气液固多相流对离心泵性能影响的试验台设计

　　设计中着重把握气液固三相的流动特征及各相的性质特点，并与离心泵的启动与运转操作相结合，对离心泵与多相流的研究进行了新的探索，后续试验证明系统设计简便实用创新。

　　关健词气液固多相流离心泵影响试验台设计幽。

　　二刁随着生产技术与工业的发展，矿山石化电力环保等行业不断出现了多相混合物流动及其输送问题，除了传统的固液两相，由于生产工艺和物料性质，物流中混人气相是其新的特征。

　　对离心泵（杂质泵）的使用与研究已有广泛和深刻的了解，但对含气后气液气液固多相流对离心泵性能影响的研究至今却不多见，国内尚无系统正规的研究。

　　本文及后续文章对此做了系统的探索研究，首先讨论适合气液固多相流的试验系统设计。

　　定选用IP泥浆泵（性能参数因为该泵型较小，适合试验用，而且本试验系统工况多变化，所以不宜选用循环量大的泵②结构相对简单，开式叶轮，易拆装，前泵盖相对较小，便于以后观测试验衰泥浆泵额定性能参数一歹一一不「，一下一一死一一而畜一一额定扬程。H倾定流t认额定效率华倾定转速翻定轴功率。N允许吸上真空度。H可试验用泵的选择是现场广泛使用的泵，已不再是一种模型泵，故试验能较好地针对实际工况。

　　试验台的设计是为适合研究含气对多相介质流体（包括浆体）输送的影响，这里不包括输送含大量气相的研究（例如油气工业中用的可输含大量气相的容积式或螺杆式泵），所以选择使用广泛简便的离心泵。

　　本试验是首次进行气液固多相流对离心泵性能影响的研究，将固液气液的研究在同一个系统上进行，还综合考察气液固三相的情况，所以全面考虑后决泵送气液固多相流的开式试验台同时可进行气液两相固液两相及气液固三相的试验装置的设计至今还没有找到可作为参考的资料。

　　对于固液两相流泵，国内开展研究较早，也设计了许多试验系统，而关于泵送气液两相流的试验系统设计则很少（尤其是离水泵技术加（幻。

　　日坦，`冒。，鄂燃翻吩些二卜一三汾拱二一一试验用泵取压口球阀出口管出口管闸阀闸阀截止阁超声探头空气转子流计（一电压表人口管闸阀气体侧温口图试验研究气液固多相流对离心泵性能影响的开式试验台电机泵座钢架出口玻璃管段人口玻璃管段取压缓冲嫩出口水银压计取压缓冲罐出口压力表（。0通轴封水软管自来水压力表（0，自来水管泵出口管（水表球阀接冲洗软管放水管口连接管截止阀放气阀超声波流童计人口水银压计通气口水银压通气管细铜管引气高压胶管空气转子流t计一三相有功功率表35.

　　电流表指示灯及停开按钮38.

　　保险座空气开关变频器人口管。2闸阀放空管放空阿阀人口压力小缓冲雄浆桶很度计空气压缩机心国外发表的文献也大都没涉及试验系统的具体内容。

　　本论文结合已有文献与浮选试验工艺，综合考虑离心泵试验特点与多相流流动特性，研究设计了适合本论文的离心泵气液固多相流试验系统，见图系统设计的有关问题系统设计有关间题说明如下同时考虑气液与固液，因此试验系统设计为开式，以方便排气。

　　进口管中安装两处闸阀是汽蚀试验的需要，以便两阀同时作用，使阻力增加均匀，且吸人管相对较长，防止旋涡吸人及脉动。

　　另吸人管水平，直径统一，以防存气。

　　泵出口管奋闸阀主要用来调阻力，闸阀配合作用，使出口压力调节范围更宽。

　　在泵出口出口管上装上了一段厚壁玻璃管，以便在各工况性能试验中观察宏观流动。

　　本试验中固体是作为参考的，固相浓度都不高，所以选用上圆下锥的浆桶，由泵出口管切向进料自搅拌，完全可以保证浆桶内固体颗粒的均匀分布同时也是系统散气的需要，有机械搅拌后即使系统不通气也易混进空气。

　　浆桶为开式圆形，内壁光滑，下部为锥形，旋流效果好，浆体出口管泵人口管）在圆锥底部稍靠上，经循环料浆取样测定，进人泵人口管的料浆浓度均匀（即便在泵流量较小时），试水泵技术验中不定期在泵出口取样检测浓度。

　　同时合理地设计了出口管长及阻力，保证进人桶内料浆搅拌适中，并利于泵出口调压。

　　本论文因系统闭路循环及防稀释的原因，试验时泵不通轴封水密封。

　　因本例中泵轴封不在吸人侧，故一般为正压，且每次试验前均检查轴封的气密性并保持紧度，所以既不漏水也不吸气，必要时更换轴封以保证效果。

　　由于气液两相混合计量方法不成熟，所以气液分别计量，气相由空压机经减压阀后由转子流量计计量，液相固液相由超声波流量计计量，经多次调试试验，证明是可靠的。

　　由于本例通气量均不大，且浆桶开口较宽，所以气体都能散走进行了试验验证，略小于泵断流通气量时，保持通气量，运转多长时间泵也不会断流，证明气体无累积，稍开大通气量，泵就会断流，证明泵人口含气量完全由通人的气量所决考虑好系统的可靠性，各连接管接头的寿命要保证整个试验需要，特别是阀（泵的出口人口阀试验中要反复调节），故选用优质厚板闸阀，阀杆处密封好并可在不拆阀座的情况下，更换阀杆处密封填料。

　　泵体及管路稳定地固定在焊接钢架上，泵座的钢架粗壮低矮并焊在地角铁块上管路的钢架也有足够强度，并在地面与上方均固定，整个地基由混凝土整体浇筑而成，防止振动。。4 `人口管阀门流量计探头取压口通气口位置及出口管取压口阀门位置等都经综合考虑，保证计量，互不干扰，操作方便。

　　充分重视系统的科学性和气密性，系统设计中试验了多种情况，包括吸人管长阀门选用取压口位置及方式管路连接等，后泵选定佳方式进行牢固连接，并进行静压检测（通人高于泵工作大压力的自来水并堵死浆桶出人口，看是否漏水）开车后进行动态状况下的检测（将流量由大到刁由小到大反复调节，看各流量点扬程是否一致设计合理的清水系统，主要作用是供水冲洗静压试验。

　　供水管路无磨损，但自来水压力相对本系统较高，故选用关死封堵性好的优质球阀系统安装后，用清水进行调试验，主要看系统稳定性检测仪表的指示值及工艺流动状况。

　　泵轴封也连上水管，便于在停泵换料时冲洗冷却轴封放料管在整个系统位置低处并稍低且向下方倾斜以利放料。

　　相关参数测盘及设备仪表说明压力测量泵人口管的压力因为随流量不同而出现正负压表压）情况且波动小，所以选用水银压力计，测压口在通气孔的上游，以防止通人气体后对压力测量的影响出口压力以压力表为准，水银压力计（波动较大）用来对比标定压力表。

　　水银压力计选用相对厚壁玻瑞管，加长后测量范围较宽。

　　为防止进料堵死及稳定需要，所有取压管均经过体积膨胀的缓冲罐后再测量，试验证明该方法简单适用且从未堵浆，不需要其它复杂的分离或滤网装置。

　　通气及计量气源由空压机供给较方便，选用华冠牌一型，压力不太大，且启动也不频繁。

　　因使用含气范围较宽，故将两空气流量计常州热工仪表总厂所产）串联使用，使可测范围一时转子流量计读数和使用方便，但其指标值要修正。

　　通气铜管内径外径是研究了通气状况与本例流量的关系后定出的，铜管擂人口管约中心处，便于气泡被来流剪切混合试验后期更换内径约的细管并改变通气位置（直接紧靠泵人口发现试验结果几乎一样，即只与通气量多少有关。

　　流量测量多相流计量流量一直比较困难，三相在一起测量流童还没有方便经济的方法，本例试验系统如前论述，气相单独计量，经泵后又在浆桶上部散去，故只需计量循环液相或固液的流量。

　　因磨损阻塞及节流等原因，接触式流量测量方法不适合浆体，因此本试验装置选用了非接触式，使用方便的美水泵技术公司的型号为8的多普勒超声波流量计精度等级土测量范围一该流量计可测量一定含量的固粒和气泡流，两探头水平对称安放在管两边，以防止上部气泡下部固体（或上部悬浮体）浓度过高而影响精度。

　　使用中在工况及系统都安装到位时，灌水并关死泵出口阀，使系统在零流量下运转，记录并设置好基准信号值（包括环境噪声系统的不稳及轻微振动控制电路及功率测量为方便操作及电气测量与变频的需要，设计好控制电路很重要。

　　泵启动时电流表被短路保护，功率表被断开保护，泵运转后再正常连接。

　　本论文中重点考察不同工况下泵各性能指标的变化关系，侧重于相对比较，不是进行性能标定，而且本试验中工况变化快，特别是含气时泵反复启动断流，所以不适合采用复杂的功率测量系统。

　　选用直观易读的功率表，能保证试验在频繁变化工况中快速有序进行。

　　选用功率表为一认二再根据电机性能曲线中输出功率从一电。，即可由电机输人功率爪算得输出功率转速测量转速的测量也存在与功率相同的问题，即在频繁的工况变化中，如果用普通测速的方法旧光灯法感应线圈数字手持式转速表等）均需在某一工况时持续一段时间，专门计数读取转速，不但费时而且重要的一点是可能要耽误工况其他参数的检测，特别是在通人气体时更的转速测量方法因条件限制难以实现。

　　虽然转速在本工况中有点变化，但本例中由电机输出功率值挑可反推转速，因为本电机为机械硬特性，即负载变大时转速变化不大。

　　硬特性电机的转速从关系是一条稍微向下倾斜的近似直线的曲线，所以申丛就可从。二f（从）知道实际转速。

　　因对各工况均这样计算，所以即使存在偏差，也不影响各工况的相互比较。

　　结论离心泵气液固多相流试验台的设计是一个探索性研究，对深人探讨离心泵用于输送多相流介质的使用研究具有重要意义。

　　设计中要充分考虑计及气液固三相流的流劝特征及各相特点并结合离心泵的启动与运转特性，管路系统与测量系统要周密考虑合理设计。

　　另外，系统设计中还要把握好科学性与实用合理与简化与方便之间的关系。

　　本系统已用于进行了多项试验研究，证明了其设计的合理性与装置的可靠性。

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