[发明专利]一种海底水合物涡轮泵特性实验测试装置

说明书

一种海底水合物涡轮泵特性实验测试装置主要包括泵壳、泵轴、涡轮壳、涡轮轴、泵进出口缓冲壳组件、涡轮进出口缓冲壳组件、泵进出口密封组件、涡轮进出口密封组件、十级泵叶、十级涡轮、左右密封法兰盖、左右法兰壳体、转矩传感器、转速传感器、轴向力传感器。本发明提供了一套针对海底水合物涡轮泵送装置的专业化实验装置，可直接对涡轮泵送装置设计的涡轮叶片和泵叶片进行联合测试，可以测量出涡轮叶片与泵叶片的进出口压差、涡轮输出功率、输出扭矩、泵叶片的输出效率等实际特性参数，为海底水合物涡轮泵送装置的性能设计与研究提供重要实验参数。

技术领域

本发明涉及涡轮泵特性测试装备领域，特指一种海底水合物涡轮泵特性实验测试装置。

背景技术

天然气水合物作为一种具有极高价值的新型非常规油气资源被认为是21世纪最有潜力的接替能源,其巨大的资源潜力以及对环境的潜在影响吸引着世界各国勘查、试验开采。美国、加拿大、德国、挪威以及我国周边的日本、印度、韩国、越南等国家纷纷制定了天然气水合物长期研究计划。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将“天然气水合物开发技术”部署为27项前沿技术之一。目前，开采海洋水合物主要采用降压、注热、注剂、置换等方法，并且国内外已实施的水合物试采多以前者为主，但是这些开采方法面临极为严重的井筒安全、生产控制、环境风险已经天然气层坍塌等问题，而我国南海的天然气水合物90％以上都属于非成岩矿体，常规方法难以开采，为了应对此种恶劣工况，我国科学家提出了高效开发该类水合物矿体的革命性技术“固态流化法”，并对海底水合物泵送装置提出了系统的功能要求，但现有油气装备没有能同时实现水合物破碎与泵送回收的成熟装备，因此，有必要研究并开发与流化开采配套的专用涡轮泵送装备及其实验特性装置以验证装备设计的实际性能是否符合要求，这对提高海底水合物开采泵送效率至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海底水合物涡轮泵特性实验测试装置，解决现有背景技术下没有配套专用的实验装置问题，同时解决海底水合物涡轮泵送装置的涡轮叶片及泵叶片的性能测试难题。

本发明所采用的技术方案是，一种海底水合物涡轮泵特性实验测试装置。

所述一种海底水合物涡轮泵特性实验测试装置主要包括泵壳、泵轴、涡轮壳、涡轮轴、泵进出口缓冲壳组件、涡轮进出口缓冲壳组件、泵进出口密封组件、涡轮进出口密封组件、十级泵叶、十级涡轮、左右密封法兰盖、左右法兰壳体、转矩传感器、转速传感器、轴向力传感器：其中泵壳一端连接左法兰壳体，一端连接涡轮壳，泵进出口缓冲壳组件分别安装在泵壳两处开孔处；涡轮壳一端连接泵壳，一端连接右法兰壳体；泵轴安装在泵壳内；涡轮轴安装在涡轮壳内；泵进出口密封组件和十级泵叶安装在泵轴上；涡轮进出口密封组件十级涡轮安装在涡轮轴上；左右密封法兰盖分别安装在左右法兰壳体上；转矩传感器通过联轴器与泵轴连接；转速传感器与轴向力传感器安装在涡轮轴右端。

进一步技术方案中，泵壳靠近其左右两端处分别沿周向开有三个均布分布的通流孔，并与安装在泵壳内的泵进口过流套和泵出口过流套上的开孔匹配，泵壳两端分别开有内螺纹与外螺纹，分别与左法兰壳体与涡轮壳通过螺纹连接。

进一步技术方案中，涡轮壳靠近其左右两端处分别沿周向开有三个均布分布的通流孔，并与安装在涡轮壳内的涡轮进口过流套和涡轮出口过流套上的开孔匹配，涡轮壳两端分别开有内螺纹与外螺纹，分别与右法兰壳体与泵壳通过螺纹连接。

进一步技术方案中，泵轴右端加工为矩形花键，涡轮轴左端加工有矩形花键孔，泵轴与涡轮轴通过花键结构连接。

进一步技术方案中，泵出口缓冲组件包括上端盖、下端盖、法兰接管，紧固螺钉、第一密封圈、第二密封圈；上端盖两侧分别开有9个螺纹孔，靠近中间位置处以45°角焊接法兰接管，法兰接管侧部开有两个小孔用于安装泵出口压力-流量传感器，上端盖的下端面开有两条并列的矩形密封沟槽；下端盖与上端盖具有相同的几何结构，第一密封圈与第二密封圈安装在下端盖两条矩形密封沟槽内；上端盖与下端盖通过紧固螺钉连接，泵出口缓冲组件与泵进口缓冲壳组件和涡轮进出口缓冲壳组件具有相同的结构。