多相流试验装置设计与关键技术研究

【摘要】：管道运输是综合运输体系的重要组成部分,具有运行安全、平稳、可靠等优点。在湖泊清淤、取土固堤以及对航道进行疏浚治理中,疏浚土的输送方式基本是通过水力运输,即通过管道直接把泥浆运送到指定的排泥点。维持管道内流体具有一定压力是流体输送的基本条件,就挖泥船而言,现在作业中的绞吸式挖泥船以固-液两相流输送泥浆的,其不足之处是输运距离短、能耗高、易堵管、排泥管磨损严重,特别是输送距离不够远使得某些工程无法施工。为延长输运距离,传统的方法是采用中间接力泵站,但其投资费用大,而且调整不方便。如何更有效地提高泥浆输送效率、减少能耗是人们一直关注的问题。随着管道输送技术的发展和人们对多相流管道输送特性的研究,在提高泥浆输送效率和远距离泥浆输送的问题上有了新的解决方案,就是加入压缩空气帮助输送。 为了弄清加气输送和二级泵站接力输送各自应用的泥质、浓度等参数范围,需要进行大量的试验。因此研究和设计可行的试验管道系统,并以此进行泥浆管道输送的试验研究具有重要的意义。论文首先从加气减阻和延长排距的机理出发,研究了加气助送的可行性;然后,根据正交性原理用正交表科学的安排试验方案,在短时间内,用较少的投资取得理想的试验效果;再次,根据试验目的设计了多相流试验装置,试验装置由加气助送试验装置和中间接力泵输送装置组成,加气助送试验装置主要完成加气延长排距试验,向排泥管内加入压缩空气,利用气体的减阻和助推作用使泥质的输送距离得到延长,中间接力泵站试验装置主要完成与加气助送的比较试验;论文详细介绍了试验装置的测控系统,在测试系统中,从传感器、智能仪表、现场总线到上位机程序设计,每一个环节都进行了详细的说明;在控制系统中,着重论述了可编程逻辑控制器、变频器及网络通讯技术;并阐述了测控系统的调试过程;最后,根据试验数据的处理流程,用VC++开发了专用的数据处理程序,减轻了数据处理人员的劳动强度。