[发明专利]一种固液两相流泵四象限特性试验台

说明书

本发明属于泵实验装置相关领域，公开了一种固液两相流泵四象限特性试验台。由水循环系统、工况控制系统、固液两相流循环系统和高速摄影采集系统组成，深海采矿扬矿泵作为一种固液两相流泵，在运行时需要考虑泵内颗粒在固液两相流中停机回流等工况，因此需要开展泵内固液两相流四象限特性的试验研究。本发明试验台可实现固液两相流泵四象限特性和内流可视化的同步测试，具有结构简单，测试功能齐全等优点。

技术领域

本发明属于泵实验装置相关领域，提供一种固液两相流泵四象限特性试验台。

背景技术

深海矿产资源作为一种发展高新技术的战略性资源，对缓解我国矿产资源的供给压力、增加我国的战略资源保障程度有着极为重大的意义。针对深海矿产资源开发的技术特点，国内外曾经提出了多种开发系统，但目前公认地最有工业开采前景的深海矿石资源开发系统是水力提升式采矿系统，该系统利用海底集矿车采集矿石，再利用扬矿泵通过管道将矿石提升到水面采矿船上。扬矿泵为整个输送系统提供动力，是水力提升式采矿系统的关键设备之一。

深海采矿扬矿泵作为一种固液两相流泵，在运行时必须要考虑泵内固液两相流停机回流等工况，以防止系统堵塞。因此对扬矿泵进行固液两相流四象限特性试验研究十分必要。但目前并没有针对固液两相流泵的四象限特性的试验台。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种可靠的试验平台，本试验台可以实现固液两相流泵的四象限特性试验，且相比于大部分四象限试验台，搭建时仅需要一台辅助泵就可以实验工况控制。该发明可用于固液两相流泵四象限特性试验，还可以进行固液两相流泵可靠性试验、固液两相流泵外特性试验等，可实现固液两相流泵四象限特性和内流可视化的同步测试，具有结构简单，测试功能齐全等优点。

本发明的技术方案是：

一种固液两相流泵四象限特性试验台，包括水循环系统、工况控制系统、固液两相流循环系统和高速摄影采集系统，

所述水循环系统包括可视化试验泵、安装台和储水箱，以及连接可视化试验泵和储水箱的试验泵进水管路、试验泵出水管路；试验泵进水管路上设置有进口压力变送器和进口球阀，试验泵出水管路上设置有出口压力变送器、出口球阀和电磁流量计；

所述固液两相流循环系统包括循环给料漏斗；循环给料漏斗位于储水箱内；所述试验泵出水管路的出水口伸入循环给料漏斗内；

所述工况控制系统包括带动水泵转动的水泵驱动装置和流向控制装置，所述流向控制装置包括辅助泵、第一球阀，第二球阀，第三球阀，第四球阀；在试验泵进水管路和试验泵出水管路之间设有两条支路，且两条支路位于进口球阀和出口球阀的两侧，每条支路上均设有两个球阀；辅助泵位于两条支路之间，辅助泵的进口位于一条支路上的两个球阀之间，出口位于另一条支路上两个球阀之间；

所述高速摄影采集系统包括高速摄影机、计算机和LED灯，所述高速摄影机和LED灯摆放在可视化试验泵一侧，所述计算机和高速摄影机通过数据同步线相连接。

所述循环给料漏斗入口处高度与储水箱的高度齐平，出口伸入储水箱出口，并且和试验泵进水管路连通。

进口压力变送器、出口压力变送器分别位于进口、出口的2倍管径处。

循环给料漏斗周围开有圆形小孔，小孔直径d₀和试验时固液两相流粗颗粒个数、颗粒直径的关系由如下公式确定：

式中：N，试验时固液两相流粗颗粒的颗粒个数；

V，固液两相流循环管路总体积，单位mm³；包括试验泵进水管路、试验泵出水管路、循环给料漏斗的总体积；

c_v，试验颗粒体积浓度，单位％；

d，颗粒直径，单位mm；