[发明专利]一种离心泵气液两相流性能测试系统及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泵性能测试领域，特别是涉及了一种离心泵气液两相流性能测试系统及其测试方法。

背景技术

气液两相流广泛存在于各种不同的流体传输领域，尤其在石油天然气、医疗和化工等行业得到广泛应用，而作为流体传输技术核心的离心泵已成为目前研究的热点。

离心泵作为输送流体的主要设备，属于叶片式泵，具有扬程高、效率高等特点。然而离心泵一般输送单相流体。气液两相流输送下，离心泵的性能将会发生显著改变。

目前国内对于离心泵气液两相流性能试验研究很少，原因有两点：一是在于试验中模拟气液两相流测试泵测试系统很难建立；二是离心泵在含气量较高的时候会发生堵塞流道现象，导致离心泵无法工作。正是因为我们对气液两相流输送下离心泵性能的了解需求如此迫切，所以有必要对于离心泵气液两相流性能测试系统的建立。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种离心泵气液两相流性能测试系统及其测试方法，具有结构简单，安装方便，能有效地测试离心泵气液两相流性能的优点。

本发明采用以下技术方案来实现：

一、一种离心泵气液两相流性能测试系统：

所述的泵测试系统为主要由储液罐、进口管路、进气管支路、变频泵机组和出口管路组成的一个闭式循环回路，储液罐中部的进口经出口管路连接到变频泵机组的出口端，变频泵机组的进口端经进口管路连接到储液罐底部的出口，进口管路上还连接有进气管支路。

所述的储液罐顶部连接有排气阀和真空泵。

所述的进口管路包括进水截止阀、第一电磁流量计、进水调节阀、气液混合装置和进口测压管，变频泵机组的进口端经进口测压管连接到气液混合装置的输出口，气液混合装置气相输入口连接进气管支路，气液混合装置的输入口依次经进水调节阀、第一电磁流量计、进水截止阀连接到储液罐罐底部的出口。

所述的进气管支路包括空气压缩机、储气罐、进气调节阀、转子流量计和进气截止阀，空气压缩机连接储气罐，储气罐依次经进气调节阀、转子流量计和进气截止阀后连接到气液混合装置的气相输入口；进气管支路通过进气调节阀和转子流量计之间形成反馈对进气量进行控制。

所述的出口管路包括出口测压管、测温管、出口调节阀、气液分离罐、第二电磁流量计和出口截止阀，储液罐罐中部的进口依次经出口截止阀、第二电磁流量计连接到气液分离罐，气液分离罐经出口调节阀与测温管的一端连接，测温管另一端经出口测压管与变频泵机组的出口端相连。

所述变频泵机组的离心泵在转速运行时，液体从储液罐流出，通过出口调节阀调节流量，然后通过进气管支路的进气调节阀调节进气量，使气体和液体在气液混合装置中均匀混合，混合后的气液两相流体经过离心泵，在出口管路中的气液分离罐中分离，气体充分排出，液体经过出口管路回到储液罐。

所述的进水调节阀和进气调节阀均为手动控制。

二、一种离心泵气液两相流性能测试方法：采用上述测试系统，采用以下方式分别测量获得扬程和效率关系数据、流量振动数据和气液两相流汽蚀性能数据：

A)对进口测压管和出口测压管的压力传感器信号和变频泵机组扭矩仪的信号进行采集，通过以下公式得到离心泵在不同含气量的气液两相流下的扬程和效率；

B)在变频泵机组的离心泵蜗壳上安装振动加速度传感器，通过调节不同的流量，采集不同流量下振动加速度传感器的信号，经分析处理得到该流量的振动幅值曲线；

C)通过储液罐上的真空泵调节变频泵机组的离心泵的入口压力，然后对离心泵进出口的进口测压管和出口测压管上的压力传感器信号进行采集，通过以下公式得到对应的泵的汽蚀余量以及扬程，进而得到离心泵在不同含气量的气液两相流汽蚀性能曲线。

所述步骤A)中在不同含气量的气液两相流下的扬程和效率采用以下方式计算得到：

A.1)由进水流量和进气流量采用以下公式计算获得气液两相流总流量Q_m：

Q_m＝q_w+q_g

式中，q_w——进水流量；q_g——进气流量；

A.2)由气液两相流总流量Q_m采用以下公式计算获得混合后的密度ρ_m：

ρ_m＝ρ_wq_w/Q_m+ρ_gq_g/Q_m