[实用新型]一种旋转式空蚀和冲蚀磨损协同作用试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及多相流磨损测试装置，具体地说是涉及一种旋转式空蚀和冲蚀磨损协同作用试验装置。

背景技术

调节阀通常直接安装在系统管道上，广泛应用于石油、煤化工、化纤等流程型行业，对国民经济的发展起着非常重要的作用。

研究发现：调节阀的失效形式多样，机理复杂，其中冲刷磨损与气蚀(空蚀)损伤引起的阀门失效是调节阀在节流过程中最广泛也是最常见的失效形式。冲刷磨损破坏具有明显的局部性、突发性和风险性，特别是在含固体颗粒、多相流介质流动作用下引起的磨损减薄更是复杂，很难预测；气蚀损伤是由于阀门下游压力高于饱和蒸汽压，导致气泡破裂或向内爆炸对阀门内壁面形成类似于煤渣的粗糙表面。

近年来，随着国家对煤化工行业的大力发展，生产洁净能源，实现石油替代的发展战略。煤液化工艺流程中，调节阀主要用于煤浆输送、预热、高压加氢及分离等工艺中，起控制流量、液位及压力差等作用。煤液化高压差调节阀工作介质中固体含量高，节流过程中产生空化，从而形成了局部气-液-固三相流动，高速介质对阀芯、阀座造成剧烈破坏。高压差调节阀失效问题严重制约了设备的使用寿命，为提高设备抗冲刷磨损与气蚀损伤，国内外科技工作者开展了大量的工作。

针对目前煤化工领域阀门存在的多相流磨损问题，需进一步研究冲蚀磨损、空蚀损伤，特别是冲蚀-空蚀协同作用下的磨损机理，一些科研院校及大专院校设计了一系列的磨损试验装置，通过实验研究手段来研究阀门及管道的磨损机理，但目前的实验装置存在的一些不足之处主要在于：

(1)目前我国对多相流磨损的机理研究不够深入，相关测设设备的时间较长，实验结果难以推广到工程应用。

(2)很多研究局限于冲刷磨损或是气蚀损伤单一磨损形式的研究，关于两种磨损形式协同作用的研究报道尚少，无法揭示阀门等其他水力机械在两种失效形式下的损伤机理。

实用新型内容

针对国内外多相流磨损试验装置存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种旋转式空蚀-冲蚀磨损协同作用试验装置，适合于试验条件下的液固两相流磨损及空蚀机理、流体动力学的仿真分析、材料冲刷磨损破坏临界特性的试验研究及冲刷磨损失效预测工业应用推广等完整的研究体系，揭示材料在冲蚀-空蚀协同作用下的损伤机理。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括变频电机、钟形罩、联轴器、上安装板、支撑架、联接套筒、搅拌轴、下安装板、浆料罐、转盘上盖板、转盘下盖板、试件、15°空化诱导器、30°空化诱导器、45°空化诱导器、60°空化诱导器和变频器；与变频器连接的变频电机固定安装于钟形罩上端，钟形罩下端与上安装板同轴安装；搅拌轴上端依次穿过上安装板上端中心圆槽内的深沟球轴承、深沟球轴承盖板并通过联轴器与变频电机转轴联接，搅拌轴下端依次穿过转盘上盖板、转盘下盖板并通过锁紧螺母固定；转盘上盖板下端与转盘下盖板上端距离5/6圆周半径处间隔90°均布开设一个底角为45°的等腰三角形试件安装槽，等腰三角形试件安装槽顶角朝向一致；转盘上盖板下端与转盘下盖板上端距离5/6圆周半径处间隔90°均布开设一个等腰三角形空化诱导器槽，等腰三角形空化诱导器槽顶角朝向一致，且与等腰三角形试件安装槽顶角朝向相反；沿逆时针0°、90°、180°、270°的空化诱导器槽内分别安装顶角为30°空化诱导器、15°空化诱导器、45°空化诱导器和60°空化诱导器，沿逆时针5°、95°、185°、275°的试件安装槽内分别安装一个结构相同的试件，转盘上盖板与转盘下盖板通过间隔90°均布的紧固螺栓固定；支撑架上端与上安装板联接固定，支撑架下端与地面固定；联接套筒上端、下端分别与上安装板、下安装板焊接固定；下安装板通过法兰与浆料罐联接固定，浆料罐内充有流体介质，浆料罐底部开设排出孔并设置堵头。

所述的搅拌轴与上安装板下端的连接处嵌有水封。

所述的流体介质为清水、油煤浆、水煤浆或水砂浆。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型利用高速转轴驱动转盘在含有液固两相流的浆料罐中实现高速旋转，通过空化诱导器与固体颗粒的冲刷作用，测试试件发生空蚀-冲蚀破坏的临界特性及磨损率、表面形貌。可以实现不同角度下的空蚀-冲蚀磨损的临界特性测试；试验结果的分析结论可以推广应用于工程实际。本实用新型可以模拟煤化工领域阀门等一系列实际工程空蚀-冲蚀磨损失效案例，进行空蚀-冲蚀磨损破坏的失效分析、磨损预测、优化设计、风险检验、安全评估、寿命预测等安全保障技术研究。另外，本实用新型结构简单，易于推广。

附图说明