CN108444718B - 泵与透平两用多相特性测试台及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于为多相流输送装备的测试技术领域，具体涉及泵与透平两用多相特性测试台及其测试方法，发动机和第一电动机组合体中包括发动机和第一电动机，选择发动机和第一电动机分别通过扭矩仪连接第一泵，第一泵为被测试泵；第一泵的进口低压混合罐；低压混合罐连接气液分离器；气液分离器上端出口连接低压混合罐底部气体进口；低压混合罐底部气体出口连接空气压缩机；第一泵的出口连接高压混合罐，高压混合罐与气液分离器连接。本发明将泵多相实验台和透平多相实验台组合在一起，第一泵正转时连接第一电动机，测量泵特性，反转时连接发电机，测量透平特性，实现自动控制，使得测量结果更为精确，有效的整合了资源。

Description

泵与透平两用多相特性测试台及其测试方法

技术领域

本发明属于为多相流输送装备的测试技术领域，具体涉及泵与透平两用多相特性测试台及其测试方法。

背景技术

现有多相泵或多相透平实验台的测试对象均为单一对象，没有将两者的实验测试系统结合起来，导致资源浪费，同时由于要测试两者的性能必须建立两个实验台，占用较大的空间面积。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种实验台可测量泵工况时泵内部的流动特性以及外特性，还可利用该实验台测量泵反转用于透平时透平工况下其内部的流动特性和外特性。

具体技术方案为：

泵与透平两用多相特性测试台，包括发动机和第一电动机组合体、低压混合罐、高压混合罐、气液分离器；

所述的发动机和第一电动机组合体中包括发动机和第一电动机，选择发动机和第一电动机分别通过扭矩仪连接第一泵，第一泵为被测试泵；

第一泵的进口依次连接第一压力表、第一电磁阀、第一科氏流量计、低压混合罐的出料口；低压混合罐的进料口依次连接电磁流量计、第二电磁阀、第二泵、自动换向阀、气液分离器下端进口，第二泵由第五电动机驱动；气液分离器上端出口依次连接第三电磁阀、第一气体流量计、低压混合罐底部气体进口；低压混合罐底部气体出口依次连接第二气体流量计、第四电磁阀、第二压力表、空气压缩机，空气压缩机由第二电动机驱动；

第一泵的出口依次连接第三压力表、第五电磁阀、第二科氏流量计、双向电磁阀、高压混合罐，高压混合罐通过第六电磁阀与气液分离器连接；

所述的高压混合罐上设有第四压力表、第三电动机、第一液位计、第一搅拌器，罐体的下端和上端分别设第一调节阀、第二调节阀；

气液分离器设有第三调节阀；

低压混合罐上设有第五压力表、第二液位计、第四调节阀、第二搅拌器，第二搅拌器由第四电动机驱动；

各个电动机、电磁阀、发动机和第一电动机组合体、双向电磁阀、自动换向阀分别由控制器控制；

双向电磁阀与高压混合罐连接一端为a端，与第二科氏流量计连接的一端为b端；

自动换向阀与气液分离器连接管道为管路②，自动换向阀还设有与水池连接的进水管路①。

该泵与透平两用多相特性测试台的泵特性测试方法，包括以下步骤：

1.发动机和第一电动机组合体选择第一电动机通过扭矩仪与第一泵连接；关闭第一调节阀、第二调节阀、第六电磁阀、第三调节阀、第四调节阀和第三电磁阀，打开第一电磁阀、自动换向阀、第二电磁阀和第四电磁阀；

2.调节双向电磁阀，使得流体的流动方向为由b端到a端，调节自动换向阀，使得自动换向阀连通进水管路①；

3.打开电源，启动第五电动机，使得第二泵开始工作，待第二泵工作稳定后，启动第二电动机，使得空气压缩机开始工作，通过控制第四电磁阀和第二电磁阀来分别控制气体和液体的流量；

4.待低压混合罐内的气液混合物的体积达到混合罐体积的三分之二时，启动发动机和第一电动机组合体，使得第一泵开始工作，待泵转速稳定后，分别利用第一压力表和第三压力表测量第一泵进出口压差，利用扭矩仪测量第一泵的转速和扭矩，并记录读数，从而得到第一泵的外特性实验数据。

该泵与透平两用多相特性测试台的透平特性测试方法，包括以下步骤：

1.发动机和第一电动机组合体选择发电机通过扭矩仪与第一泵连接；调节双向电磁阀，使得流体的流动方向为由a端到b端，此时高压混合罐内的高压流体驱动第一泵反转做透平，待第一泵在反转工况下稳定工作时，分别利用第三压力表和第一压力表测量第一泵反转时进出口压差，利用扭矩仪测量第一泵反转时的转速和扭矩，并记录读数，从而得到第一泵反转做透平时的外特性实验数据；

2.测试完第一泵的外特性后，若还需要继续测试第一泵的特性，关闭第四电磁阀，打开第六电磁阀和第三电磁阀，同时调节自动换向阀，使得自动换向阀的进口管路由①变为②，连通气液分离器；此时高压混合罐内的流体进入气液分离器，通过调节第三调节阀可降低气液分离器内的压力；

3.在气液分离器中分离后的气体和液体分别被输送到低压混合罐，通过第二电磁阀和第三电磁阀来控制各自的流量，使之达到实验所需的工况；

4.再次循环到低压混合罐的流体能够再次用于第一泵的实验介质。

低压混合罐有两个气体来源，一个通过气体压缩机来自于外界环境，一个来自于气液分离器。双向电磁阀安装在靠近高压混合罐一侧，利用该双向电磁阀可控制流体流动方向。气液分离器和第二泵之间安装有一自动换向阀，利用该自动换向阀可切换第二泵液体的来源。

泵测试时候的下游为高压混合罐，高压混合罐的下游为气液分离器，气液分离器的下游分气体和液体两个管路，气体管路通过阀门和流量计后直接与低压混合罐相接，而液体先通过自动换向阀后，在第二泵的作用下流向低压混合罐，泵试验段的上游为低压混合罐。

第一泵可正反转，发动机和第一电动机组合体，在第一泵正转时连接第一电动机，当第一泵反转时更换为发电机，实现不同的功能，正转时测量结果为泵特性实验结果，反转时为透平特性的试验结果。

本发明提供的泵与透平两用多相特性测试台及其测试方法，将泵多相实验台和透平多相实验台组合在一起，不但可以测量泵的多相流动特性，还可以测量透平的多相流动特性，实现自动控制，使得测量结果更为精确，有效的整合了资源，也为实验研究提供了方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制系统图。

具体实施方式

结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，泵与透平两用多相特性测试台，包括发动机和第一电动机组合体1、低压混合罐23、高压混合罐6、气液分离器12；

所述的发动机和第一电动机组合体1中包括发动机和第一电动机，选择发动机和第一电动机分别通过扭矩仪29连接第一泵26，第一泵26为被测试泵；

第一泵26的进口依次连接第一压力表25、第一电磁阀30、第一科氏流量计24、低压混合罐23的出料口；低压混合罐23的进料口依次连接电磁流量计18、第二电磁阀17、第二泵15、自动换向阀14、气液分离器12下端进口，第二泵15由第五电动机16驱动；气液分离器12上端出口依次连接第三电磁阀38、第一气体流量计37、低压混合罐23底部气体进口；低压混合罐23底部气体出口依次连接第二气体流量计35、第四电磁阀34、第二压力表33、空气压缩机32，空气压缩机32由第二电动机31驱动；

第一泵26的出口依次连接第三压力表27、第五电磁阀28、第二科氏流量计2、双向电磁阀3、高压混合罐6，高压混合罐6通过第六电磁阀11与气液分离器12连接；

所述的高压混合罐6上设有第四压力表7、第三电动机8、第一液位计10、第一搅拌器5，罐体的下端和上端分别设第一调节阀4、第二调节阀9；

气液分离器12设有第三调节阀13；

低压混合罐23上设有第五压力表22、第二液位计19、第四调节阀20、第二搅拌器36，第二搅拌器36由第四电动机21驱动；

如图2所示，各个电动机、电磁阀、发动机和第一电动机组合体1、双向电磁阀3、自动换向阀14分别由控制器控制；

双向电磁阀3与高压混合罐6连接一端为a端，与第二科氏流量计2连接的一端为b端；

自动换向阀14与气液分离器12连接管道为管路②，自动换向阀14还设有与水池连接的进水管路①。

本发明为闭式实验台，当被测试泵即第一泵26正转时可利用该测试台测量泵的特性，当第一泵26反转时可测量第一泵26反转做透平时的特性。先利用第二泵15和空气压缩机32向低压混合罐23内输送气体和液体，待混合物体积达到低压混合灌23的三分之二时启动第一泵26，测量第一泵26的特性，与此同时高压混合罐6内将注满高压气液混合物，这些气液混合物可在气液分离器12中被分离，又被分别输送到低压混合罐，完成一个循环流动。当要测试泵反转做透平时的工况时，可通过调节双向电磁阀，使得流体从a到b流动，这时高压混合罐内的高压流体驱动第一泵26反转，这样可测量第一泵26反转做透平时的特性。从而利用该实验台可实现泵-透平特性的测试。

具体的两个测试方法为：

一、该泵与透平两用多相特性测试台的泵特性测试方法，包括以下步骤：

1.发动机和第一电动机组合体1选择第一电动机通过扭矩仪29与第一泵26连接；关闭第一调节阀4、第二调节阀9、第六电磁阀11、第三调节阀13、第四调节阀20和第三电磁阀38，打开第一电磁阀30、自动换向阀14、第二电磁阀17和第四电磁阀34；

2.调节双向电磁阀3，使得流体的流动方向为由b端到a端，调节自动换向阀14，使得自动换向阀14连通进水管路①；

3.打开电源，启动第五电动机16，使得第二泵15开始工作，待第二泵15工作稳定后，启动第二电动机31，使得空气压缩机32开始工作，通过控制第四电磁阀34和第二电磁阀17来分别控制气体和液体的流量；

4.待低压混合罐23内的气液混合物的体积达到混合罐体积的三分之二时，启动发动机和第一电动机组合体1，使得第一泵26开始工作，待泵转速稳定后，分别利用第一压力表25和第三压力表27测量第一泵26进出口压差，利用扭矩仪29测量第一泵26的转速和扭矩，并记录读数，从而得到第一泵26的外特性实验数据。

二、该泵与透平两用多相特性测试台的透平特性测试方法，包括以下步骤：

1.发动机和第一电动机组合体1选择发电机通过扭矩仪29与第一泵26连接；调节双向电磁阀3，使得流体的流动方向为由a端到b端，此时高压混合罐6内的高压流体驱动第一泵26反转做透平，待第一泵26在反转工况下稳定工作时，分别利用第三压力表27和第一压力表25测量第一泵26反转时进出口压差，利用扭矩仪29测量第一泵26反转时的转速和扭矩，并记录读数，从而得到第一泵26反转做透平时的外特性实验数据；

2.测试完第一泵26的外特性后，若还需要继续测试第一泵26的特性，关闭第四电磁阀34，打开第六电磁阀11和第三电磁阀38，同时调节自动换向阀14，使得自动换向阀14的进口管路由①变为②，连通气液分离器12；此时高压混合罐6内的流体进入气液分离器12，通过调节第三调节阀13可降低气液分离器12内的压力；

3.在气液分离器12中分离后的气体和液体分别被输送到低压混合罐23，通过第二电磁阀17和第三电磁阀38来控制各自的流量，使之达到实验所需的工况；

4.再次循环到低压混合罐23的流体能够再次用于第一泵26的实验介质。

Claims (3)

1.泵与透平两用多相特性测试台，其特征在于：包括发动机和第一电动机组合体(1)、低压混合罐(23)、高压混合罐(6)、气液分离器(12)；

所述的发动机和第一电动机组合体(1)中包括发动机和第一电动机，选择发动机和第一电动机分别通过扭矩仪(29)连接第一泵(26)，第一泵(26)为被测试泵；

第一泵(26)的进口依次连接第一压力表(25)、第一电磁阀(30)、第一科氏流量计(24)、低压混合罐(23)的出料口；低压混合罐(23)的进料口依次连接电磁流量计(18)、第二电磁阀(17)、第二泵(15)、自动换向阀(14)、气液分离器(12)下端进口，第二泵(15)由第五电动机(16)驱动；气液分离器(12)上端出口依次连接第三电磁阀(38)、第一气体流量计(37)、低压混合罐(23)底部气体进口；低压混合罐(23)底部气体出口依次连接第二气体流量计(35)、第四电磁阀(34)、第二压力表(33)、空气压缩机(32)，空气压缩机(32)由第二电动机(31)驱动；

第一泵(26)的出口依次连接第三压力表(27)、第五电磁阀(28)、第二科氏流量计(2)、双向电磁阀(3)、高压混合罐(6)，高压混合罐(6)通过第六电磁阀(11)与气液分离器(12)连接；

所述的高压混合罐(6)上设有第四压力表(7)、第三电动机(8)、第一液位计(10)、第一搅拌器(5)，罐体的下端和上端分别设第一调节阀(4)、第二调节阀(9)；

气液分离器(12)设有第三调节阀(13)；

低压混合罐(23)上设有第五压力表(22)、第二液位计(19)、第四调节阀(20)、第二搅拌器(36)，第二搅拌器(36)由第四电动机(21)驱动；

各个电动机、电磁阀、发动机和第一电动机组合体(1)、双向电磁阀(3)、自动换向阀(14)分别由控制器控制；

双向电磁阀(3)与高压混合罐(6)连接一端为a端，与第二科氏流量计(2)连接的一端为b端；

自动换向阀(14)与气液分离器(12)连接管道为管路②，自动换向阀(14)还设有与水池连接的进水管路①。

2.根据权利要求1所述的泵与透平两用多相特性测试台的泵特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)发动机和第一电动机组合体(1)选择第一电动机通过扭矩仪(29)与第一泵(26)连接；关闭第一调节阀(4)、第二调节阀(9)、第六电磁阀(11)、第三调节阀(13)、第四调节阀(20)和第三电磁阀(38)，打开第一电磁阀(30)、自动换向阀(14)、第二电磁阀(17)和第四电磁阀(34)；

(2)调节双向电磁阀(3)，使得流体的流动方向为由b端到a端，调节自动换向阀(14)，使得自动换向阀(14)连通进水管路①；

(3)打开电源，启动第五电动机(16)，使得第二泵(15)开始工作，待第二泵(15)工作稳定后，启动第二电动机(31)，使得空气压缩机(32)开始工作，通过控制第四电磁阀(34)和第二电磁阀(17)来分别控制气体和液体的流量；

(4)待低压混合罐(23)内的气液混合物的体积达到混合罐体积的三分之二时，启动发动机和第一电动机组合体(1)，使得第一泵(26)开始工作，待泵转速稳定后，分别利用第一压力表(25)和第三压力表(27)测量第一泵(26)进出口压差，利用扭矩仪(29)测量第一泵(26)的转速和扭矩，并记录读数，从而得到第一泵(26)的外特性实验数据。

3.根据权利要求1所述的泵与透平两用多相特性测试台的透平特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)发动机和第一电动机组合体(1)选择发电机通过扭矩仪(29)与第一泵(26)连接；调节双向电磁阀(3)，使得流体的流动方向为由a端到b端，此时高压混合罐(6)内的高压流体驱动第一泵(26)反转做透平，待第一泵(26)在反转工况下稳定工作时，分别利用第三压力表(27)和第一压力表(25)测量第一泵(26)反转时进出口压差，利用扭矩仪(29)测量第一泵(26)反转时的转速和扭矩，并记录读数，从而得到第一泵(26)反转做透平时的外特性实验数据；

(2)测试完第一泵(26)的外特性后，若还需要继续测试第一泵(26)的特性，关闭第四电磁阀(34)，打开第六电磁阀(11)和第三电磁阀(38)，同时调节自动换向阀(14)，使得自动换向阀(14)的进口管路由①变为②，连通气液分离器(12)；此时高压混合罐(6)内的流体进入气液分离器(12)，通过调节第三调节阀(13)可降低气液分离器(12)内的压力；

(3)在气液分离器(12)中分离后的气体和液体分别被输送到低压混合罐(23)，通过第二电磁阀(17)和第三电磁阀(38)来控制各自的流量，使之达到实验所需的工况；

(4)再次循环到低压混合罐(23)的流体能够再次用于第一泵(26)的实验介质。