CN110160902A - 可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置 - Google Patents

可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置 Download PDF

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CN110160902A CN201910371340.8A CN201910371340A CN110160902A CN 110160902 A CN110160902 A CN 110160902A CN 201910371340 A CN201910371340 A CN 201910371340A CN 110160902 A CN110160902 A CN 110160902A
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Abstract

本发明公开了一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置。静态混合器进口处设混合点，多相流介质经油水进口与储气罐出口的气体在混合点混合形成油气水三相流，油气水三相流输入到静态混合器，静态混合器出口分成两个支路，主支路依次经第一有机玻璃测试段、第一可拆式测试段经管道与三相分离器相连通，构成多相流冲蚀测试回路；次支路经多个阀、压力表、温度计和第二流量计连通，第二电磁流量计经第二可拆式测试管件、第二有机玻璃测试段后与气液固旋流分离器连通。本发明通过改变油气水的多相流冲蚀测试回路的三相比例，通过有机玻璃的测试段测试管道中对应的流型/流态，可实现不同气、液、固比例的管道及阀门冲蚀磨损测试。

Description

可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置
技术领域
本发明涉及环道式气液固冲蚀磨损试验装置，具体涉及一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置。
背景技术
压力管道作为一种重要的输送流体的特种设备，在服役期间承受着一定的温度和压力，广泛应用于油气管道的长距离输送、海洋开采、煤化工以及石油化工等领域。
石油化工、煤化工是我国的国民经济支柱产业，与国家的经济命脉密切相关。近年来，随着我国对外原油依存度的增加，中东高硫、高氮、含氯等腐蚀性原油的加工量逐年增加，对我国中石化、中石油、中海油等炼油领域中的空冷器、换热器等冷换设备造成了严重的冲刷腐蚀问题。此外，由于煤化工领域输送的煤粉固相颗粒较多，油气水及固相介质的输运过程中，以三通、弯头、异径管为代表的典型管件冲刷腐蚀、冲蚀磨损问题极为突出，严重影响石油化工、煤化工等流程工业关键设备及管道系统的安全运行。
国内外研究成果表明，石油化工及煤化工领域普遍存在油气水冲蚀和气液固冲蚀磨损。相关研究机构设计了针对性的实验装置，运用相似法则制定实验方案研究实际管道冲蚀磨损机理。相对而言，相关试验装置仍存在以下不足：
(1)现有研究集中于油-气、油-水、气-水两相或单相的流动特性等方面，在油-气-水三相共存环境的冲刷腐蚀失效领域的研究相对较少，因此很难从根本上研究多相流共存环境多相耦合的冲蚀失效机理。
(2)针对煤化工中管道的冲蚀磨损现象，由于存在还多的外界干扰因素，难以建立基于多因素下冲蚀磨损率与变量(颗粒冲击角度、颗粒直径、颗粒浓度、高度、速度、粗糙度、温度、压力)之间的关联公式。
(3)传统的冲蚀测试方法往往采用称重法和超声波测厚法，或者通过数值模拟建立壁面剪切应力与管道壁面的剩余厚度比较来判断冲蚀的风险，较少从水润湿的角度建立水润湿与多相流冲蚀特性的关联关系。
综上，因油、气、水及含固相腐蚀性多相流的冲蚀磨损机理不明确，相关的实验装置、测试方法在应用中存在较多局限性，难以推广应用。
发明内容
针对现有关于多相流冲蚀磨损装置研究的不足，本发明的目的在于提供一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置，既能形成多相流冲蚀测试回路开展油气水多相流冲蚀实验研究，又能构成气液固测试回路测试典型管件及阀门的冲蚀磨损机理，实现了整个环道回路中的油气水和气液固相态既独立又相互联系的封闭循环测试系统，提高冲蚀磨损测试效率。
因此，本发明的目的在于设计一套能够模拟实际工况的一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损试验装置，适用于油气水多相流冲刷腐蚀和气液固多相流冲蚀磨损的机理研究和特性数据库构建，为多相流管道的冲蚀磨损失效预测评价奠定理论基础。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
具体实施包括静态混合器、第一有机玻璃测试段、第一可拆式测试段、内插式叶片液滴分离器、颗粒进料装置、涡街流量计、调节阀、第二可拆式测试管件、第二有机玻璃测试段、气液固旋流分离器、蓄水池和循环水泵；静态混合器进口处设置混合点，多相流介质经油水进口与储气罐出口的气体在混合点混合形成油气水三相流，油气水三相流输入到静态混合器的入口，静态混合器出口分成主支路和次支路的两个支路，主支路依次经第一球阀、第一有机玻璃测试段、第二温度计、第四压力表、第一可拆式测试段、第一电磁流量计后经管道与三相分离器的中部入口相连通，构成多相流冲蚀测试回路；次支路依次经第二球阀、第三压力表、第五压力表、第三温度计、调节阀与第二电磁流量计进口连通，第二电磁流量计出口再依次经第二可拆式测试管件、第二有机玻璃测试段后经管道与气液固旋流分离器上部侧面进料口连通；气液固旋流分离器顶部出口连通到内插式叶片液滴分离器的侧部一入口，内插式叶片液滴分离器的侧部一出口连通到静态混合器的入口，内插式叶片液滴分离器底部出口和气液固旋流分离器的中下部出口一起连通到蓄水池进口，蓄水池出口依次经第四球阀、循环水泵后连通到第三压力表和第五压力表之间引出的旁路中，气液固旋流分离器底部出口经第九球阀连通于颗粒排出出口；颗粒进料装置入口经涡街流量计与进气管道连通，颗粒进料装置出口流出的颗粒经管道与第三压力表和第五压力表之间引出的旁路连通，构成气液固冲蚀磨损测试回路。
所述的内插式叶片液滴分离器开设有湿气体进口、干气体出口和排液出口，内部结构是由多个相互平行的平行角度折流板和分离叶片组成，湿气体进口经平行角度折流板和干气体出口连通，平行角度折流板底部连通到排液出口；气液固旋流分离器顶部经溢流管分离获得的含有液滴和雾化气泡的混合气体经湿气体进口进入折流通道构成内插式叶片液滴分离器，混合气体受自身惯性作用冲击平行角度折流板的叶片壁面，经平行角度折流板叶片分离形成气相部分和液相部分，分离后的气相部分经干气体出口流出并返回至静态混合器的入口，分离后的液相部分经排液出口流出后再经第三球阀与气液固旋流分离器中下部流出的液相部分汇流，汇流后的流体经管路连通到蓄水池进口。
所述的气液固旋流分离器主要由分别位于上部和下部对接的上下筒体和锥形内芯组成，上筒体为气液固分离的第一圆柱筒体，下筒体为液固分离的第二圆柱筒体，第一圆柱筒体顶部设置有溢流管，第一圆柱筒体侧面设置有连通内腔的气液固物料进口，第二圆柱筒体侧面设置排液口，第二圆柱筒体底部设有排颗粒出口；锥形内芯位于第二圆柱筒体顶部，锥形内芯为上端大下端小的锥形结构，锥形内芯上端连通第一圆柱筒体内腔，锥形内芯下端连通排液口和排颗粒出口。
所述的第一有机玻璃测试段、第一可拆式测试段、第二可拆式测试管件、第二有机玻璃测试段均是可拆卸地安装在管路中。
所述的第一可拆式测试段的弯管管道壁面上设置测试含水率的电导探针，在第一可拆式测试段不同截面处均设置有一圈电导探针，每圈电导探针包括沿周向间隔均布的多个电导探针。
本发明的多相流冲蚀测试回路的多相流介质为气相、油相和水相；气液固冲蚀磨损测试回路的多相流介质为气相、水相及固体颗粒相；气相为氮气，油相为白油，水相为含硫污水；固体颗粒相为二氧化硅、催化剂颗粒物。
还包括三相分离器、气-液旋风分离器、进水口、进油口；进水口经第五闸阀和管道过滤器的入口相连，管道过滤器出口分为两个支路，进水口的一支路经第三闸阀后与三相分离器底部入口相连接，三相分离器1底部入口与第三闸阀之间引出旁路经第八球阀连接排水出口，进水口的另一支路依次经污水计量泵、流量计、第三单向阀后连接到加热器的入口，加热器的出口经第一压力表与静态混合器进口相连通，污水计量泵出口引出旁路经第八闸阀后连通到三相分离器中下部入口；进油口依次经第四闸阀和管道过滤器后分为两个支路，进油口的一支路经第二闸阀后与三相分离器中部入口相连通，进油口的另一支路依次经磁力驱动泵、第二单向阀、第三电磁流量计后连接到加热器进口，三相分离器与第二闸阀之间引出旁路经第七球阀与排油出口连通，磁力传动泵与第一单向阀之间引出旁路经第一闸阀连通于三相分离器中部入口；三相分离器顶部出口依次经压力控制阀、冷却器后与气-液旋风分离器的中部侧面入口相连通，气-液旋风分离器的底部出口经第六闸阀与加热器进口连通，氮气进口经第七闸阀与气-液旋风分离器中下部入口连通；气-液旋风分离器顶部出口依次经压缩机、第一温度计、第一单向阀、第六球阀、储气罐后连通到静态混合器进口；压缩机与单向阀之间引出旁路作为进气管道依次经第二压力表、第五球阀、涡街流量计后与颗粒进料装置进口相连通。
所述的三相分离器顶部设置爆破阀和PIC压力控制阀，PIC压力控制阀连接排气口，三相分离器中上部内置破沫网，三相分离器下部通过管道设置第一液位计和界位计。
所述的气-液旋风分离器设置有液位报警装置和管道连通。
本发明具有的有益效果是：
本发明通过改变油气水的多相流冲蚀测试回路的三相比例，通过有机玻璃的测试段测试管道中对应的流型/流态，记录不同的流速和含水率工况，建立管道壁面水润湿和多相流冲蚀的内在联系，建立冲蚀数据库，确定冲蚀速率。
类似地，在气液固冲蚀磨损测试回路可实现不同气、液、固比例的管道及阀门冲蚀磨损测试，能够用于测试获得变工况环境冲蚀磨损的形成情况，建立冲蚀磨损率与变量间的关联关系，为石油化工、煤化工领域优化选材、优化设计提供实验装置的硬件支撑。
附图说明
图1是本发明专利的总体结构示意图；
图2是本发明专利的局部A结构示意图；
图3是三相分离罐结构示意图；
图4是气液旋风分离器结构图；
图5是内插式叶片液滴分离器结构图；
图6是气液固三相旋流分离器结构示意图；
图7是图1中组件22的部分轮廓图；
图8是图1中O-O’的截面图。
图中：1、三相分离器；2、爆破阀；3、破沫网；4、闸阀；5、排油出口；6、排水出口；7、冷却器；8、气-液旋风分离器；9、压力控制阀；10、氮气进口；11、压缩机；12、第一单向阀；13、储气罐；14、静态混合器；15、颗粒进料装置；16、调节阀；17、第二可拆卸式测试段；18、法兰；19、内插式叶片液滴分离器；20、第二有机玻璃测试段；21、气液固旋流分离器；22、第一可拆卸式测试段；23、第一电磁流量计；24、污水流量计；25、管道过滤器；26、进水口；27、磁力驱动泵；28、进油口；29、第一液位计；30、排气口；31、第一有机玻璃测试段；32、加热器；33、液位报警装置；34、管道连通；35、湿气体进口；36、折流板；37、排液口；38、界位计；39、PIC压力控制阀；40、溢流管；41、第一圆柱筒体；42、锥形内芯；43、排液口；44、排颗粒出口；45、第二圆柱筒体；46、锥形结构；47、气液固物料切向入口；48、第四球阀；49、电导探针；50、干气体出口；51、涡街流量计；52、蓄水池；53、循环水泵；54、去三相分离系统；55、混合点；56、油水进口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图5所示，为本发明专利的总体结构示意图和内插式叶片液滴分离器结构示意图。具体实施包括三相分离器1、气-液旋风分离器8、进水口26、进油口28、静态混合器14、第一有机玻璃测试段31、第一可拆式测试段22、内插式叶片液滴分离器19、颗粒进料装置15、涡街流量计51、调节阀16、第二可拆式测试段17、第二有机玻璃测试段20、气液固旋流分离器21、蓄水池52和循环水泵53。
如图1所示，进水口26经第五闸阀和管道过滤器25的入口相连，管道过滤器25出口分为两个支路，进水口26的一支路经第三闸阀后与三相分离器1底部入口相连接，三相分离器1底部入口与第三闸阀之间引出旁路经第八球阀连接排水出口6，进水口26的另一支路依次经污水计量泵24、流量计、第三单向阀后连接到加热器32的入口，加热器32的出口经第一压力表与静态混合器14进口相连通，污水计量泵24出口引出旁路经第八闸阀后连通到三相分离器1中下部入口；进油口28依次经第四闸阀和管道过滤器后分为两个支路，进油口28的一支路经第二闸阀后与三相分离器1中部入口相连通，进油口28的另一支路依次经磁力驱动泵27、第二单向阀、第三电磁流量计后连接到加热器32进口，三相分离器1与第二闸阀之间引出旁路经第七球阀与排油出口5连通，磁力传动泵27与第二单向阀之间引出旁路经第一闸阀4连通于三相分离器1中部入口；三相分离器1顶部出口依次经压力控制阀9、冷却器7后与气-液旋风分离器8的中部侧面入口相连通，气-液旋风分离器8的底部出口经第六闸阀与加热器32进口连通，氮气进口10经第七闸阀与气-液旋风分离器8中下部入口连通，压力控制阀9控制端和气-液旋风分离器8顶部出口连通；气-液旋风分离器8顶部出口依次经压缩机11、第一温度计、第一单向阀12、第六球阀、储气罐13后连通到静态混合器14进口，具体实施是连接到加热器32与静态混合器14之间靠近静态混合器一侧的管道；压缩机11连接电机，压缩机11与单向阀12之间引出旁路作为进气管道依次经第二压力表、第五球阀、涡街流量计51后与颗粒进料装置15进口相连通。
如图3所示，三相分离器1顶部设置爆破阀2和PIC压力控制阀39，PIC压力控制阀39连接排气口30，三相分离器1中上部内置破沫网，三相分离器1下部通过管道设置第一液位计29和界位计38。运行过程中三相分离器中的爆破阀2功用是安全防爆；PIC压力控制阀39是控制三相分离器的内部压力，防止内部产生过高的压力，且与三相分离器和PIC压力控制阀连接的管道上设置排气口30用于安全排气；侧面分别对应安装的第一液位计29和界位计38分别判断三相分离器的油水液位程度，从而通过流量调节阀来调节管道中的流量控制液位。
如图4所示，气-液旋风分离器8设置有液位报警装置33和管道连通34，管道连通34用于联合液位报警装置，防止气-液旋风分离器8产生过高的液位。
如图2所示，静态混合器14进口处设置混合点55，自加热器32流出的多相流介质经油水进口56与储气罐13出口的气体在混合点55混合形成油气水三相流，即气相、水相和油相的混合相，油气水三相流输入到静态混合器14的入口，静态混合器14出口分成主支路和次支路的两个支路，主支路依次经第一球阀、第一有机玻璃测试段31、第二温度计、第四压力表、第一可拆式测试段22、第一电磁流量计23后经管道与三相分离器1的中部入口相连通，同时三相分离器1经由气-液旋风分离器8的气液两路进入到静态混合器14中，构成多相流冲蚀测试回路；次支路依次经第二球阀、第三压力表、第五压力表、第三温度计、调节阀16与第二电磁流量计进口连通，第二电磁流量计出口再依次经第二可拆式测试管件17、第二有机玻璃测试段20后经管道与气液固旋流分离器21上部侧面进料口连通；气液固旋流分离器21顶部出口连通到内插式叶片液滴分离器19的侧部一入口，内插式叶片液滴分离器19的侧部一出口连通到静态混合器14的入口，内插式叶片液滴分离器19底部出口和气液固旋流分离器21的下部出口一起连通到蓄水池52进口，蓄水池52出口依次经第四球阀48、循环水泵53后连通到第三压力表和第五压力表之间引出的旁路中，气液固旋流分离器21底部出口经第九球阀连通于颗粒排出出口；颗粒进料装置15入口经涡街流量计51与进气管道连通，颗粒进料装置15出口流出的颗粒经管道与第三压力表和第五压力表之间引出的旁路连通，构成气液固冲蚀磨损测试回路。
如图5所示，内插式叶片液滴分离器19开设有湿气体进口35、干气体出口50和排液出口37，有湿气体进口35、干气体出口50设置在两侧外壁，排液出口37设置在底部，内部结构是由多个相互平行的平行角度折流板36和分离叶片组成，湿气体进口35经平行角度折流板36和干气体出口50连通，平行角度折流板36底部连通到排液出口37；气液固旋流分离器21顶部经溢流管分离获得的含有液滴和雾化气泡的混合气体经湿气体进口35进入内置有平行角度折流板36组成的折流通道构成内插式叶片液滴分离器19，混合气体受自身惯性作用冲击平行角度折流板36的叶片壁面，经平行角度折流板36叶片分离形成气相部分和液相部分，分离后的气相部分经干气体出口50流出并返回至静态混合器14的入口，分离后的液相部分经排液出口37流出后再经第三球阀与气液固旋流分离器21中下部流出的液相部分汇流，汇流后的流体经管路连通到蓄水池52进口。
进水口26、进油口28、进气口通入水、油液和气体，经三相分离器1进行油-气-水三相分离处理，经气液固旋流分离器21进行气-液-固三相分离处理，经气-液旋风分离器8进行二次气-液分离处理，经静态混合器14进行油-气-水三相混合处理，提高混合效果，经由内插式叶片液滴分离器19进行干燥处理，除去气体中含雾沫夹带的液体。由第一、第二有机玻璃测试段20进行观察，经由可拆卸式测试段分别进行多相流冲蚀测试回路和气-液-固冲蚀磨损测试回路试验。
如图6所示，气液固旋流分离器21主要由分别位于上部和下部对接的上下筒体和锥形内芯46组成，上筒体为气液固分离的第一圆柱筒体41，下筒体为液固分离的第二圆柱筒体45，第一圆柱筒体41顶部设置有溢流管40，第一圆柱筒体41侧面设置有连通内腔的气液固物料进口47，第二圆柱筒体45侧面设置排液口43，第二圆柱筒体45底部设有排颗粒出口44；锥形内芯46位于第二圆柱筒体45顶部，锥形内芯46为上端大下端小的锥形结构42，锥形内芯46上端连通第一圆柱筒体41内腔，锥形内芯46下端连通排液口43和排颗粒出口44。
如图1所示，第一有机玻璃测试段31、第一可拆式测试段22、第二可拆式测试管件17、第二有机玻璃测试段20均通过螺栓螺钉安装的法兰18可拆卸地安装连接在管路中。
第一可拆式测试段22的弯管管道壁面上设置测试含水率的电导探针49，如图7所示，在第一可拆式测试段22不同截面处均设置有一圈电导探针49，如图8所示，每圈电导探针49包括沿周向间隔均布的多个电导探针49，具体实施中电导探针49在弯管中间隔10°的圆形截面的周向间隔10°均布。
电导探针49输出连接到外部电路处理，对电导探针49采集获得的电信号数据进行处理分析获得油-气-水多相流介质在管道壁面的湿润度，可以获得测试段管道内的介质分布情况。
本发明具体实施中，主要通过加热器、冷却器、阀门以及流量计来控制整个环道式试验装置的温度、压力以及流量等参数，从而模拟实际工况下由于多相流冲刷腐蚀和气液固冲蚀磨损等原因造成管道失效等科学问题，实验功能主要从装置气密性和水压试验、装置除杂、压力/温度调节、气液固配比、油气水配比到实验等一系列实验步骤组成。
(1)装置气密性和水压试验：
为保证整个装置的气密性和管道承受压力程度，需要对该试验装置进行气密性试验，打开第一、第二、第三、第四、第五、和第六球阀，关闭第七、第八球阀和第九球阀，打开第一、第二、第三、第六闸阀，关闭第四和第五闸阀，在气液旋风分离器8进气口通入氮气，打开压缩机提供动力，检验整个装置的气密性，从进水口通入四分之三体积的水后，通过污水计量泵24加压后通入多相流冲蚀和气液固冲蚀磨损两路，一是观察有机玻璃测试段管道中是否存在因加工、连接等问题造成管道泄漏等问题，二是可以进行对管道的水压试验，是否会因满足不了管道的压力等级而造成管道破裂、爆管等情况。
(2)装置除杂、压力及温度调节：检查完装置气密性和水压试验之后，关闭第二和第三闸阀，打开第七、第八球阀和第九球阀，继续通入氮气，排出整个环道式系统中的气体杂质，反复重复3次，此时打开第二闸阀，关闭第九球阀，用污水计量泵24将进水口的水通入到系统后，设置加热器所需要达到的温度，用温度计观察所要研究多相流冲刷腐蚀和气液固冲蚀磨损支路所处位置的温度，并调节管道中阀门的开度，控制管道中的压力大致维持在1Mpa左右，便于实验的稳定安全的运行。
(3)气液固配比：
为研究石油化工对典型管件的多相流冲蚀磨损问题，本发明实验装置配液前先关闭第一球阀，打开第二球阀和第五球阀后，分别通过进水口和压缩机旁路测线的第五闸阀和第五球阀控制管道的阀门开度，用第一电磁流量计23和涡街流量计51各自读取对应的参数，通过多相流冲蚀磨损测试回路的电磁流量计，来计算所需要的二氧化硅等颗粒量。通过如下计算公式来计算气液固在管道中的体积分数：
Vgas+Vpartice+Vwater＝1
式中，表示气体的体积分数，表示水相体积分数，表示颗粒体积分数；Vgas表示气体的体积流量，Vpartice表示颗粒进料量，Vwater表示水相体积流量。
(4)油气水配比：针对油气水三相在管道中的比例配置问题，首先打开第一球阀，关闭第二球阀和第五球阀，本实验装置中在含有水和气体介质的情况下，通过磁力驱动泵从进油口把油打到整个系统中，管道系统中的油气水比例类似的原理，即：通过改变各自进口处的阀门来控制油气水的含量，用第一电磁流量计23记入气体和油的体积流量，通过如下公式来计算各个成分在管道中的体积分数。
式中，表示油相的体积分数，Voil表示油相体积流量。
(5)实验：本实验主要有两个部分组成：
多相流冲蚀测试回路(实验1)和气液固冲蚀磨损测试回路(实验2)；
针对第一个多相流冲蚀测试回路，在确保第一可拆卸式测试段22和第一有机玻璃测试段32安装完整的前提下，打开测试回路中的第一球阀，关闭第二球阀，通过阀门调节管道中的气体和油流量，用电磁流量计分别记录其体积流量，计算油气水三相的各自的体积分数，改变阀门开度，分别记入含有水相分率在5％至60％，每隔10％记入一次实验数据的工况；针对不同工况下的含水率，采用高速摄像仪拍摄第一有机玻璃测试段的稳态时的流型/流态；针对第一可拆卸式测试段(碳钢材料弯管部件)，主要对典型弯管部件，通过在该部件每隔10°沿着周向安装电导探针，统计电导探针在管道壁面的电压信号，判断湿润类型。
换下第一可拆卸式测试段(碳钢材料弯管部件)，替换其它结构形式等部件(三通、大小头、突扩口)，依次重复上述的实验，建立关于多相流冲蚀和水润湿的函数关系式，实验结束后，关闭第二和第三闸阀，打开第七和第八球阀进行排液和排气。拆除第一可拆卸式测试段，对典型管道部件进行超声测厚及解剖分析，用扫描电镜SEM和能谱分析等实验分析手段分析表面形貌及组分，针对超声测厚的数据拟合腐蚀速率与影响因素之间的关联关系(含水率、速度、粗糙度等参数)。
针对第二个多相流冲蚀磨损测试回路(实验2)，在确保第二可拆卸式测试段和第二有机玻璃测试段后，关闭第一球阀，打开第一和第五球阀，通过阀门控制其测试回路的开度，分别通过各自的流量计记录气体、液体和颗粒的体积流量，计算三相各自的体积分数和颗粒浓度。
改变气体和液态水的含量，记入不同颗粒浓度下(2％-10％)对第二可拆卸式测试段(弯管部件)的冲蚀磨损工况，同时换上透明材料的第二可拆卸式测试段，用高速摄像仪捕捉颗粒在典型弯管部件和有机玻璃测试段的颗粒可视化分布，定性的判断颗粒对弯道位置的主要失效部位；改变颗粒的尺寸大小，重复上述工况下的实验，拍摄并记录数据。
改变调节阀的阀门开度，记录管道中颗粒速度对管道壁面的冲蚀磨损程度，同时开展在不同阀门开度下对阀门的冲蚀磨损程度，记录实验数据。第二可拆卸式测试段(弯管部件)，替换不同结构形式的典型部件，重复上述实验，建立气液固状态下的管道典型部件及阀门冲蚀磨损量与颗粒浓度、颗粒大小、阀门开度、管道材料等因素之间的关联关系，实验结束后，打开第七、第八和第九球阀，不断通入气体，排除气液固物料。

Claims (6)

1.一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置，其特征在于：包括静态混合器(14)、第一有机玻璃测试段(31)、第一可拆式测试段(22)、内插式叶片液滴分离器(19)、颗粒进料装置(15)、涡街流量计(51)、调节阀(16)、第二可拆式测试管件(17)、第二有机玻璃测试段(20)、气液固旋流分离器(21)、蓄水池(52)和循环水泵(53)；静态混合器(14)进口处设置混合点(55)，多相流介质经油水进口(56)与储气罐(13)出口的气体在混合点(55)混合形成油气水三相流，油气水三相流输入到静态混合器(14)的入口，静态混合器(14)出口分成主支路和次支路的两个支路，主支路依次经第一球阀、第一有机玻璃测试段(31)、第二温度计、第四压力表、第一可拆式测试段(22)、第一电磁流量计(23)后经管道与三相分离器(1)的中部入口相连通，构成多相流冲蚀测试回路；次支路依次经第二球阀、第三压力表、第五压力表、第三温度计、调节阀(16)与第二电磁流量计进口连通，第二电磁流量计出口再依次经第二可拆式测试管件(17)、第二有机玻璃测试段(20)后经管道与气液固旋流分离器(21)上部侧面进料口连通；气液固旋流分离器(21)顶部出口连通到内插式叶片液滴分离器(19)的侧部一入口，内插式叶片液滴分离器(19)的侧部一出口连通到静态混合器(14)的入口，内插式叶片液滴分离器(19)底部出口和气液固旋流分离器(21)的中下部出口一起连通到蓄水池(52)进口，蓄水池(52)出口依次经第四球阀(48)、循环水泵(53)后连通到第三压力表和第五压力表之间引出的旁路中，气液固旋流分离器(21)底部出口经第九球阀连通于颗粒排出出口；颗粒进料装置(15)入口经涡街流量计(51)与进气管道连通，颗粒进料装置(15)出口流出的颗粒经管道与第三压力表和第五压力表之间引出的旁路连通，构成气液固冲蚀磨损测试回路；
所述的内插式叶片液滴分离器(19)开设有湿气体进口(35)、干气体出口(50)和排液出口(37)，内部结构是由多个相互平行的平行角度折流板(36)和分离叶片组成，湿气体进口(35)经平行角度折流板(36)和干气体出口(50)连通，平行角度折流板(36)底部连通到排液出口(37)；气液固旋流分离器(21)顶部经溢流管分离获得的含有液滴和雾化气泡的混合气体经湿气体进口(35)进入折流通道构成内插式叶片液滴分离器(19)，混合气体受自身惯性作用冲击平行角度折流板(36)的叶片壁面，经平行角度折流板(36)叶片分离形成气相部分和液相部分，分离后的气相部分经干气体出口(50)流出并返回至静态混合器(14)的入口，分离后的液相部分经排液出口(37)流出后再经第三球阀与气液固旋流分离器(21)中下部流出的液相部分汇流，汇流后的流体经管路连通到蓄水池(52)进口；
所述的气液固旋流分离器(21)主要由分别位于上部和下部对接的上下筒体和锥形内芯(46)组成，上筒体为气液固分离的第一圆柱筒体(41)，下筒体为液固分离的第二圆柱筒体(45)，第一圆柱筒体(41)顶部设置有溢流管(40)，第一圆柱筒体(41)侧面设置有连通内腔的气液固物料进口(47)，第二圆柱筒体(45)侧面设置排液口(43)，第二圆柱筒体(45)底部设有排颗粒出口(44)；锥形内芯(46)位于第二圆柱筒体(45)顶部，锥形内芯(46)为上端大下端小的锥形结构(42)，锥形内芯(46)上端连通第一圆柱筒体(41)内腔，锥形内芯(46)下端连通排液口(43)和排颗粒出口(44)。
2.根据权利要求1所述的可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置，其特征在于：所述的第一有机玻璃测试段(31)、第一可拆式测试段(22)、第二可拆式测试管件(17)、第二有机玻璃测试段(20)均是可拆卸地安装在管路中。
3.根据权利要求1所述的可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置，其特征在于：所述的第一可拆式测试段(22)的弯管管道壁面上设置测试含水率的电导探针(49)，在第一可拆式测试段(22)不同截面处均设置有一圈电导探针(49)，每圈电导探针(49)包括沿周向间隔均布的多个电导探针(49)。
4.根据权利要求1所述的可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置，其特征在于：还包括三相分离器(1)、气-液旋风分离器(8)、进水口(26)、进油口(28)；进水口(26)经第五闸阀和管道过滤器(25)的入口相连，管道过滤器(25)出口分为两个支路，进水口(26)的一支路经第三闸阀后与三相分离器(1)底部入口相连接，三相分离器1底部入口与第三闸阀之间引出旁路经第八球阀连接排水出口(6)，进水口(26)的另一支路依次经污水计量泵(24)、流量计、第三单向阀后连接到加热器(32)的入口，加热器(32)的出口经第一压力表与静态混合器(14)进口相连通，污水计量泵(24)出口引出旁路经第八闸阀后连通到三相分离器(1)中下部入口；进油口(28)依次经第四闸阀和管道过滤器后分为两个支路，进油口(28)的一支路经第二闸阀后与三相分离器(1)中部入口相连通，进油口(28)的另一支路依次经磁力驱动泵(27)、第二单向阀、第三电磁流量计后连接到加热器(32)进口，三相分离器(1)与第二闸阀之间引出旁路经第七球阀与排油出口(5)连通，磁力传动泵(27)与第一单向阀之间引出旁路经第一闸阀(4)连通于三相分离器(1)中部入口；三相分离器(1)顶部出口依次经压力控制阀(9)、冷却器(7)后与气-液旋风分离器(8)的中部侧面入口相连通，气-液旋风分离器(8)的底部出口经第六闸阀与加热器(32)进口连通，氮气进口(10)经第七闸阀与气-液旋风分离器(8)中下部入口连通；气-液旋风分离器(8)顶部出口依次经压缩机(11)、第一温度计、第一单向阀(12)、第六球阀、储气罐(13)后连通到静态混合器(14)进口；压缩机(11)与单向阀(12)之间引出旁路作为进气管道依次经第二压力表、第五球阀、涡街流量计(51)后与颗粒进料装置(15)进口相连通。
5.根据权利要求4所述的可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置，其特征在于：所述的三相分离器(1)顶部设置爆破阀(2)和PIC压力控制阀(39)，PIC压力控制阀(39)连接排气口(30)，三相分离器(1)中上部内置破沫网，三相分离器(1)下部通过管道设置第一液位计(29)和界位计(38)。
6.根据权利要求4所述的可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置，其特征在于：所述的气-液旋风分离器(8)设置有液位报警装置(33)和管道连通(34)。
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