[发明专利]多工况模拟管内壁摩擦磨损试验装置

说明书

本发明涉及一种多工况模拟管内壁摩擦磨损试验装置，包括试验基座、转架及待测管筒，待测管筒内设有转动搅拌溶液以模拟管筒内壁沙粒磨损的搅拌器，待测管筒内设有中空的施力杠杆，施力杠杆底端设有与待测管筒内壁贴合接触的轴承钢球，施力杠杆与待测管筒外壁之间连接有监测待测管筒内壁膜层的电阻分压并通过电压信号实时表征待测管筒内壁膜层磨损情况的电压传感器，施力杠杆的内孔内通入有可进入到摩擦界面附近模拟摩擦磨损过程中气泡扰动效应的气体。本发明不仅能实现常规条件下的管内壁摩擦磨损测试，也可以实现液体、沙粒或气体扰动条件下摩擦磨损状况，并通过膜层与管筒基体之间加入电压，通过阻抗变化实时监测膜层磨损情况。

技术领域

本发明涉及领域，尤其是一种多工况模拟管内壁摩擦磨损试验装置。

背景技术

在众多煤化工等阀门及相连管道中，普遍存在液-固两相流。由于阀内流道的节流效应，以及工艺参数的变化和操作波动，流体介质极易在局部发生气液相变，形成高速的气-液-固三相流，进一步加剧对管道的冲蚀磨损。同时，相变产生的大量空化气泡会在流场内的压力恢复区或强扰动区发生溃灭。当空泡溃灭位置靠近壁面时，则会产生气蚀，加速壁面材料的流失。在阀门及相连管道内壁沉积薄膜是提高耐磨损性能的有效方法之一。摩擦磨损试验机是一种常见的评估膜层耐磨性的测试仪器。目前，市场上的摩擦磨损试验机大都是采用针-盘式结构，适用于测试平面试样，可以测试样品在室温、高温、真空、干摩擦、湿摩擦等特定条件下摩擦磨损性能。但对于管筒内壁的摩擦磨损测试机较少。例如：中国专利CN109540721A“一种用于研究钻杆与套管摩擦磨损的实验装置及方法”，可以模拟钻井过程中钻井液对钻杆和套管之间的摩擦情况，但是，仅能测试钻井液条件下钻杆与套管之间的摩擦特性，功能较为单一。利用现有摩擦磨损试验机测量气-液-固三相流状态下管筒内壁的摩擦磨损性能较为困难，同时，管筒内壁摩擦磨损过程不容易实时在线观测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种多工况模拟管内壁摩擦磨损试验装置，不仅可以单独测试某一参数对管筒内壁膜层摩擦磨损性能的影响，而且可以测试在气-液-固三相流状态下的磨损性能，并通过膜层阻抗实时监测为膜层磨损的变化过程提供参考。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多工况模拟管内壁摩擦磨损试验装置，包括试验基座，所述的试验基座上转动设有转架，转架上密封安装有存放试验溶液的待测管筒，待测管筒内设有转动搅拌溶液以模拟管筒内壁沙粒磨损的搅拌器，从待测管筒上端向待测管筒内伸入有中空的施力杠杆，施力杠杆底端设有与待测管筒内壁贴合接触的轴承钢球，所述施力杠杆与待测管筒外壁之间连接有监测待测管筒内壁膜层的电阻分压并通过电压信号实时表征待测管筒内壁膜层磨损情况的电压传感器，施力杠杆的内孔内通入有可进入到摩擦界面附近模拟摩擦磨损过程中气泡扰动效应的气体。

具体说，所述的试验基座内安装有主电机，主电机输出轴通过主联轴器与转架的转轴传动连接，转架与待测管筒底面通过绝缘垫圈密封连接，所述的转架的底部设有排出试验液体的排液管。

优选地，所述的试验基座上位于待测管筒一侧固定有支架，支架上安装有电机支架，电机支架上固定有搅拌电机，搅拌电机输出轴与搅拌器的搅拌轴通过副联轴器传动连接。

所述的试验基座上位于待测管筒另一侧设有可移动的底座支架，具体说，所述的试验基座上安装有导轨，导轨上滑动设有施力滑块，底座支架底端固定在施力滑块上。

为更好地实时监测试验过程中的加载力和摩擦力，所述底座支架上端固连有相互平行的施力支架和传感器支架，施力杠杆中上端与施力支架端部固连，传感器支架端部固定有加载力传感器和摩擦力传感器，设在施力杠杆上端的绝缘触点分别与加载力传感器和摩擦力传感器接触。