高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，包括混水箱，混水箱出口端通过管道依次连通有隔膜泵、稳压罐、流量计和磨蚀机，磨蚀机的入口端接旁路管道后再与磨蚀机的出口管道通过共同的回流管道连通至混水箱，隔膜泵的入口管道上连通有冲洗单元。本发明专利技术还公开了高浓度泥沙多功能磨蚀实验方法。本发明专利技术每次拆机检测时系统按照原运行工况切至磨蚀机旁路运行，高泥沙条件运行时可以不停机，防止堵塞泵阀和管路引起的爆管风险，并减少了后序实验工况的调整时间；可以在高浓度泥沙磨蚀实验条件下保证系统安全稳定测试，不出现泥沙沉积引起的爆管和电机过载损坏，从而实现在高浓度泥沙工况下系统的安全运行，并能够最大程度减少实验误差。差。差。

【技术实现步骤摘要】
高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置及实验方法


[0001]本专利技术属于水力机械泥沙磨蚀
，具体涉及一种高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置。本专利技术还涉及一种高浓度泥沙多功能磨蚀实验方法。

技术介绍

[0002]水力机械广泛应用于水力发电、灌溉、化工及石油等众多领域。水轮机在运转过程中不可避免的会出现空蚀、磨损以及二者的联合作用即磨蚀等问题。空蚀是指在水力机械运行过程中，由于局部压力低于饱和蒸汽压力而析出空泡，空泡脱落后向高压区移动，在边壁及叶轮处发生溃灭，从而对水利机械造成破坏。磨损主要是由于在水力机械运转过程中，含有泥沙、金属杂质等硬质颗粒的水或其他介质对过流部件产生冲击造成材料疲劳磨损脱落，从而造成过流能力减小，效率下降。磨蚀是指在水力机械运行过程中，空蚀、磨损以及二者的联合作用对其过流部件造成的损坏，给水力机械运行的安全性、可靠性和经济性带来的挑战。
[0003]对水轮机而言，由于含沙水流的长期冲蚀和磨损，造成水轮机过流表面以及水工建筑表面的严重破坏，严重影响水轮机的性能，导致水轮机的工作效率下降甚至停机等风险。另外，含沙水流的磨损，空蚀和磨蚀对泵的危害也相当大。介质中所含的泥沙、金属杂质以及硬质颗粒会造成泵的严重损坏，导致叶片减短、叶轮直径变小、漏水量增大，从而引起水泵性能曲线的改变，使水泵工作点向左偏移，出水量减小效率下降，空蚀性能参数下降进一步造成更为严重的磨蚀破坏。因此，进行相关磨损、空蚀及磨蚀实验研究对于水力机械在运行过程中防护具有重大指导意义。
[0004]目前针对水力机械的空蚀、冲击磨损及磨蚀的研究尚不完善，特别是对其破坏机理的研究还相对欠缺。在现有的研究技术中，相关人员设计了一种旋转喷射磨蚀综合实验装置，该装置既能够分别进行空蚀实验和磨损实验又能够进行二者联合作用的实验。但该装置尚存在一些问题，容易造成较大误差，有待改善。对于旋转喷射磨蚀综合实验装置存在的问题。首先，目前的装置难以进行高含沙量的磨损和磨蚀实验，高含沙量实验过程中需要更换磨蚀试件而停机，当系统停止运转对实验样品称重和形貌观测的时间段中，水箱底部和管路的泥沙将沉积在实验系统中，特别是在泵、阀门和流量计中，将导致系统的重启困难，严重时会导致泵阀损坏和系统爆管。其次，在观察试件时由于需要定期拆卸转盘室更换磨蚀试件，重新启动后管路和水箱内泥沙分布不均匀重新调整到实验工况耗时长，不均匀的泥沙冲击试样导致磨蚀实验结果不准确。单个工况所有测试结束后需要将实验系统内所有水沙排出，由于系统各部件布置高程的问题，包括转盘室在内的整个系统仍会残余部分沙料及水，下次实验配比泥沙时会对泥沙浓度造成误差。泥沙磨蚀实验需要控制实验温度，现有磨蚀实验装置都是在泥沙水箱布置冷却水管路控温，但实验过程中的主要温升部位位于泥沙增压泵位置，在泥沙进入磨蚀机的温度没有准确控制，磨蚀实验装置才是严格控制温度区域。现有泥沙实验装置实验结束后，泥沙的缺乏对沙料的回收处理，直接外排造成沙料的浪费和实验室排水系统的污染。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，解决了高浓度泥沙实验中存在的易堵管、启动困难的问题，并提高了磨蚀实验装置的测试精度。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种高浓度泥沙多功能磨蚀实验方法。
[0007]本专利技术所采用的第一种技术方案是：高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，包括混水箱，混水箱出口端通过管道依次连通有隔膜泵、稳压罐、流量计和磨蚀机，磨蚀机的入口端接旁路管道后再与磨蚀机的出口管道通过共同的回流管道连通至混水箱，隔膜泵的入口管道上连通有冲洗单元。
[0008]本专利技术第一种技术方案的特点还在于，
[0009]冲洗单元包括清水箱，清水箱的出口端通过清水管道连通至混水箱与隔膜泵之间的连通管道上，清水管道上设置有第七电动阀，清水管道与混水箱之间的连通管道上设置有第一电动阀。
[0010]清水箱的入口端与回流管道之间设置有回水单元，回水单元包括回水箱，回水箱的进口端通过放水管道连通至回流管道，放水管道上设置有第八电动阀，回流管道上位于放水管道与混水箱之间的连通管道上设置有第五电动阀，回水箱的出口端通过回水管道连通至清水箱入口端，回水管道上设置有第九电动阀和靠近回水箱的回水泵，回水管道上位于第九电动阀和回水泵之间的位置通过支路管道连通至混水箱，支路管道上设置有第二十三电动阀。
[0011]回水箱为漏斗形，回水箱内设置有水平的浮板，回水管道与回水箱连通的一端向下穿出浮板并与之固定，回水箱底端设置有第二十一电动阀。
[0012]混水箱与清水箱上分别通过管道连通有补水管道，混水箱与补水管道的连通管道上设置有第十八电动阀，清水箱与补水管道的连通管道上设置有第十七电动阀；清水箱的底端和混水箱的底端分别通过管道共同连通有回收箱，清水箱与回收箱的连通管道上设置有第十五电动阀，混水箱与回收箱的连通管道上设置有第十六电动阀。
[0013]隔膜泵的入口端、稳压罐的入口端和磨蚀机的入口端通过管道共同连通有压缩空气单元，压缩空气单元包括空气压缩机，空气压缩机与隔膜泵入口端的连通管道上设置有第十二电动阀；空气压缩机与稳压罐口端的连通管道上设置有第十电动阀，稳压罐上连通有第一压力表；空气压缩机与磨蚀机入口端的连通管道上设置有第十三电动阀，磨蚀机的入口管道上位于其与空气压缩机的连通管道和旁路管道之间的位置设置有第三电动阀，旁路管道上设置有第六电动阀，磨蚀机的出口端位于其与回流管道之间的位置通过吹扫管道连通至混水箱，吹扫管道上设置有第十四电动阀，磨蚀机的出口管道上位于吹扫管道与回流管道之间的位置设置有第四电动阀。
[0014]磨蚀机的入口管道上设置有冷却单元，冷却单元包括换热器，换热器的入口端通过管道依次连通有电动三通阀门、冷却水泵和恒温箱，换热器的出口端通过管道连通位于混水箱内的冷却水管后再连通至恒温箱的入口端，电动三通阀门还通过管道连通至换热器出口端与冷却水管之间的管道。
[0015]混水箱的顶部连通有真空泵、第二压力表和排空阀，混水箱内设置有搅拌器。
[0016]磨蚀机包括磨蚀盘，磨蚀盘内通过凹槽卡接有试件，磨蚀盘上密封设置有端盖，端盖的中心外连通磨蚀机的入口管道，端盖的一侧外连通磨蚀机的出口管道，端盖上设置有
第三压力表和温度表，磨蚀盘外同轴连接有变频电机。
[0017]本专利技术所采用的第二种技术方案是：高浓度泥沙多功能磨蚀实验方法，采用上述的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，实验方法包括以下步骤：
[0018]步骤1、向混水箱内倒入泥沙，打开排空阀，打开第十八电动阀向混水箱内注水至设定容积后关闭，关闭排空阀；打开搅拌器使泥沙和水混合均匀得到泥沙水，之后依次打开第一电动阀、隔膜泵、第三电动阀、变频电机、第四电动阀和第五电动阀，使泥沙水由混水箱经第一电动阀进入隔膜泵，再从隔膜泵依次流经稳压罐和流量计，最后经第三电动阀进入磨蚀机，在磨蚀机内磨蚀后排出，再依次经磨蚀机出口管道上的第四电动阀和回流管道返回至混水箱；
[0019]步骤2、通过温度表测定磨蚀机入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，其特征在于，包括混水箱(2)，混水箱(2)出口端通过管道依次连通有隔膜泵(5)、稳压罐(6)、流量计(8)和磨蚀机(12)，磨蚀机(12)的入口端接旁路管道后再与磨蚀机(12)的出口管道通过共同的回流管道连通至混水箱(2)，隔膜泵(5)的入口管道上连通有冲洗单元。2.如权利要求1所述的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，其特征在于，所述冲洗单元包括清水箱(1)，清水箱(1)的出口端通过清水管道连通至混水箱(2)与隔膜泵(5)之间的连通管道上，清水管道上设置有第七电动阀(30)，清水管道与混水箱(2)之间的连通管道上设置有第一电动阀(24)。3.如权利要求2所述的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，其特征在于，所述清水箱(1)的入口端与回流管道之间设置有回水单元，回水单元包括回水箱(14)，回水箱(14)的进口端通过放水管道连通至回流管道，放水管道上设置有第八电动阀(31)，回流管道上位于放水管道与混水箱(2)之间的连通管道上设置有第五电动阀(28)，回水箱(14)的出口端通过回水管道连通至清水箱(1)入口端，回水管道上设置有第九电动阀(32)和靠近回水箱(14)的回水泵(17)，回水管道上位于第九电动阀(32)和回水泵(17)之间的位置通过支路管道连通至混水箱(2)，支路管道上设置有第二十三电动阀(46)。4.如权利要求3所述的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，其特征在于，所述回水箱(14)为漏斗形，回水箱(14)内设置有水平的浮板(15)，回水管道与回水箱(14)连通的一端向下穿出浮板(15)并与之固定，回水箱(14)底端设置有第二十一电动阀(44)。5.如权利要求2所述的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，其特征在于，所述混水箱(2)与清水箱(1)上分别通过管道连通有补水管道，混水箱(2)与补水管道的连通管道上设置有第十八电动阀(41)，清水箱(1)与补水管道的连通管道上设置有第十七电动阀(40)；清水箱(1)的底端和混水箱(2)的底端分别通过管道共同连通有回收箱(16)，清水箱(1)与回收箱(16)的连通管道上设置有第十五电动阀(38)，混水箱(2)与回收箱(16)的连通管道上设置有第十六电动阀(39)。6.如权利要求1所述的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，其特征在于，所述隔膜泵(5)的入口端、稳压罐(6)的入口端和磨蚀机(12)的入口端通过管道共同连通有压缩空气单元，压缩空气单元包括空气压缩机(7)，空气压缩机(7)与隔膜泵(5)入口端的连通管道上设置有第十二电动阀(35)；空气压缩机(7)与稳压罐(6)入口端的连通管道上设置有第十电动阀(33)，稳压罐(6)上连通有第一压力表(20)；空气压缩机(7)与磨蚀机(12)入口端的连通管道上设置有第十三电动阀(36)，磨蚀机(12)的入口管道上位于其与空气压缩机(7)的连通管道和旁路管道之间的位置设置有第三电动阀(26)，旁路管道上设置有第六电动阀(29)，磨蚀机(12)的出口端位于其与回流管道之间的位置通过吹扫管道连通至混水箱(2)，吹扫管道上设置有第十四电动阀(37)，磨蚀机(12)的出口管道上位于吹扫管道与回流管道之间的位置设置有第四电动阀(27)。7.如权利要求1所述的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，其特征在于，所述磨蚀机(12)的入口管道上设置有冷却单元，冷却单元包括换热器(11)，换热器(11)的入口端通过管道依次连通有电动三通阀门(10)、冷却水泵(9)和恒温箱(4)，换热器(11)的出口端通过管道连通位于混水箱(2)内的冷却水管(23)后再连通至恒温箱(4)的入口端，电动三通阀门(10)还通过管道连通至换热器(11)出口端与冷却水管(23)之间的管道。
8.如权利要求1所述的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，其特征在于，所述混水箱(2)的顶部连通有真空泵(18)、第二压力表(19)和排空阀(45)，混水箱(2)内设置有搅拌器(3)。9.如权利要求1所述的高浓度泥沙多功能磨蚀实验装置，其特征在于，所述磨蚀机(12)包括磨蚀盘(121)，磨蚀盘(121)内通过凹槽(122)卡接有试件，磨蚀盘(121)上密封设置有端盖(123)，端盖(123)的中心外连通磨蚀机(12)的入口管道，端盖(123)的一侧外连通磨蚀机(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李少宜，郭鹏程，杨俊峰，孙帅辉，吴迪，孙龙刚，陈梦，李萌，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：