一種用于提高氣體管道輸送效率的實驗系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明是機械工程技術領域，具體涉及一種用于提高氣體管道輸送效率的實驗系統及方法。
【背景技術】
[0002]目前，氣體運輸的主要方式為管道輸送，對于提高管道的輸氣量，常用的方法均具有建設成本高，施工難，減阻效果不理想等缺點。根據自激振蕩脈沖射流具有較大的變壓特性和振蕩腔室內特殊的邊界條件的特點，在不改變管道直徑的情況下管道增輸裝備能大大增大輸氣量，它可廣泛用于冶金行業的煤氣、高爐蒸汽、天然氣等氣體的長距離輸運，降低能耗。提高氣體管道輸送效率是氣體管道輸送發展的必然趨勢，也是輸送管道技術進步的重要標志，它對降低輸送管道建設成本、保障管道運行安全具有重要意義。
[0003]名稱為“一種天然氣管道減阻內涂層檢測評價方法及設備”(中國專利號ZL201310072561.8)專利技術，該技術包括建立一種能夠評價在役天然氣管道內減阻涂層服役狀況影響因素的方法，使得管道管理者對內涂層的服役性能狀態有更清楚準確的認識，并清楚影響內涂層服役狀況的主要影響因素，避免內壁減阻涂層大效趨勢惡化，從而達到延長內壁減阻涂層壽命的效果。“在液體介質中具有增效、減阻功能的動態耦合仿生功能表面”(專利號ZL 201210038948.7)專利技術，該技術包括一種在液體介質中具有增效、減阻功能的動態耦合仿生功能表面，該動態耦合仿生功能表面是由軟層表面與硬質基底層組成，硬質基底層加工有仿生非光滑結構，軟層表面層是高分子復合彈性膜，利用高分子聚合物表面的彈性變形以及高分子復合彈性膜表面與基底材料上面的仿生非光滑形態耦合對液體介質進行動態控制，從而實現了氣體機械增效。
[0004]雖然上述提供了一種天然氣管道減阻內涂層，長輸管道減阻增輸方法在管道運行初期減阻率較高、增輸效果明顯，但持續時間都不長，只能在數天內保持有效。目前，針對氣體管道增輸裝備減阻增輸效率，基本依靠經驗和理論研究，并沒有提供有效的實驗系統及設計方法。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術性問題是提供一種用于提高氣體管道輸送效率的實驗系統及方法，該系統具有節能環保，建設成本低，施工方便的特點，用于克服現有管道減阻增輸局限于理論和經驗研究的瓶頸，為拓展新型減阻增輸理論和減阻增輸裝備的設計方法等奠定了實驗基礎，并對降低輸送管道建設成本和保障管道運行安全具有重要意義。
[0006]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0007]—種用于提高氣體管道輸送效率的實驗系統，空氣壓縮機(1)與穩壓罐(2)左上端連通，穩壓罐(2)右端與進氣管道(6)連接，總閥(3)、電磁氣動調節閥(4)與流量計(5)依次安裝在進氣管道(6)上，所述進氣管道￠)的末端安裝增輸驗證實驗管路或減阻驗證實驗管路；
[0008]所述增輸驗證實驗管路包括上路管(61)、下路管￠2)、電磁換向閥(9)、測振儀
(7)和增輸裝備(8)，所述進氣管道(6)的末端裝有電磁換向閥(9)，電磁換向閥(9)的出氣端分別安裝上路管￠1)和下路管(62)，所述上路管￠1)上安裝流量計，下路管￠2)依次安裝增輸裝備(8)和流量計，測振儀(7)與增輸裝備(8)連接；
[0009]所述減阻驗證實驗管路包括軟管(11)、振動臺(10)，所述振動臺(10)上的管道兩端分別第一連接軟管(11)和第二軟管(12)，所述第一連接軟管(11)連接進氣管道￠)，所述第二軟管(12)連接帶有流量計的管道。
[0010]優選地，所述的增輸裝備⑶結構主要包括腔體以及腔體前后兩端中心對準的上游噴嘴和下游噴嘴，所述下游噴嘴四周呈錐形傾斜的防碰撞壁，腔體長L，腔體直徑DT，上游噴嘴直徑dl，下游噴嘴直徑d2，防碰撞壁的傾斜角度α。
[0011]—種用于上述提高氣體管道輸送效率的實驗系統的方法，包括以下步驟:
[0012]增輸裝備對管道輸送增輸驗證實驗:
[0013]步驟S101:測量常規未安裝增輸裝備管路的相關流量、壓力數據，空氣壓縮機向管路壓入氣體，氣體經過穩壓罐的穩壓卸荷作用，確保氣體流入總閥為連續流，通過電磁氣動調節閥調節流入換向閥流量大小；
[0014]步驟S102:調節換向閥使氣體通過上管路，通過流量計分別測量流入換向閥的起端流量Qc與起端壓力P 以及經過一段管道后的末端流量Q:與末端壓力P 1；
[0015]步驟S103:測量安裝增輸裝備管路的下管路的相關流量、壓力數據，保持其他條件與常規未安裝增輸裝備管路相同；
[0016]步驟S104:調節換向閥使氣體通過下管路，通過流量計分別測量流入換向閥以及經過增輸裝備變流后相同長度管道的末端流量qdr與末端壓力P DR，同時利用測振儀測量增輸裝備在工作時的振動頻率fdr;
[0017]步驟S105:每間隔半小時，重復步驟S101—一S104，測量8組數據，并記錄；
[0018]增輸裝備對管道壁面振動減阻驗證實驗:
[0019]步驟S201:保持其他條件與常規未安裝增輸裝備管路相同。
[0020]步驟S202:調節振動臺，使進行振動臺模擬與測振儀測量增輸裝備在工作時的振動頻率F。相同，通過流量計分別測量變流后相同長度管道的末端流量Q 末端壓力壓力PF，每間隔半小時，測量8組數據，并記錄；
[0021]相關計算如下:
[0022](1)增輸率的計算公式:
[0023]T:= [ (Q DR - Q0) /Qdr] X 100 %
[0024]T1:增輸率；
[0025]Q。:常規未安裝增輸裝備管路的起端流量；
[0026]QDR:安裝增輸裝備管路的末端流量。
[0027](2)減阻率的計算公式:
[0028]DR = [ ( A P0 - Δ PDR) / Δ P0] X 100%
[0029]DR:減阻率；
[0030]Δ P。:常規未安裝增輸裝備管路壓降損失，Δ P。= P。- Ρρ
[0031]其中P。:實驗管路起端壓力，P 1:實驗管路末端壓力；
[0032]Δ PDR:安裝增輸裝備管路壓降損失，A P DR= P。- PDR，其中PDR:實驗管路末端壓力。
[0033]本發明產生的有益效果為:該系統具有節能環保，建設成本低，施工方便的特點，用于克服現有管道減阻增輸局限于理論和經驗研究的瓶頸，為拓展新型減阻增輸理論和減阻增輸裝備的設計方法等奠定了實驗基礎，并對降低輸送管道建設成本和保障管道運行安全具有重要意義。
【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0035]圖1為增輸裝備對管道輸送增輸驗證實驗系統圖；
[0036]圖2為增輸裝備對管道壁面振動減阻驗證實驗系統圖；
[0037]圖3為圖1中增輸裝備的剖面示意圖；
[0038]圖4為增輸裝備將滑動摩擦轉變為滾動摩擦示意圖；
[0039]圖5為實驗系統流程圖。
【具體實施方式】
[0040]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0041]如圖1?3所示一種用于提高氣體管道輸送效率的實驗系統，空氣壓縮機(1)與穩壓罐(2)左上端連通，穩壓罐(2)右端與進氣管道(6)連接，總閥(3)、電磁氣動調節閥
(4)與流量計(5)依次安裝在進氣管道(6)上，所述進氣管道(6)的末端安裝增輸驗證實驗管路或減阻驗證實驗管路；
[0042]所述增輸驗證實驗管路包括上路管(61)、下路管￠2)、電磁換向閥(9)、測振儀
(7)和增輸裝備(8)，所述進氣管道(6)的末端裝有電磁換向閥(9)，電磁換向閥(9)的出氣端分別安裝上路管￠1)和下路管(62)，所述上路管￠1)上安裝流量計，下路管￠2)依次安裝增輸裝備(8)和流量計，測振儀(7)與增輸裝備(8)連接；
[0043]所述減阻驗證實驗管路包括軟管(11)、振動臺(10)，所