基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕環道實驗裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕環道實驗裝置，屬于氣固兩相沖蝕試驗技術領域，包括鼓風機、儲砂罐和電動加砂器、流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、計算機、直管段、回收管線、5個試驗彎頭；鼓風機連接直管段，直管段上依次安裝有流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器，然后在直管段管壁上方安裝電動加砂器，電動加砂器連接儲砂罐；直管段上依次連接5個試驗彎頭，然后通過回收管線連接回儲砂罐。本實用新型專利技術在試驗過程中可對氣田集輸系統包括的90°彎頭的水平流動向上、水平流動向下、水平流動向水平、豎直向上流動至水平以及豎直向下流動至水平進行研究，并實現不間斷連續循環試驗。

【技術實現步驟摘要】
基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕環道實驗裝置
本技術涉及氣固兩相沖蝕試驗
，具體涉及一種基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕環道實驗裝置。
技術介紹
目前，在天然氣運輸中，管道集輸是主要的方式，在天然氣集輸過程中，從氣藏采出后的天然氣往往夾帶著固體顆粒(巖屑、砂礫等)，對集輸管道有嚴重的沖蝕危害，如氣體鉆井井筒攜砂氣流沖蝕鉆具致鉆桿斷裂、氣體輸送管道彎頭沖蝕穿孔破裂、排砂管線變徑段沖蝕失效等。因此，攜砂氣流對管道、設備的沖蝕速率一直是人們研究的重點，管道內流動過程是典型的氣固兩相流，在彎頭處流場幾何形狀突變，造成流場的壓力、速度矢量等氣動參數均發生突變，夾帶的固體隨之沖擊彎頭壁面，產生沖刷磨損現象，惡化后造成彎頭穿孔等危害。通過研究天然氣攜固體顆粒對彎頭的沖蝕磨損規律和機理，從而控制彎頭的壁厚損失，抑制沖蝕穿孔的發生，減少沖蝕磨損造成的生產事故。國內外學者對磨損現象的研究從二十世紀六十年代開始進入快速發展時期，學者們研究了攻角、沖擊速度、顆粒以及靶材物性等多種因素對沖蝕磨損結果的影響；學者們也提出了多種機理來解釋不同工況下的沖蝕磨損現象。近三十年來，國外多所高校搭建了眾多氣體試驗流道從事氣固多相流的沖蝕磨損研究，而由于搭建氣固兩相流實驗裝置費用昂貴。針對90°彎頭的沖蝕磨損研究，目前大部分國內學者通常采用計算機仿真的方式，但計算過程中網格質量、計算步長、收斂程度、耦合方程準確性等都影響了沖蝕磨損量的預測結果，難以適用于現場工況，有待結合試驗驗證并深入研究。而采用實驗裝置進行試驗中，專利號為EP84101397.2的歐洲專利公開了一種抗腐蝕彎管，其說明書對其測試方式進行了少量描寫，但其主要采用的是單一液體進行沖蝕試驗，專利號為CN200710067815.1的中國專利公開了一種環道式多相流實驗裝置，但這種裝置主要用于測試多相流沖蝕，依然是以液體為主要研究對象。目前國內外存在的氣體沖蝕裝置大都采用單一沖蝕法，如專利號為CN201620086144.8的中國專利，其只能在單位時間內針對單一流向管線進行試驗，換其他角度管線的時候需要拆卸實驗裝置，增加試驗時間和設備機械磨損?，F有技術暫時還未出現能夠在幾何尺寸、氣動參數與顆粒參數上極大程度與現場工況契合、反映實際工況，且能同時進行多組不同流向試驗的氣固兩相流彎頭實驗裝置。因此，設計研發一套實驗裝置，對氣固兩相流彎頭沖蝕機理方面的研究具有重要的理論價值和工程意義。
技術實現思路
針對上述問題，本技術提供一套基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕實驗裝置，在試驗過程中可對氣田集輸系統包括的90°彎頭所有流向(水平流動向上、水平流動向下、水平流動向水平、豎直向上流動至水平以及豎直向下流動至水平)進行研究，可不間斷連續循環試驗，并在試驗過程中實時記錄試驗數據。為實現上述目的，本技術采取以下技術方案：基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕環道實驗裝置，包括加注系統、監測系統、試樣系統，所述加注系統包括鼓風機、儲砂罐和電動加砂器；所述監測系統包括流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、計算機；所述試樣系統包括試驗彎頭、直管段和回收管線，試驗彎頭由1#試驗彎頭、2#試驗彎頭、3#試驗彎頭、4#試驗彎頭、5#試驗彎頭組成；所述鼓風機連接直管段，直管段上依次安裝有流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器，然后在直管段管壁上方安裝電動加砂器，電動加砂器連接儲砂罐；所述直管段上依次連接1#試驗彎頭、2#試驗彎頭、3#試驗彎頭、4#試驗彎頭、5#試驗彎頭，然后通過回收管線連接回儲砂罐；所述溫度變送器、壓力變送器、流量變送器均連接到計算機。進一步的，所述1#試驗彎頭和2#試驗彎頭為水平向上連接、2#試驗彎頭和3#試驗彎頭為垂直向左連接、3#試驗彎頭和4#試驗彎頭為垂直向前連接、4#試驗彎頭和5#試驗彎頭為水平向右連接。進一步的，所述直管段和試驗彎頭的內直徑均為150mm，壁厚3mm，材料為Q235低碳鋼管。進一步的，所述儲砂罐為鋼制圓桶，直徑800mm，高度1000mm，內部儲存試驗固相介質；上端由篩網籠罩，下端設計為漸收型結構，并在下方設有落砂控制閥。進一步的，所述篩網為110目。進一步的，所述直管段與試驗彎頭的連接采用法蘭形式，并設置橡膠墊片。整個實驗裝置由管道和儲砂罐為氣固兩相流提供流動循環回路，供能系統提供流動動力，加砂系統混合固相，彎頭與紊流充分發展直管段相結合不斷改變氣固兩相流入射方向來實現試驗目的。并安裝流量調節閥控制氣體流量，儲砂罐下部的落砂控制閥控制單位時間內沖蝕顆粒量，溫度變送器、壓力變送器、流量變送器配合計算機終端收集儲存數據。試驗彎頭與直管段均以法蘭形式連接實現靈活拆卸功能。本技術的優點是：(1)本技術涵蓋了天然氣集輸管道系統中可能出現的所有90°彎頭的流向，在試驗彎頭內部固相顆粒受到氣體拽力和重力的共同作用，能夠深入研究在不同重力方向作用下的沖蝕機理；(2)本實驗裝置形成了循環回路，砂礫可以經回收后再次對試驗彎頭進行沖刷磨損，而氣體可通過110目篩網分離放空；回收系統不經過鼓風機，使實驗裝置中的鼓風機葉輪、流量調節閥、各參數變送器不會遭受砂礫磨損的侵害；(3)實驗可完全參照管輸流速，同時選擇所模擬天然氣管道常見物理形狀尺寸的砂礫，更真實的模擬現場情況；(4)電動轉機采用220V交流輸入，在居民供電系統下便能操作試驗，降低實驗條件門檻；(6)除氣固兩相沖刷彎頭試驗外，本裝置還可以進行管道內涂層防沖蝕能力等試驗，功能多變，利用效率高；(7)試驗環道所有部分均可拆卸，便于觀察在長時間累計效應下水平、豎直方向受砂礫沖刷磨損情況；且可根據功能需要新增設備設施，具有靈活、可持續性擴展功能使用的特性。附圖說明圖1是本技術的結構示意圖；圖2是本技術另一角度的結構示意圖。圖中所示：1、鼓風機；2、直管段；3、流量調節閥；4、溫度變送器；5、壓力變送器；6、流量變送器；7、電動加砂器；8、儲砂罐；9、落砂控制閥；10、篩網；11、1#試驗彎頭；12、2#試驗彎頭；13、3#試驗彎頭；14、4#試驗彎頭；15、5#試驗彎頭；16、回收管線。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本技術進一步說明。如圖1～圖2所示，基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕環道實驗裝置，包括加注系統、監測系統、試樣系統，所述加注系統包括鼓風機1、儲砂罐8和電動加砂器7；所述監測系統包括流量調節閥3、溫度變送器4、壓力變送器5、流量變送器6、計算機(圖中未畫出)；所述試樣系統包括試驗彎頭、直管段2和回收管線16，試驗彎頭由1#試驗彎頭11、2#試驗彎頭12、3#試驗彎頭13、4#試驗彎頭14、5#試驗彎頭15組成；所述鼓風機1連接直管段2，直管段2上依次安裝有流量調節閥3、溫度變送器4、壓力變送器5、流量變送器6，然后在直管段2管壁上方安裝電動加砂器7，電動加砂器7連接儲砂罐8；所述直管段2上依次連接1#試驗彎頭11、2#試驗彎頭12、3#試驗彎頭13、4#試驗彎頭14、5#試驗彎頭15，其中1#試驗彎頭11和2#試驗彎頭12為水平向上連接、2#試驗彎頭12和3#試驗彎頭13為垂直向左連接、3#試驗彎頭13和4#試驗彎頭14為垂直向前連接、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕環道實驗裝置，包括加注系統、監測系統、試樣系統，所述加注系統包括鼓風機、儲砂罐和電動加砂器；所述監測系統包括流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、計算機，所述試樣系統包括試驗彎頭、直管段和回收管線，其特征在于，所述試驗彎頭由1#試驗彎頭、2#試驗彎頭、3#試驗彎頭、4#試驗彎頭、5#試驗彎頭組成；所述鼓風機連接直管段，直管段上依次安裝有流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器，然后在直管段管壁上方安裝電動加砂器，電動加砂器連接儲砂罐；所述直管段上依次連接1#試驗彎頭、2#試驗彎頭、3#試驗彎頭、4#試驗彎頭、5#試驗彎頭，然后通過回收管線連接回儲砂罐；所述流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器和鼓風機、電動加砂器均連接到計算機。

【技術特征摘要】
1.基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕環道實驗裝置，包括加注系統、監測系統、試樣系統，所述加注系統包括鼓風機、儲砂罐和電動加砂器；所述監測系統包括流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、計算機，所述試樣系統包括試驗彎頭、直管段和回收管線，其特征在于，所述試驗彎頭由1#試驗彎頭、2#試驗彎頭、3#試驗彎頭、4#試驗彎頭、5#試驗彎頭組成；所述鼓風機連接直管段，直管段上依次安裝有流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器，然后在直管段管壁上方安裝電動加砂器，電動加砂器連接儲砂罐；所述直管段上依次連接1#試驗彎頭、2#試驗彎頭、3#試驗彎頭、4#試驗彎頭、5#試驗彎頭，然后通過回收管線連接回儲砂罐；所述流量調節閥、溫度變送器、壓力變送器、流量變送器和鼓風機、電動加砂器均連接到計算機。2.根據權利要求1所述的基于不同流向的氣固兩相流90°彎頭沖蝕環道實驗裝置，其特征在于，所述1#試驗彎...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋曉琴，駱宋洋，羅鵬，黃詩嵬，祝效華，劉骉，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：新型
國別省市：四川,51