[发明专利]空蚀-冲蚀磨损协同作用的试验测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多相流冲蚀测试装置，具体地说是涉及应用于气-液-固多相流的一种空蚀-冲蚀磨损协同作用的试验测试装置。

背景技术

多相流输送广泛应用于石油、化工、生物、制药、冶金等流程型行业，对国民经济的发展起着非常重要的作用。空蚀-冲蚀（磨损）破坏失效是多相流传输设备中普遍存在的失效问题，其中高温、高压差、高速的含固多相流体对装置的空蚀-冲蚀磨损现象尤为突出，已成为影响设备或管道系统长周期安全运行的严重障碍。

最近几年，为了满足能源发展的需要，加大国家能源战略储备，大力发展煤化工相关产业势在必行。某套百万吨级煤直接液化示范工程自2008年底投用以来，因流动磨损或空化气蚀引发的非计划停工事故极为常见，特别是多相流输送系统的管道壁厚减薄、阀门类设备空蚀-磨损失效等，严重制约了整个示范工程的长周期运行，生产安全风险性极高，煤化工的规模集约化效益不显著。例如：某煤液化热高压分离器底部的液控阀，因长期处在高温、高压差等苛刻工况下，在输送含固多相流介质过程中阀芯阀座频繁失效，历经近四年的技术攻关，运行周期仅从数天延长到数十天。此类非常规条件下多相流介质在苛刻工况下引发的设备损伤，其失效机理极为复杂，失效影响因素众多，现有研究成果无法实现空蚀-冲蚀协同作用的准确性测试。

目前，围绕空蚀-冲蚀磨损协同作用的相关研究较有代表性的有：日本的Jyoshiro SATOH，英国华威大学的SC Li以及国内的水科院，其相关的研究成果直接推动了多相流相间耦合作用理论、材料的空蚀-冲蚀作用机理，但遗憾的是至今尚缺少科学可靠的方法来预测复杂流动腐蚀环境中石油化工、煤化工领域阀门、管道及管配件的空蚀-冲蚀协同作用的失效区域和失效的破坏程度。

针对石油化工、煤化工领域存在的空蚀-冲蚀磨损协同作用问题，国内外学者先后设计了一系列的空蚀-冲蚀试验测试装置，以期通过实验来研究空蚀-冲蚀协同作用机理。对于已存在的相关实验装置，存在的不足之处主要在于：

（1）对多相流空蚀-冲蚀磨损协同作用机理研究不够深入，相关设备的测试时间较长，且实验结果难以推广到工程应用。

（2）常规的实验装置无法对含固多相流传输装置中空蚀-冲蚀磨损失效进行定量预测及实时观察，不能准确描述空蚀-冲蚀磨损协同作用下的金属材料失重量。

发明内容

针对国内外空蚀-冲蚀磨损试验装置存在的不足，本发明的目的在于提供一种空蚀-冲蚀磨损协同作用的试验测试装置，可模拟工业环境中的实际工况条件，实现空蚀-冲蚀磨损试验阀内流动状态及颗粒运行轨迹的实时观察，并能分别考察空蚀作用、冲蚀磨损作用以及空蚀-冲蚀磨损协同作用的阀芯失重量随影响因素的变化关系。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明包括加料器、压缩机、电动机、浆料罐、空蚀-冲蚀磨损试验阀、分离器、回收槽、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀；浆料罐进口由三个支路汇流组成，第一支路的气体经压缩机、第一截止阀接浆料罐上部的进口，第二支路进水经第二截止阀与压缩机和第一截止阀之间的管道相连通，第三支路固体颗粒经加料器、法兰与第一截止阀出口的管道相连通；电动机的传动轴从浆料罐顶部伸入浆料罐内带动搅拌叶片转动，浆料罐下部侧面出口经第三截止阀、空蚀-冲蚀磨损试验阀再经管道进入分离器上部侧面进口，分离器顶部开设与大气相连通的气相出口，分离器底部设置液固两相流出口与回收槽进口相连通，浆料罐侧面分别设置液位计和压力表。