CN111912743A - 气液两相射流油管外表面清洗实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气液两相射流油管外表面清洗实验装置及方法。其技术方案是：包括螺杆空压机、液压工作站、液控二位三通阀、储气罐、液控单向阀、精密气体过滤器、压力传感器、涡街流量计、数据采集系统、计算机、三级气液混合器、涡轮流量计、高压螺杆泵、自动离心过滤器、储水罐、喷嘴等，本发明有益效果是：能实现高压水与高压气体混合形成稳定的气液两相射流、能够液压远程控制阀门的开关、实现油管自动传送、自动旋转、并且能够实时测量、存储、显示压力、流量、表面清洗效果等参数、采用液动控制和电动控制相结合，安全系数高、实验设计合理、清洗效果好、可获得油管清洗实验相关数据资料，为油管清洗技术提供基础理论基础。

Description

气液两相射流油管外表面清洗实验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种油管外表面清洗装置及方法，特别涉及一种气液两相射流油管外表面清洗实验装置及方法。

背景技术

油管是油气资源开采必不可少的装备之一，在石油开发过程中起着非常重要的作用，用量多，成本高，油田经过一段时间开发之后，油管在高温高压环境中容易形成污垢，如油污、水垢、焦炭状物质、沉积物等，使油管可流动面积减小，流动损耗增加，油气开采效率降低，甚至会因完全堵塞而导致停产，严重影响着油气开采的整体效益。

随着高含水油田开发难度的加大和吨油成本的不断上升，加强旧油管的修复循环使用成为油气开采降本增效的重要措施，而提高油管的修复质量，可以保证油水井作业质量，延长检泵周期，减少作业返工，降低作业费用。清洗是油管修复工艺的首道工序，能有效去除油管表面的油污、蜡、锈皮与垢层，保证修复油管的洁净，为后续修复工序创造条件。油管清洗技术可有效实现油管的重复再利用，已成为油田油管处理工艺中的重要环节，因此高效油管清洗技术研究尤为重要。研究发现，空化射流产生的气泡在破灭瞬时会产生很大能量，清洗效果较好，但是对空化射流发生喷嘴结构要求较高，而且自发空化会耗费一定射流能量，影响清洗效果。基于此，将气体加入到高压水射流中形成气液两相射流油管清洗技术，为研究气液两相射流油管清洗技术效果，设计发明了室内气液两相射流油管外表面自动清洗实验装置。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种气液两相射流油管外表面清洗实验装置及方法，能够实现高压水与高压气体的混合形成稳定气液两相射流，能够远程控制阀门的开关，实现油管自动传送、自动旋转，并且能够实时测量、存储、显示压力、流量、表面清洗效果等实验参数。

本发明提到的一种气液两相射流油管外表面清洗实验装置，其技术方案是：包括螺杆空压机（1）、液压工作站（2）、液控二位三通阀（3）、储气罐（4）、备用储气罐（5）、液控单向阀（6）、精密气体过滤器（7）、压力传感器（8）、涡街流量计（9）、三级气液混合器（12）、涡轮流量计（13）、高压螺杆泵（14）、自动离心过滤器（15）、储水罐（16）、离心转轴（17）、旋转传动轴（20）、传动轴套（21）、弹性摩擦层（22）、传送支架（24）、联动滚轴（25）、传动滚轴（26）、喷嘴（27）、滚轮（28）、油管支撑架（29）、支撑板（30）、主动轴（37）、旋转伺服电机（38）、气体高压管线（39）、液体高压管线（40），

螺杆空压机（1）的出口通过液压工作站（2）控制液控二位三通阀（3），液控二位三通阀（3）连接储气罐（4）和备用储气罐（5），所述储气罐（4）和备用储气罐（5）的出气口分别通过液控单向阀（6）连接精密气体过滤器（7），精密气体过滤器（7）通过气体高压管线（39）连接到三级气液混合器（12）；

储水罐（16）的出口连接到自动离心过滤器（15），自动离心过滤器（15）通过离心转轴（17）带动旋转，自动离心过滤器（15）的输出端连接到高压螺杆泵（14），高压螺杆泵（14）的输出端通过液体高压管线（40）连接到三级气液混合器（12），与气体混合；所述离心转轴（17）通过旋转伺服电机（38）和主动轴（37）带动旋转；

三级气液混合器（12）的下端设有喷嘴（27），气液两相射流到待清洗油管（23）的外表面，所述待清洗油管（23）安装在两个滚轮（28）的上方，滚轮（28）通过油管支撑架（29）安装在支撑板（30）上，且两个滚轮（28）中间下方安装旋转传动轴（20）、传动轴套（21）、弹性摩擦层（22），所述旋转传动轴（20）的外壁设有传动轴套（21），传动轴套（21）的外壁设有弹性摩擦层（22），旋转传动轴（20）带动待清洗油管（23）旋转，在传送支架（24）上设有多个传动滚轴（26），带动待清洗油管（23）前后移动。

优选的，上述的传动滚轴（26）通过联动滚轴（25）连接，且外侧的传动滚轴通过第三锥齿轮（33）和第四锥齿轮（34）啮合，并通过主动轴（37）连接到旋转伺服电机（38）。

优选的，上述的三级气液混合器（12）包括一级气液混合室（121）、二级气液混合室（122）、三级气液混合室（123），将三个气液混合室进行串联，使一级气液混合室（121）内初步混合的两相流作为二级气液混合室（122）的引射流体，与气体经二级混合室（122）混合后的气液两相流作为三级气液混合室（123）的引射流体，经第三级混合室（123）内喷嘴加速后再次喷射进行引射，形成三级引射混合。

优选的，上述的精密气体过滤器（7）与三级气液混合器（12）之间设有压力传感器（8）和涡街流量计（9），在涡轮流量计（13）与三级气液混合器（12）之间设有压力传感器（8）和涡轮流量计（13）；且所述涡街流量计（9）和涡轮流量计（13）分别通过数据采集系统（10）连接到计算机（11）。

优选的，上述的旋转传动轴（20）通过第二锥齿轮（19）啮合第一锥齿轮（18），通过离心转轴（17）驱动旋转。

优选的，上述的液压工作站（2）包括液压油箱（2-1）、电动机（2-2）、液压泵（2-3）、阀块（2-4）、压力表（2-5），液压工作站布置在紧靠供气管路一侧，便于控制液控单向阀。

优选的，上述的传送支架（24）的外侧通过固定支架（31）安装高速摄像机（32），可以将待清洗油管的清洗过程记录下来并传送到计算机（11）中。

优选的，上述的主动轴（37）通过第六锥齿轮（36）与第五锥齿轮（35）啮合，带动第五锥齿轮（35）旋转，进而使主动轴（37）带动离心转轴（17）旋转。

本发明提到的气液两相射流油管外表面清洗实验装置的使用方法，包括以下过程：

首先，气体经螺杆空压机（1）压缩后，通过由液压工作站（2）控制的液控二位三通阀（3）进入储气罐（4）或备用储气罐（5）储存，后经液控单向阀（6）进入精密气体过滤器（7），将气体中的残留杂质或细菌除去，经涡街流量计（9）计量流量后，进入三级气液混合器（12）；储水罐（16）中的水经自动离心过滤器（15）过滤后，可除去水中的杂质，后进入高压螺杆泵（14）增压，通过涡轮流量计（13）计量流量后进入三级气液混合器（12）与气体混合形成稳定的气液两相流，经过喷嘴（27）形成气液两相射流高速冲击待清洗油管（23）表面；

所述三级气液混合器（12）包括一级气液混合室（121）、二级气液混合室（122）、三级气液混合室（123），将三个气液混合室进行串联，使一级气液混合室（121）内初步混合的两相流作为二级气液混合室（122）的引射流体，与气体经二级混合室（122）混合后的气液两相流作为三级气液混合室（123）的引射流体，经第三级混合室（123）内喷嘴加速后再次喷射进行引射，形成三级引射混合；待清洗油管（23）用左右对称的油管支撑机构支撑，支撑机构包括前后对称放置的两个滚轮（28）、油管支撑架（29）和支撑板（30），支撑机构可起到稳定油管的作用，又便于油管的旋转；

其次，启动旋转伺服电机（38），电机带动主动轴（37）旋转，主动轴（37）带动第六锥齿轮（36）、第四锥齿轮（34）旋转，第六锥齿轮（36）与第五锥齿轮（35）啮合，带动第五锥齿轮（35）旋转，第四锥齿轮（34）与第三锥齿轮（33）啮合，带动第三锥齿轮（33）旋转；第五锥齿轮（35）旋转，带动第一锥齿轮（18）与离心转轴（17）旋转，离心转轴（17）带动自动离心过滤器（15）工作；第一锥齿轮（18）与第二锥齿轮（19）啮合，带动第二锥齿轮（19）旋转，第二锥齿轮（19）带动油管旋转机构旋转；

所述油管旋转机构包括旋转传动轴（20）、传动轴套（21）、弹性摩擦层（22），旋转传动轴（20）上固定有传动轴套（21），传动轴套（21）外侧壁上固定有弹性摩擦层（22），弹性摩擦层（22）紧贴待清洗油管（23）的底面，旋转传动轴（20）旋转时会带动传动轴套（21）转动，从而带动传动轴套（21）外侧壁上的弹性摩擦层（22）转动，可以带动待清洗油管（23）旋转；前后对称分布两个传送支架（24），传送支架（24）上转动连接有四个传动滚轴（26），所述传动滚轴（26）贯穿传送支架（24）并均匀分布，传动滚轴（26）中部均固接有联动滚轴（25），第三锥齿轮（33）旋转带动联动滚轴（25）转动，联动滚轴（25）带动传动滚轴（26）转动，从而带动待清洗油管（23）移动；

另外，高速摄像机（32）用固定支架（31）固定在所述传送支架（24）上，可以将油管清洗过程清晰地记录下来并传送到计算机（11）中。

本发明提到的气液两相射流油管外表面清洗实验装置的操作方法，包括以下过程：

第一步：打开数据采集系统（10）、开启计算机（11）、打开高速摄像机（32）图像采集软件、打开信号显示界面、关闭气液管路上各个阀门；

第二步：开启液压工作站（2）、打开液控二位三通阀（3）连通储气罐（4）、启动螺杆空压机（1）、打开气液管路上的阀门连通管路；

第三步：开启旋转伺服电机（38）、观测计算机（11）显示的转速大小、将电机转速调节至设计值；

第四步：开启高压螺杆泵（14）、观察计算机（11）显示的气路和液路压力、流量数据，将压力、流量调至设计大小；

第五步：螺杆空压机（1）将气体压缩后在储气罐（4）中储存、经精密气体过滤器（7）过滤后经气体高压管线（39）进入三级气液混合器（12）、储水罐（4）中的水经自动离心过滤器（15）后进入高压螺杆泵（14）、通过液体高压管线（40）进入三级气液混合器（12）与气体形成稳定的气液两相流、经过喷嘴（27）喷出后高速喷射待清洗油管（23）外表面、旋转伺服电机（38）带动齿轮结构旋转、传送、实现气液两相射流油管外表面自动清洗、计算机（11）同时记录压力、流量数据、高速摄像机（32）拍摄油管清洗过程并传输至计算机（11）；

第六步：实验结束后、关闭高压螺杆泵（14）、关闭螺杆空压机（1）、关闭旋转伺服电机（38）、关闭液压工作站（2）、关闭高速摄像机并保存图像、保存整理实验数据、清洗实验装置各部件。

本发明的有益效果是：本发明一方面通过设置螺杆空压机、液压工作站、液控二位三通阀、储气罐等高压气体发生装置，并且将气体中的残留杂质或细菌除去，经涡街流量计计量流量后，进入三级气液混合器；另一方便通过设置储水罐、高压螺杆泵、旋转伺服电机等高压液体发生装置，储水罐中的水经过滤后，进入高压螺杆泵增压，通过涡轮流量计计量流量后进入三级气液混合器，与高压气体混合形成稳定的气液两相流，并通过三级混合，经过喷嘴形成气液两相射流高速冲击待清洗油管表面；

本发明能实现高压水与高压气体混合形成稳定的气液两相射流、能够液压远程控制阀门的开关、实现油管传送、旋转、并且能够实时测量、存储、显示压力、流量、表面清洗效果等参数、采用液动控制和电动控制相结合，集成化程度高、安全系数高、实验设计合理、清洗效果好、可获得油管清洗实验相关数据资料，为油管清洗技术提供基础理论基础。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的油管支撑机构和旋转机构的示意图；

图3是本发明的三级气液混合器的第一种实施例的结构示意图；

图4是本发明的三级气液混合器的第二种实施例的一级气液混合室的结构示意图；

上图中：螺杆空压机1、液压工作站2、液控二位三通阀3、储气罐4、备用储气罐5、液控单向阀6、精密气体过滤器7、压力传感器8、涡街流量计9、数据采集系统10、计算机11、三级气液混合器12、涡轮流量计13、高压螺杆泵14、自动离心过滤器15、储水罐16、离心转轴17、第一锥齿轮18、第二锥齿轮19、旋转传动轴20、传动轴套21、弹性摩擦层22、待清洗油管23、传送支架24、联动滚轴25、传动滚轴26、喷嘴27、滚轮28、油管支撑架29、支撑板30、固定支架31、高速摄像机32、第三锥齿轮33、第四锥齿轮34、第五锥齿轮35、第六锥齿轮36、主动轴37、旋转伺服电机38、气体高压管线39、液体高压管线40；

一级气液混合室121、二级气液混合室122、三级气液混合室123，第一气体入口121.1，第一液体入口121.2、第一液体出口121.3、第二气体入口122.1、第二液体出口122.2、第三气体入口123.1、第三液体出口123.2、喷射口123.3，气体通道a、收缩段b、圆柱段c、扩张段d。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，本发明提到的一种气液两相射流油管外表面清洗实验装置，包括螺杆空压机1、液压工作站2、液控二位三通阀3、储气罐4、备用储气罐5、液控单向阀6、精密气体过滤器7、压力传感器8、涡街流量计9、数据采集系统10、计算机11、三级气液混合器12、涡轮流量计13、高压螺杆泵14、自动离心过滤器15、储水罐16、离心转轴17、第一锥齿轮18、第二锥齿轮19、旋转传动轴20、传动轴套21、弹性摩擦层22、待清洗油管23、传送支架24、联动滚轴25、传动滚轴26、喷嘴27、滚轮28、油管支撑架29、支撑板30、固定支架31、高速摄像机32、第三锥齿轮33、第四锥齿轮34、第五锥齿轮35、第六锥齿轮36、主动轴37、旋转伺服电机38、气体高压管线39、液体高压管线40，

螺杆空压机1的出口通过液压工作站2控制液控二位三通阀3，液控二位三通阀3连接储气罐4和备用储气罐5，所述储气罐4和备用储气罐5的出气口分别通过液控单向阀6连接精密气体过滤器7，精密气体过滤器7通过气体高压管线39连接到三级气液混合器12；

储水罐16的出口连接到自动离心过滤器15，自动离心过滤器15通过离心转轴17带动旋转，自动离心过滤器15的输出端连接到高压螺杆泵14，高压螺杆泵14的输出端通过液体高压管线40连接到三级气液混合器12，与气体混合；所述离心转轴17通过旋转伺服电机38和主动轴37带动旋转；

三级气液混合器12的下端设有喷嘴27，气液两相射流到待清洗油管23的外表面，所述待清洗油管23安装在两个滚轮28的上方，滚轮28通过油管支撑架29安装在支撑板30上，且两个滚轮28中间下方安装旋转传动轴20、传动轴套21、弹性摩擦层22，所述旋转传动轴20的外壁设有传动轴套21，传动轴套21的外壁设有弹性摩擦层22，旋转传动轴20带动待清洗油管23旋转，在传送支架24上设有多个传动滚轴26，带动待清洗油管23前后移动。

其中，上述的传动滚轴26通过联动滚轴25连接，且外侧的传动滚轴通过第三锥齿轮33和第四锥齿轮34啮合，并通过主动轴37连接到旋转伺服电机38。

参照附图3，本发明提到的三级气液混合器12包括一级气液混合室121、二级气液混合室122、三级气液混合室123，一级气液混合室121的顶部中心设有第一液体入口121.2，外侧设有第一气体入口121.1，第一液体入口121.2连接的第一中心液体管的下端为第一液体出口121.3，第一液体出口121.3出来的液体与气体初步混合形成的两相流进入二级气液混合室122，并通过第二液体出口122.2喷出，二级气液混合室122外侧设有第二气体入口122.1，进入的气体与二级混合室122混合后的气液两相流作为三级气液混合室123的引射流体，并通过第三液体出口123.2喷出，三级混合室123的外侧设有第三气体入口123.1，经三级混合室123形成第三级引射混合后，通过底部的喷射口123.3连接喷嘴27后喷出。

需要说明的是：每一级气液混合室内的腔体采用由上往下逐渐收缩的结构。

另外，精密气体过滤器7与三级气液混合器12之间设有压力传感器8和涡街流量计9，在涡轮流量计13与三级气液混合器12之间设有压力传感器8和涡轮流量计13；且所述涡街流量计9和涡轮流量计13分别通过数据采集系统10连接到计算机11。

旋转传动轴20通过第二锥齿轮19啮合第一锥齿轮18，通过离心转轴17驱动旋转。

本发明的液压工作站2包括液压油箱2-1、电动机2-2、液压泵2-3、阀块2-4、压力表2-5，液压工作站布置在紧靠供气管路一侧，便于控制液控单向阀，从而实现对阀门的远程控制，自动、安全。

传送支架24的外侧通过固定支架31安装高速摄像机32，可以将待清洗油管的清洗过程记录下来并传送到计算机11中。

另外，主动轴37通过第六锥齿轮36与第五锥齿轮35啮合，带动第五锥齿轮35旋转，进而使主动轴37带动离心转轴17旋转。

本发明提到的气液两相射流油管外表面清洗实验装置的使用方法，包括以下过程：

首先，气体经螺杆空压机1压缩后，通过由液压工作站2控制的液控二位三通阀3进入储气罐4或备用储气罐5储存，后经液控单向阀6进入精密气体过滤器7，将气体中的残留杂质或细菌除去，经涡街流量计9计量流量后，进入三级气液混合器12；储水罐16中的水经自动离心过滤器15过滤后，可除去水中的杂质，后进入高压螺杆泵14增压，通过涡轮流量计13计量流量后进入三级气液混合器12与气体混合形成稳定的气液两相流，经过喷嘴27形成气液两相射流高速冲击待清洗油管23表面；

所述三级气液混合器12包括一级气液混合室121、二级气液混合室122、三级气液混合室123，将三个气液混合室进行串联，使一级气液混合室121内初步混合的两相流作为二级气液混合室122的引射流体，与气体经二级混合室122混合后的气液两相流作为三级气液混合室123的引射流体，经第三级混合室123内喷嘴加速后再次喷射进行引射，形成三级引射混合；待清洗油管23用左右对称的油管支撑机构支撑，支撑机构包括前后对称放置的两个滚轮28、油管支撑架29和支撑板30，支撑机构可起到稳定油管的作用，又便于油管的旋转；

其次，启动旋转伺服电机38，电机带动主动轴37旋转，主动轴37带动第六锥齿轮36、第四锥齿轮34旋转，第六锥齿轮36与第五锥齿轮35啮合，带动第五锥齿轮35旋转，第四锥齿轮34与第三锥齿轮33啮合，带动第三锥齿轮33旋转；第五锥齿轮35旋转，带动第一锥齿轮18与离心转轴17旋转，离心转轴17带动自动离心过滤器15工作；第一锥齿轮18与第二锥齿轮19啮合，带动第二锥齿轮19旋转，第二锥齿轮19带动油管旋转机构旋转；

所述油管旋转机构包括旋转传动轴20、传动轴套21、弹性摩擦层22，旋转传动轴20上固定有传动轴套21，传动轴套21外侧壁上固定有弹性摩擦层22，弹性摩擦层22紧贴待清洗油管23的底面，旋转传动轴20旋转时会带动传动轴套21转动，从而带动传动轴套21外侧壁上的弹性摩擦层22转动，可以带动待清洗油管23旋转；前后对称分布两个传送支架24，传送支架24上转动连接有四个传动滚轴26，所述传动滚轴26贯穿传送支架24并均匀分布，传动滚轴26中部均固接有联动滚轴25，第三锥齿轮33旋转带动联动滚轴25转动，联动滚轴25带动传动滚轴26转动，从而带动待清洗油管23移动；

另外，高速摄像机32用固定支架31固定在所述传送支架24上，可以将油管清洗过程清晰地记录下来并传送到计算机11中。

本发明提到的气液两相射流油管外表面清洗实验装置的操作方法，包括以下过程：

第一步：打开数据采集系统10、开启计算机11、打开高速摄像机32图像采集软件、打开信号显示界面、关闭气液管路上各个阀门；

第二步：开启液压工作站2、打开液控二位三通阀3连通储气罐4、启动螺杆空压机1、打开气液管路上的阀门连通管路；

第三步：开启旋转伺服电机38、观测计算机11显示的转速大小、将电机转速调节至设计值；

第四步：开启高压螺杆泵14、观察计算机11显示的气路和液路压力、流量数据，将压力、流量调至设计大小；

第五步：螺杆空压机1将气体压缩后在储气罐4中储存、经精密气体过滤器7过滤后经气体高压管线39进入三级气液混合器12、储水罐4中的水经自动离心过滤器15后进入高压螺杆泵14、通过液体高压管线40进入三级气液混合器12与气体形成稳定的气液两相流、经过喷嘴27喷出后高速喷射待清洗油管23外表面、旋转伺服电机38带动齿轮结构旋转、传送、实现气液两相射流油管外表面自动清洗、计算机11同时记录压力、流量数据、高速摄像机32拍摄油管清洗过程并传输至计算机11；

第六步：实验结束后、关闭高压螺杆泵14、关闭螺杆空压机1、关闭旋转伺服电机38、关闭液压工作站2、关闭高速摄像机并保存图像、保存整理实验数据、清洗实验装置各部件。

实施例2，本发明提到的气液两相射流油管外表面清洗实验装置，与实施例1不同之处是：本发明提到的三级气液混合器12包括一级气液混合室121、二级气液混合室122、三级气液混合室123，一级气液混合室121的顶部中心设有第一液体入口121.2，外侧设有第一气体入口121.1，第一液体入口121.2连接的第一中心液体管的下端为第一液体出口121.3，第一液体出口121.3出来的液体与气体初步混合形成的两相流进入二级气液混合室122，并通过第二液体出口122.2喷出，二级气液混合室122外侧设有第二气体入口122.1，进入的气体与二级混合室122混合后的气液两相流作为三级气液混合室123的引射流体，并通过第三液体出口123.2喷出，三级混合室123的外侧设有第三气体入口123.1，经三级混合室123形成第三级引射混合后，通过底部的喷射口123.3连接喷嘴27后喷出。

与实施例1不同之处是：每一级的气液混合室的腔体由气体通道a、收缩段b、圆柱段c、扩张段d组成；在气液混合室的圆周上均匀交错分布多个气体通道，本实施例以8个为例，气体通道与中心轴线夹角不超过15度，可实现气体更容易与液体混合均匀；收缩段b采用流线型结构，可以降低液体能量损耗，且收缩设计可以实现流速增大、压力降低的目的，在气液相交处便于高压气体被引射到液体中；扩张段d可降低气液两相流在后续管段中的能量损失，也便于在圆柱段c形成的气液混合流在此处混合更充分，气体通道的入口设置在圆柱段，有利于气体顺利与液体混合。

实施例3，本发明提到的气液两相射流油管外表面清洗实验装置，与实施例2不同之处是：每一级的气液混合室的腔体由气体通道a、收缩段b、圆柱段c、扩张段d组成；在气液混合室的圆周上均匀交错分布多个气体通道，且位于不同的水平方向交错设置，这样可以使气液混合更充分。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种气液两相射流油管外表面清洗实验装置，其特征是：包括螺杆空压机（1）、液压工作站（2）、液控二位三通阀（3）、储气罐（4）、备用储气罐（5）、液控单向阀（6）、精密气体过滤器（7）、压力传感器（8）、涡街流量计（9）、三级气液混合器（12）、涡轮流量计（13）、高压螺杆泵（14）、自动离心过滤器（15）、储水罐（16）、离心转轴（17）、旋转传动轴（20）、传动轴套（21）、弹性摩擦层（22）、传送支架（24）、联动滚轴（25）、传动滚轴（26）、喷嘴（27）、滚轮（28）、油管支撑架（29）、支撑板（30）、主动轴（37）、旋转伺服电机（38）、气体高压管线（39）、液体高压管线（40），

螺杆空压机（1）的出口通过液压工作站（2）控制液控二位三通阀（3），液控二位三通阀（3）连接储气罐（4）和备用储气罐（5），所述储气罐（4）和备用储气罐（5）的出气口分别通过液控单向阀（6）连接精密气体过滤器（7），精密气体过滤器（7）通过气体高压管线（39）连接到三级气液混合器（12）；

储水罐（16）的出口连接到自动离心过滤器（15），自动离心过滤器（15）通过离心转轴（17）带动旋转，自动离心过滤器（15）的输出端连接到高压螺杆泵（14），高压螺杆泵（14）的输出端通过液体高压管线（40）连接到三级气液混合器（12），与气体混合；所述离心转轴（17）通过旋转伺服电机（38）和主动轴（37）带动旋转；

三级气液混合器（12）的下端设有喷嘴（27），气液两相射流到待清洗油管（23）的外表面，所述待清洗油管（23）安装在两个滚轮（28）的上方，滚轮（28）通过油管支撑架（29）安装在支撑板（30）上，且两个滚轮（28）中间下方安装旋转传动轴（20）、传动轴套（21）、弹性摩擦层（22），所述旋转传动轴（20）的外壁设有传动轴套（21），传动轴套（21）的外壁设有弹性摩擦层（22），旋转传动轴（20）带动待清洗油管（23）旋转，在传送支架（24）上设有多个传动滚轴（26），带动待清洗油管（23）前后移动。

2.根据权利要求1所述的气液两相射流油管外表面清洗实验装置，其特征是：所述的传动滚轴（26）通过联动滚轴（25）连接，且外侧的传动滚轴通过第三锥齿轮（33）和第四锥齿轮（34）啮合，并通过主动轴（37）连接到旋转伺服电机（38）。

3.根据权利要求1所述的气液两相射流油管外表面清洗实验装置，其特征是：所述的三级气液混合器（12）包括一级气液混合室（121）、二级气液混合室（122）、三级气液混合室（123），将三个气液混合室进行串联，使一级气液混合室（121）内初步混合的两相流作为二级气液混合室（122）的引射流体，与气体经二级混合室（122）混合后的气液两相流作为三级气液混合室（123）的引射流体，经第三级混合室（123）内喷嘴加速后再次喷射进行引射，形成三级引射混合。

4.根据权利要求1所述的气液两相射流油管外表面清洗实验装置，其特征是：所述的精密气体过滤器（7）与三级气液混合器（12）之间设有压力传感器（8）和涡街流量计（9），在涡轮流量计（13）与三级气液混合器（12）之间设有压力传感器（8）和涡轮流量计（13）；且所述涡街流量计（9）和涡轮流量计（13）分别通过数据采集系统（10）连接到计算机（11）。

5.根据权利要求1所述的气液两相射流油管外表面清洗实验装置，其特征是：所述的旋转传动轴（20）通过第二锥齿轮（19）啮合第一锥齿轮（18），通过离心转轴（17）驱动旋转。

6.根据权利要求1所述的气液两相射流油管外表面清洗实验装置，其特征是：所述的液压工作站（2）包括液压油箱（2-1）、电动机（2-2）、液压泵（2-3）、阀块（2-4）、压力表（2-5），液压工作站布置在紧靠供气管路一侧，便于控制液控单向阀。

7.根据权利要求1所述的气液两相射流油管外表面清洗实验装置，其特征是：所述的传送支架（24）的外侧通过固定支架（31）安装高速摄像机（32），可以将待清洗油管的清洗过程记录下来并传送到计算机（11）中。

8.根据权利要求1、2或5所述的气液两相射流油管外表面清洗实验装置，其特征是：所述的主动轴（37）通过第六锥齿轮（36）与第五锥齿轮（35）啮合，带动第五锥齿轮（35）旋转，进而使主动轴（37）带动离心转轴（17）旋转。

9.一种如权利要求1-7中任一项所述气液两相射流油管外表面清洗实验装置的使用方法，其特征是包括以下过程：

首先，气体经螺杆空压机（1）压缩后，通过由液压工作站（2）控制的液控二位三通阀（3）进入储气罐（4）或备用储气罐（5）储存，后经液控单向阀（6）进入精密气体过滤器（7），将气体中的残留杂质或细菌除去，经涡街流量计（9）计量流量后，进入三级气液混合器（12）；储水罐（16）中的水经自动离心过滤器（15）过滤后，可除去水中的杂质，后进入高压螺杆泵（14）增压，通过涡轮流量计（13）计量流量后进入三级气液混合器（12）与气体混合形成稳定的气液两相流，经过喷嘴（27）形成气液两相射流高速冲击待清洗油管（23）表面；

所述三级气液混合器（12）包括一级气液混合室（121）、二级气液混合室（122）、三级气液混合室（123），将三个气液混合室进行串联，使一级气液混合室（121）内初步混合的两相流作为二级气液混合室（122）的引射流体，与气体经二级混合室（122）混合后的气液两相流作为三级气液混合室（123）的引射流体，经第三级混合室（123）内喷嘴加速后再次喷射进行引射，形成三级引射混合；待清洗油管（23）用左右对称的油管支撑机构支撑，支撑机构包括前后对称放置的两个滚轮（28）、油管支撑架（29）和支撑板（30），支撑机构可起到稳定油管的作用，又便于油管的旋转；

其次，启动旋转伺服电机（38），电机带动主动轴（37）旋转，主动轴（37）带动第六锥齿轮（36）、第四锥齿轮（34）旋转，第六锥齿轮（36）与第五锥齿轮（35）啮合，带动第五锥齿轮（35）旋转，第四锥齿轮（34）与第三锥齿轮（33）啮合，带动第三锥齿轮（33）旋转；第五锥齿轮（35）旋转，带动第一锥齿轮（18）与离心转轴（17）旋转，离心转轴（17）带动自动离心过滤器（15）工作；第一锥齿轮（18）与第二锥齿轮（19）啮合，带动第二锥齿轮（19）旋转，第二锥齿轮（19）带动油管旋转机构旋转；

所述油管旋转机构包括旋转传动轴（20）、传动轴套（21）、弹性摩擦层（22），旋转传动轴（20）上固定有传动轴套（21），传动轴套（21）外侧壁上固定有弹性摩擦层（22），弹性摩擦层（22）紧贴待清洗油管（23）的底面，旋转传动轴（20）旋转时会带动传动轴套（21）转动，从而带动传动轴套（21）外侧壁上的弹性摩擦层（22）转动，可以带动待清洗油管（23）旋转；前后对称分布两个传送支架（24），传送支架（24）上转动连接有四个传动滚轴（26），所述传动滚轴（26）贯穿传送支架（24）并均匀分布，传动滚轴（26）中部均固接有联动滚轴（25），第三锥齿轮（33）旋转带动联动滚轴（25）转动，联动滚轴（25）带动传动滚轴（26）转动，从而带动待清洗油管（23）移动；

另外，高速摄像机（32）用固定支架（31）固定在所述传送支架（24）上，可以将油管清洗过程清晰地记录下来并传送到计算机（11）中。

10.一种如权利要求1-7中任一项所述气液两相射流油管外表面清洗实验装置的操作方法，其特征是包括以下过程：

第一步：打开数据采集系统（10）、开启计算机（11）、打开高速摄像机（32）图像采集软件、打开信号显示界面、关闭气液管路上各个阀门；

第二步：开启液压工作站（2）、打开液控二位三通阀（3）连通储气罐（4）、启动螺杆空压机（1）、打开气液管路上的阀门连通管路；

第三步：开启旋转伺服电机（38）、观测计算机（11）显示的转速大小、将电机转速调节至设计值；

第四步：开启高压螺杆泵（14）、观察计算机（11）显示的气路和液路压力、流量数据，将压力、流量调至设计大小；

第五步：螺杆空压机（1）将气体压缩后在储气罐（4）中储存、经精密气体过滤器（7）过滤后经气体高压管线（39）进入三级气液混合器（12）、储水罐（4）中的水经自动离心过滤器（15）后进入高压螺杆泵（14）、通过液体高压管线（40）进入三级气液混合器（12）与气体形成稳定的气液两相流、经过喷嘴（27）喷出后高速喷射待清洗油管（23）外表面、旋转伺服电机（38）带动齿轮结构旋转、传送、实现气液两相射流油管外表面自动清洗、计算机（11）同时记录压力、流量数据、高速摄像机（32）拍摄油管清洗过程并传输至计算机（11）；

第六步：实验结束后、关闭高压螺杆泵（14）、关闭螺杆空压机（1）、关闭旋转伺服电机（38）、关闭液压工作站（2）、关闭高速摄像机并保存图像、保存整理实验数据、清洗实验装置各部件。

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