本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置
本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有关于多相流冲蚀磨损装置研究的不足，本技术的目的在于提供一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损试验装置，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，本技术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联合试验装置，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。为了达到上述技术目的，本技术采用的技术方案是：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。本技术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，磁力驱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，氮本文档来自技高网...
【技术保护点】
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；/n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；/n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)。/n...
【技术特征摘要】
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(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：偶国富，龚程程，张绍良，李强，杨涛，刘骁飞，金浩哲，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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