观测机构底座52，观测机构底座52的两端分别设置有一丝杠支撑立板，两个丝杠支撑立板上转动连接有与主管道25的中心轴平行设置的第一丝杠531，设定第一丝杠531的长度方向为Y方向，第一丝杠531的一端固定连接于一第二伺服电机51的输出端，在本实施方式中，第二伺服电机51的输出端通过联轴器57连接第一丝杠531的一端；第一丝杠531转动穿设通过一水平设置的、且能沿观测机构底座52滑动的滑台541，滑台541中设置有能与第一丝杠531匹配的螺纹孔，第一丝杠531转动从而带动滑台541移动，实现滑台541沿观测机构底座52的长度方向即Y方向移动；滑台541的顶面设置有与第一丝杠531呈空间垂直的第一滑轨542，设定第一滑轨542的长度方向为X方向，第一滑轨542上设置有能沿第一滑轨542滑动的升降机构55，升降机构55能在人工推动下沿第一滑轨542完成X方向的移动；升降机构55的上方固定有摄像机56，升降机构55上还设置有位于主管道25上方的便携式数码显微镜583。在本实施方式中，摄像机56为高速摄像机，设定升降机构55的移动方向为Z向，通过升降机构55的移动实现摄像机56沿Z向的移动。摄像机56通过X、Y、Z三个方向的移动实现摄像位置调整，从而确保能够实时清晰地完成主管道25内的清管作业的摄影记录。便携式数码显微镜583位于主管道25上方，能够实时拍摄主管道25内的清管作业。

进一步，如图1所示，观测机构底座52上与第一丝杠531平行设置有两个导轨532，两个导轨532分别设置于第一丝杠531的两侧，滑台541的底面两侧分别设有一与第一丝杠531平行的导向槽，两个导向槽分别能滑动地套设于两个导轨532上；其中一个导轨532的两端设置有限位开关533。滑台541的底面两侧导向槽分别能滑动地套设于两个导轨532上，保证了滑台541能沿第一丝杠531的长度方向即Y方向平稳移动，限位开关533能够即时感应滑台541的移动位置，避免滑台541与端部的丝杠支撑立板碰撞，从而起到有效的保护作用。

进一步，第二伺服电机51也是由前述的伺服控制系统控制操作。

进一步，如图3所示，升降机构55包括能沿第一滑轨542滑动的下支座551，下支座551上一端设置有能沿下支座551的长度方向滑动的下滑块556，下滑块556上铰接有一从动连杆554的下端，下支座551上另一端铰接有一主动连杆552的下端，从动连杆554和主动连杆552的中部相互铰接，升降机构55还包括位于下支座551上方、且与下支座551平行的上支座555，上支座555的下方与下滑块556相对的位置设置有能沿上支座555的长度方向滑动的上滑块553，上滑块553内转动穿设有一第二丝杠557，上滑块553内设置有能与第二丝杠557匹配的螺纹孔，上滑块553上铰接主动连杆552的上端，上支座555的下方的另一端铰接从动连杆554的上端，第二丝杠557的一端固定连接有摇杆558。上支座555的上方固定设置有顶部架体559，在本实施方式中，顶部架体559由两块架体立板5591和架体立板5591上方的架体顶板5592构成，两块架体立板5591与第一滑轨542平行设置，摄像机56设置于顶部架体559内；顶部架体559的顶面上设置有与第一滑轨542平行的第二滑轨581，第二滑轨581上设置有能沿第二滑轨581滑动的数码显微镜夹持架582，便携式数码显微镜583设置于数码显微镜夹持架582靠近主管道25的一端，数码显微镜夹持架582沿第二滑轨581滑动进而实现便携式数码显微镜583沿X方向的移动调整。在本实施方式中，摇杆558为手动摇杆，其外侧设置有手柄，通过旋转手柄转动第二丝杠557。通过手摇摇杆558，带动第二丝杠557转动，进而实现上滑块553的移动，上滑块553移动的同时带动主动连杆552的上端移动且绕上滑块553上的铰接点转动，实现主动连杆552绕主动连杆552的下端的转动，主动连杆552的转动带动了从动连杆554绕其上端的转动，实现上支座555升降，最终实现摄像机56和便携式数码显微镜583沿Z向的移动。

进一步，如图4、图5所示，用于制作多相流管道机械清蜡模拟试验装置100的蜡沉积物的模具7，蜡沉积物为沿主管道25轴向设置的、横截面呈月牙形的沉积物，制作蜡沉积物的模具7包括能穿入主管道25中的模型轴72，模型轴72的外壁与主管道25的内壁之间能形成月牙形空腔(如图6所示)，制作蜡沉积物的模具7还包括能与主管道25的一端固定连接的模具端盖71，模具端盖71上能拆卸地设置有能固定模型轴72的定位销73，模型轴72的横截面可以是圆形，模型轴72的侧壁一侧与主管道25的内侧壁抵靠，模型轴72与主管道25的中心轴不重合，定位销73可以设置在模型轴72的中心轴位置处，也可以设置在模具端盖71的中心轴位置处(即主管道25的中心轴位置处)；模型轴72的另一端穿出主管道25的另一端，模型轴72的另一端通过一连接轴75固定连接有一吊环74。使用本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置100模拟多相流集输管道内清蜡作业的步骤如下：

步骤a：制备月牙形蜡沉积物：

首先，加热蜡沉积物到摄氏80度，恒温4小时，并且过程中要充分搅拌。其次，按照图4、图5在主管道25中安装好制作蜡沉积物的模具7。最后，将恒温4小时的蜡沉积物倒入月牙形空腔内冷却12小时，然后拆卸拔出模型轴72。

步骤b：试验装置调试准备工作：

如图1、图2所示，将制备好的月牙形蜡沉积物的主管道25安装到试验装置位置；打开端盖242，装入清管器27，清管器27前端系好绳索32；启动电动绞车驱动机构4的第一伺服电机44，手动控制第一伺服电机44转动，拉动清管器27从发球筒241进入第一三通接头221，运动到第一三通接头221与主管道25交接处位置；启动观测机构5的第二伺服电机51，手动控制第二伺服电机51驱动第一丝杠531，将摄像机56(高速摄像机)和便携式数码显微镜583位置调整到清管器27正对的位置，通过升降机构55调整摄像机56(高速摄像机)和便携式数码显微镜583的高度位置，并调节摄像机56(高速摄像机)和便携式数码显微镜583的焦距；根据实验不同情况，从第一三通接头221的第三接口位置倒入定量的原油，模拟真实的多相流管道。

步骤c：开始进行多相流管道机械式清蜡模拟试验：

启动控制程序，同步启动电动绞车机构的第一伺服电机44和观测机构的第二伺服电机51，电动绞车驱动机构4的第一伺服电机44通过驱动滚筒42来缠绕绳索32牵引清管器27以定速运动来清除主管道25(在一具体实施例中，主管道25为聚甲基丙烯酸甲酯管)中的月牙形蜡沉积物；观测机构5的第二伺服电机51驱动第一丝杠531来控制摄像机56(高速摄像机)和便携式数码显微镜583移动速度与清管器27速度保持一致；摄像机56(高速摄像机)和便携式数码显微镜583将采集的图像传输给计算机进行分析，同时由测力传感器31检测到的清管器27清除蜡沉积物阻力传送到数据采集系统。

步骤d：试验分析：

在试验中，可改变清管器27的类型和过盈量、运行速度。在不同参数的条件下，清蜡阻力检测机构3的测力传感器31可采集不同的清蜡阻力数据，摄像机56(高速摄像机)和便携式数码显微镜583可以实时观察清管器27前端蜡屑的迁移运动。

由上所述，本发明提供的多相流管道机械清蜡模拟试验装置具有如下有益效果：

(1)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，采用原位观测技术，运用高速摄像机和便携式数码显微镜观测机械式清蜡过程中蜡屑的迁移运动，包括蜡屑剥离的形态、蜡屑堆积规律等，并且通过图形与清管阻力相结合进行同步分析；

(2)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，采用的电动绞车驱动机构通过伺服程序控制清管器清管速度的变化；

(3)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，采用的多相流管道组件中，通过制作蜡沉积物的模具制作多相流月牙形沉积物，同时主管道的两端密封，主管道中可以根据实际情况配置不同比例的液态原油和水；

(4)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置模拟在多相流集输管道中用机械方式清蜡，根据试验得到的参数和规律提出合理的蜡沉积物剥离力和蜡塞阻力的计算公式，提高机械式清管的安全可靠性；

(5)本发明的多相流管道机械清蜡模拟试验装置结构简单，试样的加工制备简便，易于改变各项试验参数，更加合理地模拟海洋石油多相流集输管道机械式清蜡过程。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种多相流管道机械清蜡模拟试验装置，包括底部设置的试验台，其特征在于：所述试验台上固定设置有多相流管道组件，所述多相流管道组件包括水平设置、且两端封闭的透明的主管道，所述主管道内设有沿所述主管道轴向设置的、横截面呈月牙形的蜡沉积物，所述主管道内能滑动地设置有清管器，所述清管器上连接有一端穿出所述主管道的绳索；所述主管道的一端上方设置有清蜡阻力检测机构，所述清蜡阻力检测机构包括固定串接于所述绳索上的测力传感器，所述绳索位于所述测力传感器上方的一端连接有能驱动所述清管器进行清管作业的电动绞车驱动机构；所述主管道的一侧平行间隔设置有能观测所述主管道内清管作业的观测机构；所述多相流管道机械清蜡模拟试验装置还包括能够控制所述电动绞车驱动机构、所述观测机构的控制系统；

所述观测机构包括与所述主管道平行间隔、且固定设置于所述试验台上的观测机构底座，所述观测机构底座的两端分别设置有一丝杠支撑立板，两个所述丝杠支撑立板上转动连接有与所述主管道的中心轴平行设置的第一丝杠，所述第一丝杠的一端固定连接于一第二伺服电机的输出端；所述第一丝杠转动穿设通过一水平设置的、且能沿所述观测机构底座滑动的滑台，所述滑台的顶面设置有与所述第一丝杠呈空间垂直的第一滑轨，所述第一滑轨上设置有能沿所述第一滑轨滑动的升降机构，所述升降机构上固定有摄像机，所述升降机构上还设置有位于所述主管道上方的便携式数码显微镜；

所述升降机构包括能沿所述第一滑轨滑动的下支座，所述下支座上一端设置有能沿所述下支座的长度方向滑动的下滑块，所述下滑块上铰接有一从动连杆的下端，所述下支座上另一端铰接有一主动连杆的下端，所述从动连杆和所述主动连杆的中部相互铰接，所述升降机构还包括位于所述下支座上方、且与所述下支座平行的上支座，所述上支座的下方与所述下滑块相对的位置设置有能沿所述上支座的长度方向滑动的上滑块，所述上滑块内转动穿设有一第二丝杠，所述上滑块上铰接所述主动连杆的上端，所述上支座的下方的另一端铰接所述从动连杆的上端，所述第二丝杠的一端固定连接有摇杆；所述上支座的上方固定设置有顶部架体，所述摄像机设置于所述顶部架体内；所述顶部架体的顶面上设置有与所述第一滑轨平行的第二滑轨，所述第二滑轨上设置有能沿所述第二滑轨滑动的数码显微镜夹持架，所述便携式数码显微镜设置于所述数码显微镜夹持架靠近所述主管道的一端。

2.如权利要求1所述的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，其特征在于：所述多相流管道组件还包括两个固定于所述试验台上的支撑底座，两个所述支撑底座上分别固定设置有第一三通接头和第二三通接头，所述第一三通接头上的第一接口与所述主管道的一端密封连通，所述第一三通接头上的第二接口连接有发球筒，所述发球筒的另一端呈封闭状态，所述第一三通接头上的第三接口呈开放状态；所述第二三通接头上的第四接口与所述主管道的另一端密封连通，所述第二三通接头上的第五接口呈封闭状态，所述第二三通接头上的第六接口中穿设所述绳索，所述第二三通接头内位于所述第六接口的下方设置有第一定滑轮，所述第一定滑轮的转动中心轴水平且垂直于所述主管道的中心轴，所述绳索的一端缠绕通过所述第一定滑轮后与所述清管器的一端连接。

3.如权利要求2所述的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，其特征在于：所述第一三通接头和所述第二三通接头分别通过一固定箍固定设置于所述支撑底座上；所述主管道的两端设置有用于分别连接所述第一三通接头和所述第二三通接头的法兰结构；所述第二三通接头内位于所述第六接口的位置自上往下设置有第一滑轮支架，所述第一定滑轮转动设置于所述第一滑轮支架上。

4.如权利要求1所述的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，其特征在于：所述清蜡阻力检测机构还包括与所述测力传感器连接的数据采集系统。

5.如权利要求1所述的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，其特征在于：所述电动绞车驱动机构包括支撑架，所述支撑架上设置有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端与一滚筒连接，所述绳索位于所述测力传感器上方的一端一端通过第二定滑轮缠绕于所述滚筒上，所述第二定滑轮的转动中心轴水平且平行于所述滚筒的转动中心轴。

6.如权利要求5所述的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，其特征在于：所述支撑架包括一底部固定于所述试验台上的支撑立板，所述支撑立板上固定设置有托板，所述托板上设置有滚筒支撑座，所述托板上设置有穿设所述绳索的透槽，所述托板上设置有能转动支撑所述第二定滑轮的第二滑轮支架，所述滚筒支撑座上设置所述第一伺服电机和所述滚筒，所述控制系统设置于所述托板上方；所述托板的下方设置有行程开关，所述绳索位于所述托板下方的位置串接有行程挡块。

7.如权利要求6所述的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，其特征在于：所述第一伺服电机由伺服控制系统控制操作，所述伺服控制系统包括与所述第一伺服电机连接的伺服控制器，所述伺服控制器上连接有单片机。

8.如权利要求1所述的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，其特征在于：所述观测机构底座上与所述第一丝杠平行设置有两个导轨，两个所述导轨分别设置于所述第一丝杠的两侧，所述滑台的底面两侧分别设有一与所述第一丝杠平行的导向槽，两个所述导向槽分别能滑动地套设于两个所述导轨上；一所述导轨的两端设置有限位开关。

9.如权利要求1所述的多相流管道机械清蜡模拟试验装置，其特征在于：所述第二伺服电机由伺服控制系统控制操作，所述伺服控制系统包括与所述第二伺服电机连接的伺服控制器，所述伺服控制器上连接有单片机。

10.用于制作如权利要求1至9任一项所述的多相流管道机械清蜡模拟试验装置的蜡沉积物的模具，其特征在于：所述制作蜡沉积物的模具包括能穿入所述主管道中的模型轴，所述模型轴的外壁与所述主管道的内壁之间能形成月牙形空腔，所述制作蜡沉积物的模具还包括能与所述主管道的一端固定连接的模具端盖，所述模具端盖上能拆卸地设置有能固定所述模型轴的定位销；所述模型轴的另一端穿出所述主管道的另一端，所述模型轴的另一端通过一连接轴固定连接有一吊环。