[发明专利]旋转式液固两相流冲刷磨损试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲刷磨损试验装置，具体地说是涉及用于工业生产中的一种旋转式液固两相流冲刷磨损试验装置。

背景技术

流体管道是在一定压力下运输流体的特种设备。随着经济的发展，流体管道已成为与公路、铁路、水运和航空并列的五大运输方式之一，广泛运用于原油、天然气、自来水、城市液化气以及流程工业领域中各种流体物料的输送。

研究发现：管道失效的形式多样，机理复杂，如材料缺陷、腐蚀、磨损、外力破坏等，其中冲刷磨损破坏引起的磨损失效是管道系统中最广泛也是最常见的破坏形式。冲刷磨损破坏具有明显的局部性、突发性、和风险性，特别在含水、腐蚀性、多相流介质流动作用下引起的冲刷磨损穿孔更是复杂，很难预测它的发生，已成为困扰流体管道安全运行的关键技术问题。

近年来，国家大力推行煤化工产业，生产洁净能源，实现石油替代的发展战略。在煤化工领域，多相流的组成十分复杂，既有以氢气为主的气相，也有由未反应的煤、矿物质及催化剂组成的固相，同时还有由轻油（粗汽油）、中油等馏分油及重油组成的液相，由此造成的煤化工业管道及阀门等的冲刷磨损失效较为常见，管道结焦与冲刷磨损失效的事故日益突出，已成为严重制约煤化工装置安全、稳定、长周期运行的主要障碍，若不采取相应的技术措施和对策，我国煤炼油行业将会面临越来越严重的设备失效及装置的安全问题。

针对液固两相流体系的冲刷磨损问题，国内外学者先前已进行了大量的多相流冲刷磨损失效的相关研究，例如加州大学伯克利分校Lawrence实验室、日本Tokyo大学、瑞典Uppsala大学、美国俄亥俄大学等机构针对多相流磨损问题开展了大量的研究，但遗憾的是还未形成一套可靠的冲刷磨损试验装置测试煤化工领域含固体颗粒的材质磨损速率，无法准确预测和科学评估煤化工过程中管道、管配件及阀门等易发生磨损的失效区域和磨损的破坏程度。

发明内容

针对国内外液固两相流冲刷磨损试验装置存在的不足，本发明的目的在于提供一种旋转式液固两相流冲刷磨损试验装置，适合于液固两相流条件下冲刷磨损机理、流体动力学的数值计算、冲刷磨损失效预测和寿命评估等完整性评价研究。本试验装置可模拟工业环境中的实际工况条件，测试不同材质、不同转速、不同腐蚀性介质浓度的冲刷磨损速率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括浆料罐，下安装板，上安装板，深沟球轴承，转盘，试件安装板，八个试件，搅拌叶片，联接套筒，搅拌轴，角接触球轴承，钟形罩，变频电机，梅花形弹性联轴器，堵头，变频器；变频器与变频电机相联；变频电机安装于钟形罩上端，钟形罩下端固定在上安装板上，钟形罩与上安装板同轴安装；搅拌轴从下至上分别穿过安装在下安装板下端中心圆槽内的角接触球轴承和安装在上安装板上端中心圆槽内的深沟球轴承，搅拌轴轴头经梅花形弹性联轴器与变频电机轴头相联，搅拌轴末端穿过转盘，转盘与搅拌轴末端用两个锁紧螺母固定，穿过上安装板的搅拌轴轴上部与深沟球轴承安装有紧固螺母，深沟球轴承上部安装深沟球轴承盖板并通过螺钉与上安装板固定；八个试件均布安装在转盘边缘上间隔开设的八个开口槽内；支撑架上端与上安装板固接，支撑架下端与地面固定；上安装板和下安装板之间通过联接套筒焊接，装有流体介质的浆料罐与下安装板联接固定，浆料罐中心正下端与堵头联接；搅拌叶片与水平面呈15°角，通过螺钉联接均布固定在转盘内。

所述的转盘的边缘上间隔45°开设八个开口槽，其中沿逆时针径向0°、45°、135°、180°、225°、315°位置朝向缺口的侧面与转盘切向方向的锐角分别呈0°、60°、30°、0°、45°、15°，六个试件分别嵌入各自试件安装板的凹槽内并与试件盖板侧面贴合，六个内六角螺钉依次穿过各自试件盖板、试件和试件安装板与朝向缺口的转盘开口槽侧面固定；沿转盘逆时针径向90°、270°位置朝向缺口的侧面与转盘切向方向的锐角分别呈75°、90°，另外两个试件分别嵌入各自试件安装板的凹槽内并与试件盖板的侧面贴合，试件安装架侧面铣出的圆柱体依次穿过试件盖板、试件、试件安装板的下端中心孔通过内六角螺钉与转盘开口槽底面固定。

所述的角接触球轴承，深沟球轴承分别用角接触球轴承盖板和深沟球轴承盖板通过螺钉与下安装板和上安装板固定；搅拌轴与角接触球轴承盖板运用第一水封密封；搅拌轴与上安装板的下部，搅拌轴与下安装板的上部分别运用第二水封、第三水封密封；角接触球轴承盖板与搅拌轴之间设置第二高速防尘圈，搅拌轴与下安装板上部设置第一高速防尘圈。