一种入口无扰动的多级多相混输泵可视化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种入口无扰动的多级多相混输泵可视化装置，该装置能够实现对混输泵入口气液流型，相参数无干扰地可视化观察及测量。具体特征在于，该装置采用轴向进口，径向出口的结构布置，入口可视段管径与叶轮入口直径相同，保证流动连续且无干扰。加装光路补偿水套，减小管壁光路折射影响。可视段内布置双环电导探针能反映相含率的实时变化。多级泵每级由叶轮和扩压器串联组成，级间通过法兰连接便于拆卸。对向布置光源和高速相机，直观准确获得入口气液流动图像。本实用新型专利技术提出的这种多级多相混输泵可视化装置，能有效实现混输泵入口流动无干扰可视化观察和相参数测量，各连接部件能适应频繁拆装更换，应用十分灵活。应用十分灵活。应用十分灵活。

【技术实现步骤摘要】
一种入口无扰动的多级多相混输泵可视化装置


[0001]本技术属于流体机械与石油工程多相流交叉
，具体涉及混输增压过程中多相混输泵流动可视化的装置，特别涉及到一种入口无扰动的多级多相混输泵可视化装置与。

技术介绍

[0002]随着油气资源开采逐渐向深海进行，水深逐渐增加，管线长度逐渐增长，引起混输管线内多相流体流动阻力大幅增加，导致油气产量降低。为有效提高油气采输产量，常常在混输管线上加装多相混输泵对油气水多相流体同时增压。应用多相混输泵在提高油气产量、改善中老油田及边际油田经济性等方面发挥明显优势。然而，混输泵实际应用现场气液流量范围跨度较大，管内会出现多种复杂气液流型结构，引发混输泵多相增压的不稳定。同时，混输泵增压能力容易随油气产量波动产生较大压力波动，影响混输泵稳定运行。因此，准确揭示管内气液流动状态对多相混输泵增压特性的影响，对于实际生产过程和研究变得尤为重要。
[0003]目前，对于多相混输泵的研究和技术应用还主要停留在外部增压特性的认知层面。诸多学者通过改变入口气液相参数、运行参数等工况，进而总结不同宏观参数对混输泵多相增压特性影响的稳态规律。受限于结构设计，关于不同入口气液流型对混输泵运行中的非稳态特性评估缺乏有效的研究技术和观测手段。对于实际管内均匀泡状流和间歇流等流型对两相增压特性的瞬态影响缺乏定性定量的认识。对混输泵入口气液流动无扰动的研究和相关技术未见有正式报道。因此，准确确定入口气液条件对混输泵的定性定量影响，保持混输泵在高效稳定增压区间运行，对保障油气混输管线的安全及提高油气产量与经济效益，具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种入口无扰动的多级多相混输泵可视化装置。该装置采用多级混输泵级间法兰连接，并通过轴向进口、径向出口布置方式，在入口加装可视化段和电导探针，保持可视段、探针和叶轮入口内径相同，实现对混输泵入口气液流型无干扰准确观察与测量。该装置结构简单，对入口流动无扰动，适应频繁拆卸，在应用中十分灵活。
[0005]为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种入口无扰动的多级多相混输泵可视化装置，包括依次连接的入口可视段，第一级扩压器，第二级扩压器，第三级扩压器，出口弯管和轴承箱等主要部分。光路补偿水套，双环电导探针和摩擦环安装在入口可视段管路结构段上。第一、二、三级叶轮，上式轴承，连接轴套，下式轴承串联固定在轴上，随轴同步转动。轴承箱，第一级扩压器和第三级扩压器通过螺栓水平安装在焊接底座上。集装式机械密封位于出口弯管与轴承箱之间，一对角接触球轴承对向布置在轴承箱内。补光光源，高速相机水平布置在光路补偿水套两侧。
[0007]进一步地，入口可视段与第一、二、三级扩压器，出口弯管段和轴承箱依次通过法
兰轴向连接，O型圈和紧固件实现密封，止口配合保证同轴度。
[0008]进一步地，入口可视段内径与叶轮入口直径相同，轴向进口，弯管径向出口。入口可视段与摩擦环螺丝紧固连接，第一级叶轮与摩擦环间隙配合。
[0009]进一步地，每一级结构轴向按照叶轮，下式轴承，连接轴套的布置顺序逐级串联，随轴高速旋转。上式轴承过盈配合安装在扩压器内，二者相对静止。
[0010]进一步地，光路补偿水套位于入口可视段管路外侧，内部填充去离子水。一对双环电导探针对称内嵌于光路补偿水套两侧。入口可视段与双环电导探针内径相同，探针与可视段电气绝缘。
[0011]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0012]本技术在不改变混输泵水力特性基础上，通过优化进出口布置方式和级间连接方式，实现入口气液流型无扰动可视化的测量与观察。结合电导探针，对均匀泡状流、段塞流等常见流型进行相参数的准确测量，能够深入揭示入口气液流型对混输泵两相增压的非稳态影响规律。本技术入口流动无扰动的多级混输泵可视化装置具有以下优点。首先，本技术通过水平轴向进口，弯管径向出口的进出口结构，减小进出口的流动阻力和扰动，便于在第一级叶轮前段加装可视段，进行气液流型相界面的可视化观察和测量；其次，双环电导探针与可视段一体化安装，高速相机拍摄与双环电导探针采集依靠同步器触发，同步进行信号及图像记录。结合可视化图像与双环探针持液率测量结果，互为补充，定性和定量上确定入口气液两相流型结构参数。再次，可视化管道外加装光路补偿水套，减小光路折射的影响；最后，级间通过法兰进行连接及密封，配合面采用止口配合保持同轴度，易于频繁拆装更换内部零件，在应用中十分灵活，可重复性强。
附图说明
[0013]图1是本技术一种入口无扰动的多级多相混输泵可视化装置图
[0014]图2是采用该可视化装置获得均匀泡状流图像
[0015]图3是采用该可视化装置获得入口段塞流图像
[0016]图4是不同流型下双环电极探针电压变化及幅频特性曲线
[0017]其中(a)是通过本技术的装置获得的泡状流探针电压信号变化曲线，(b)是泡状流入口探针信号幅频特性，(c)是获得的段塞流探针电压信号变化曲线，(d)是段塞流入口探针信号幅频特性。
[0018]图5是采用装置获得三级混输泵级间压力变化特性
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术作进一步详细描述：
[0020]参见图1，本技术的一种入口流动无扰动的多级多相混输泵可视化装置，沿轴向流动方向依次为入口可视段1，第一、二、三级扩压器7,9,11，出口弯管12和轴承箱14，各个部件之间通过法兰连接，止口配合，O型圈密封。第一、二、三级叶轮6,8,10依靠连接轴套19和下式轴承20进行轴向定位。入口可视段1采用高透光有机材料，透明管外侧布置方形光路补偿水套2，内部填充去离子水，减少圆管对光路的折射。光路补偿水套2 与第一级叶轮6入口之间安装黄铜材质双环电导探针4，实时测量入口持液率参数。补光光源3和高速相机
23水平对向布置，光路由补光光源3经过入口可视段1进入高速相机 23成像，二者连线与入口可视段1垂直。此外，双环电导探针4和高速相机23采用同步器触发，保持测量准确性。入口可视段1与双环电导探针4和叶轮进口三者内径相同，管径一致保证对入口气液流型无任何干扰。
[0021]本技术的创新方法主要体现在，通过轴向进口，弯管径向出口的进出口结构，减小流动损失，保证入口对气液流体无扰动，便于在第一级叶轮6前段加装入口可视段1；其次，该装置采用级间法兰连接，不影响水力特性，双环电导探针4与入口可视段1一体化安装，高速相机23与双环电导探针4采集同步触发进行图像记录及信号采集，互为补充。各主要部件法兰连接及密封，易于频繁拆装，应用灵活。
[0022]本技术基于上述装置，给出以下实施例：
[0023]实施例1：入口泡状流和段塞流界面可视化捕捉
[0024]本实施例将叙述对不同入口气液流型相界面特征的可视化捕捉，并进行详细描述，具体实施如下：
[0025]实施例条件：多级多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种入口无扰动的多级多相混输泵可视化装置，其特征在于，主要部分包括依次连接的入口可视段(1)，第一级扩压器(7)，第二级扩压器(9)，第三级扩压器(11)，出口弯管(12)和轴承箱(14)，光路补偿水套(2)，双环电导探针(4)和摩擦环(5)安装在入口可视段(1)管路结构上，第一、二、三级叶轮(6，8，10)，长轴套(17)，连接轴套(19)，下式轴承(20)串联固定在轴(16)上，随轴(16)同步转动，轴承箱(14)，第一级扩压器(7)和第三级扩压器(11)通过螺栓水平安装在底座(21)上，集装式机械密封(13)位于出口弯管(12)与轴承箱(14)之间，一对角接触球轴承(15)对向布置在轴承箱(14)内，补光光源(3)，高速相机(23)水平布置在光路补偿水套(2)两侧，双环电导探针(4)信号接入转换电路(22)，并与高速相机(23)一同接入数据采集系统(24)。2.根据权利要求1所述的一种入口无扰动的多级多相混输泵可视化装置，其特征在于，入口可视段(1)与第一、二、三级扩压器(7，9，11)，出口弯管(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭烈锦，常亮，杨晨宇，徐强，苏筱斌，张雪梅，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：