【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及属于浆体特性检测，尤其是涉及一种浆体流变特性检测装置及测试方法。
技术介绍
1、浆体流变特性作为浆体的基础核心数据，其对管道的设计、计算及设备选型具有重要影响，独立且精确的粘度测量能力是从事浆体管道行业的必备条件。
2、目前，测量浆体流变特性的仪器主要有同轴圆筒旋转式流变仪和立管式流变仪，但无论是同轴圆筒旋转式流变仪还是立管式流变仪，用于进行浆体流变试验时，都必须保持浆体稳定均匀，没有固、液分选现象。当浆体浓度较低或粗颗粒含量较多时，浆体分选现象加剧，对粘度测量造成了极大的困扰。
3、转筒式粘度计目前还没有有效措施可以克服在试验中固、液两相可能产生的分选现象，目前测量浆体流变特性的仪器自动化程度较低，操作流程复杂，造成了资源的严重浪费。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种浆体流变特性检测装置及测试方法，其结构简单，操作方便，可快速浆体的流变参数。
2、本专利技术提供的技术方案：一种浆体流变特性检测装置，包括储浆罐和与储浆罐连接的空压机，所述储浆罐内部连通有竖直安装的测试管路，测试管路的上端设置有第一缓冲罐，第一缓冲罐的下端设置有第二缓冲罐，所述测试管路上设置有流量计，第二缓冲罐的底部设置有质量传感器，第二缓冲罐上配套设置有液位计，所述储浆罐上设有电动搅拌器和压力传感器。
3、进一步的，所述空压机与储浆罐通过充气管路连接，所述充气管路上设置有电磁阀。
4、进一步的，所述储浆罐为双层夹套
5、进一步的，所述检测装置还包括上位机，所述流量计、质量传感器、液位计、温度传感器和压力传感器均与上位机连接并向上位机传送数据，所述上位机还与搅拌器、空压机和恒温水浴槽连接，分别控制其操作运行，所述电动搅拌器与质量传感器连锁控制，所述流量计与空压机连锁控制。
6、进一步的，所述测试管路采用不锈钢材质，测试管路内径大于浆体最大颗粒粒径的5倍以上，管路长度大于管径的200倍。
7、进一步的，所述第二缓冲罐的底部设置有回流管，回流管连接到储浆罐，所述储浆罐的顶部设置有用于输入浆体或者清水的进料口，底部设置有放料口，所述储浆罐、测试管路、第一缓冲罐和第二缓冲罐的整体外部设置有防护壳体。
8、本专利技术提供的另一技术方案：一种浆体流变特性检测装置的测试方法，包括如下步骤：
9、(1)通过进料口将提前配置好的浆体注入储浆罐中，控制储浆罐的恒温水浴槽将浆体温度调节至设定值，并同时打开电动搅拌器，调节转速，将储浆罐内的浆体搅拌均匀，进行一组试测，并对罐内浆体的均匀性进行校核；
10、(2)打开电磁阀，启动空压机，向储浆罐内通入压缩空气，将储浆罐内压力调整为设定值；
11、(3)打开测试管路阀门，使储浆罐内浆体在压力作用下通过测试管路，流入第一缓冲罐和第二缓冲罐内，上位机采集流量计、质量传感器、液位计、温度传感器和压力传感器的数据，通过压力调节阀进行泄压，采集不同压力下输送浆体后的传感器数据，得到多个压力点的测量数据，
12、流速
13、管壁切应力
14、剪切速率
15、式中：q—流量，m3/h；r—测试管路半径，m；δp—测试前后储浆罐内压差，pa；l—测试管长度，m；d—测试管路直径，m。然后以γ为横坐标，τw为纵坐标进行一元线性回归，直线的斜率为粘度系数η，直线截距即为倍的屈服应力τ0；
16、(4)完成测试后，通过压力调节阀将储浆罐内压力泄放，打开第二缓冲罐的后阀门，使缓冲罐内浆体在重力作用下流入储浆罐内，打开储浆罐放料阀，将已完成测试的浆体排出，关闭所有阀门；
17、(5)通过进料口口向储浆罐内注入清水，打开电动搅拌器，清水在电动搅拌器的带动下对储浆罐内壁进行清洗，清洗的废液由放料口排出，排空后，完成对储浆罐的清洗；
18、(6)通过进料口向储浆罐内注入清水，打开充气管路阀门，启动空压机，向储浆罐内通入压缩空气，打开测试管路阀门，清水在压力作用下通过测试管路及缓冲罐，完成对测试管路及缓冲罐的清洗，清洗后的废液由放料口排出，排空后，清洗工作结束。
19、进一步的，所述步骤(1)中将储浆罐内的浆体搅拌均匀后通过空压机将浆体输送至第二缓冲罐，
20、第二缓冲罐所设质量传感器及液位计可得到流出浆体的质量及体积，结合固体物料密度可得到测试管内浆体质量浓度，用于对罐内浆体的均匀性进行校核，当管内浆体质量浓度与配制的浆体质量浓度出现偏差时，系统自动加大电动搅拌器转速，保证浆体的均匀性，质量浓度换算公式如下：
21、浆体密度
22、管内浆体质量浓度
23、式中：ρk—浆体密度，kg/m3；m—流出浆体的质量，kg；δh—第二缓冲罐液位变化的高度，m；r—第二缓冲罐半径，m；cw—管内浆体质量浓度，％；ρs—固体物料密度，kg/m3；ρ—水的密度，kg/m3；
24、所述步骤(3)中液位计检测单位时间第二缓冲罐液位变化的高度，得到流出浆体的体积，换算为测试管内浆体流量，用于对流量计进行校核，保证结果的准确性，流量换算公式如下：
25、校核流量
26、式中：q—校核流量；δh—第二缓冲罐液位变化的高度；r—第二缓冲罐半径；t—浆体流出的时间，当校核流量与流量计测得的数据出现偏差时，以校核流量为准。
27、进一步的，浆体种类不限，其粒度分布0-3mm，质量浓度范围为0-60％，所述步骤(2)中压力设定值根据浆体的质量浓度进行设定，当浆体质量浓度分别为0-30％、30-40％、40-50％、50-60％时，初始压力分别对应为1.5kpa、1.7kpa、1.9kpa、2.1kpa。
28、进一步的，在测试过程中控制测试管路内流速为0-1m/s，不同压力点测试不应少于5个，泄压步长应固定为0.1-0.2kpa，在单个压力点测试前后，罐内压力应保持不变，测试前后压力变化超过0.05kpa，则此组测试作废，打开缓冲罐后阀门，使缓冲罐内浆体在重力作用下流入储浆罐内，重新进行此压力点测试。
29、本专利技术在使用过程中，能对罐内浆体的均匀性进行校核，当出现偏差时，系统可自动加大搅拌器转速，保证浆体的均匀性，有效解决浆体流变特性测试过程中固、液分选及自动化程度较低的问题。本专利技术将浆体流变特性测试模块及数据处理模块集于一体，有效提高了测量装置的集成度和自动化程度，从而简化操作流程，提高测量效率。本专利技术精确测试浆体流变特性与浆体浓度、温度、粒度组成等参数之间的关系，有效解决了浆体管道输送项目及各类工业浆体流变参数测试和评价问题。
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1.一种浆体流变特性检测装置，其特征在于：包括储浆罐(13)和与储浆罐(13)连接的空压机(2)，所述储浆罐(13)内部连通有竖直安装的测试管路(5)，测试管路(5)的上端设置有第一缓冲罐(7)，第一缓冲罐(7)的下端设置有第二缓冲罐(16)，所述测试管路(5)上设置有流量计(6)，第二缓冲罐(16)的底部设置有质量传感器(8)，第二缓冲罐(16)上配套设置有液位计(14)，所述储浆罐(13)上设有电动搅拌器(9)和压力传感器(11)。
2.根据权利要求1所述的浆体流变特性检测装置，其特征在于：所述空压机(2)与储浆罐(13)通过充气管路(4)连接，所述充气管路(4)上设置有电磁阀(3)。
3.根据权利要求1所述的浆体流变特性检测装置，其特征在于：所述储浆罐(13)为双层夹套类型，外接恒温水浴槽，恒温水浴槽内设置有温度传感器，所述储浆罐(13)上设置有压力调节阀。
4.根据权利要求3所述的浆体流变特性检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括上位机(1)，所述流量计(6)、质量传感器(8)、液位计(14)、温度传感器和压力传感器(11)均与上位机
5.根据权利要求1所述的浆体流变特性检测装置，其特征在于：所述测试管路(5)采用不锈钢材质，测试管路内径大于浆体最大颗粒粒径的5倍以上，管路长度大于管径的200倍。
6.根据权利要求1所述的浆体流变特性检测装置，其特征在于：所述第二缓冲罐(16)的底部设置有回流管，回流管连接到储浆罐(13)，所述储浆罐(13)的顶部设置有用于输入浆体或者清水的进料口，与进料管路(10)连接，底部设置有放料口(12)，所述储浆罐(13)、测试管路(5)、第一缓冲罐(7)和第二缓冲罐(16)的整体外部设置有防护壳体(15)。
7.一种浆体流变特性检测装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的浆体流变特性检测装置的测试方法，其特征在于，所述步骤(1)中将储浆罐内的浆体搅拌均匀后通过空压机将浆体输送至第二缓冲罐，
9.根据权利要求7所述的浆体流变特性检测装置的测试方法，其特征在于，浆体种类不限，其粒度分布0-3mm，质量浓度范围为0-60％，所述步骤(2)中压力设定值根据浆体的质量浓度进行设定，当浆体质量浓度分别为0-30％、30-40％、40-50％、50-60％时，初始压力分别对应为1.5kPa、1.7kPa、1.9kPa、2.1kPa，所述步骤(3)中通过上位机的内置软件对采集的数据进行处理，并进行图形绘制，得到浆体的屈服应力、粘度系数及流变特性曲线，完成测试。
10.根据权利要求7所述的浆体流变特性检测装置的测试方法，其特征在于，在测试过程中控制测试管路内流速为0-1m/s，不同压力点测试不应少于5个，泄压步长应固定为0.1-0.2kPa，在单个压力点测试前后，罐内压力应保持不变，测试前后压力变化超过0.05kPa，则此组测试作废，打开缓冲罐后阀门，使缓冲罐内浆体在重力作用下流入储浆罐内，重新进行此压力点测试。
...【技术特征摘要】
1.一种浆体流变特性检测装置，其特征在于：包括储浆罐(13)和与储浆罐(13)连接的空压机(2)，所述储浆罐(13)内部连通有竖直安装的测试管路(5)，测试管路(5)的上端设置有第一缓冲罐(7)，第一缓冲罐(7)的下端设置有第二缓冲罐(16)，所述测试管路(5)上设置有流量计(6)，第二缓冲罐(16)的底部设置有质量传感器(8)，第二缓冲罐(16)上配套设置有液位计(14)，所述储浆罐(13)上设有电动搅拌器(9)和压力传感器(11)。
2.根据权利要求1所述的浆体流变特性检测装置，其特征在于：所述空压机(2)与储浆罐(13)通过充气管路(4)连接，所述充气管路(4)上设置有电磁阀(3)。
3.根据权利要求1所述的浆体流变特性检测装置，其特征在于：所述储浆罐(13)为双层夹套类型，外接恒温水浴槽，恒温水浴槽内设置有温度传感器，所述储浆罐(13)上设置有压力调节阀。
4.根据权利要求3所述的浆体流变特性检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括上位机(1)，所述流量计(6)、质量传感器(8)、液位计(14)、温度传感器和压力传感器(11)均与上位机(1)连接并向上位机(1)传送数据，所述上位机(1)还与电动搅拌器(9)、空压机(2)和恒温水浴槽连接，分别控制其操作运行，所述电动搅拌器(9)与质量传感器(8)连锁控制，所述流量计(6)与空压机(2)连锁控制。
5.根据权利要求1所述的浆体流变特性检测装置，其特征在于：所述测试管路(5)采用不锈钢材质，测试管路内径大于浆体最大颗粒粒径的5倍以上，管路长度大于管径的200倍。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿鹏岳，路云，田达理，王中慧，李杨全，常乐，
申请(专利权)人：中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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