一种用于提高气体管道输送效率的实验系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明是机械工程技术领域，具体涉及一种用于提高气体管道输送效率的实验系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，气体运输的主要方式为管道输送，对于提高管道的输气量，常用的方法均具有建设成本高，施工难，减阻效果不理想等缺点。根据自激振荡脉冲射流具有较大的变压特性和振荡腔室内特殊的边界条件的特点，在不改变管道直径的情况下管道增输装备能大大增大输气量，它可广泛用于冶金行业的煤气、高炉蒸汽、天然气等气体的长距离输运，降低能耗。提高气体管道输送效率是气体管道输送发展的必然趋势，也是输送管道技术进步的重要标志，它对降低输送管道建设成本、保障管道运行安全具有重要意义。
[0003]名称为“一种天然气管道减阻内涂层检测评价方法及设备”(中国专利号ZL201310072561.8)专利技术，该技术包括建立一种能够评价在役天然气管道内减阻涂层服役状况影响因素的方法，使得管道管理者对内涂层的服役性能状态有更清楚准确的认识，并清楚影响内涂层服役状况的主要影响因素，避免内壁减阻涂层大效趋势恶化，从而达到延长内壁减阻涂层寿命的效果。“在液体介质中具有增效、减阻功能的动态耦合仿生功能表面”(专利号ZL 201210038948.7)专利技术，该技术包括一种在液体介质中具有增效、减阻功能的动态耦合仿生功能表面，该动态耦合仿生功能表面是由软层表面与硬质基底层组成，硬质基底层加工有仿生非光滑结构，软层表面层是高分子复合弹性膜，利用高分子聚合物表面的弹性变形以及高分子复合弹性膜表面与基底材料上面的仿生非光滑形态耦合对液体介质进行动态控制，从而实现了气体机械增效。
[0004]虽然上述提供了一种天然气管道减阻内涂层，长输管道减阻增输方法在管道运行初期减阻率较高、增输效果明显，但持续时间都不长，只能在数天内保持有效。目前，针对气体管道增输装备减阻增输效率，基本依靠经验和理论研究，并没有提供有效的实验系统及设计方法。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术性问题是提供一种用于提高气体管道输送效率的实验系统及方法，该系统具有节能环保，建设成本低，施工方便的特点，用于克服现有管道减阻增输局限于理论和经验研究的瓶颈，为拓展新型减阻增输理论和减阻增输装备的设计方法等奠定了实验基础，并对降低输送管道建设成本和保障管道运行安全具有重要意义。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]—种用于提高气体管道输送效率的实验系统，空气压缩机(1)与稳压罐(2)左上端连通，稳压罐(2)右端与进气管道(6)连接，总阀(3)、电磁气动调节阀(4)与流量计(5)依次安装在进气管道(6)上，所述进气管道￠)的末端安装增输验证实验管路或减阻验证实验管路；
[0008]所述增输验证实验管路包括上路管(61)、下路管￠2)、电磁换向阀(9)、测振仪
(7)和增输装备(8)，所述进气管道(6)的末端装有电磁换向阀(9)，电磁换向阀(9)的出气端分别安装上路管￠1)和下路管(62)，所述上路管￠1)上安装流量计，下路管￠2)依次安装增输装备(8)和流量计，测振仪(7)与增输装备(8)连接；
[0009]所述减阻验证实验管路包括软管(11)、振动台(10)，所述振动台(10)上的管道两端分别第一连接软管(11)和第二软管(12)，所述第一连接软管(11)连接进气管道￠)，所述第二软管(12)连接带有流量计的管道。
[0010]优选地，所述的增输装备⑶结构主要包括腔体以及腔体前后两端中心对准的上游喷嘴和下游喷嘴，所述下游喷嘴四周呈锥形倾斜的防碰撞壁，腔体长L，腔体直径DT，上游喷嘴直径dl，下游喷嘴直径d2，防碰撞壁的倾斜角度α。
[0011]—种用于上述提高气体管道输送效率的实验系统的方法，包括以下步骤:
[0012]增输装备对管道输送增输验证实验:
[0013]步骤S101:测量常规未安装增输装备管路的相关流量、压力数据，空气压缩机向管路压入气体，气体经过稳压罐的稳压卸荷作用，确保气体流入总阀为连续流，通过电磁气动调节阀调节流入换向阀流量大小；
[0014]步骤S102:调节换向阀使气体通过上管路，通过流量计分别测量流入换向阀的起端流量Qc与起端压力P 以及经过一段管道后的末端流量Q:与末端压力P 1；
[0015]步骤S103:测量安装增输装备管路的下管路的相关流量、压力数据，保持其他条件与常规未安装增输装备管路相同；
[0016]步骤S104:调节换向阀使气体通过下管路，通过流量计分别测量流入换向阀以及经过增输装备变流后相同长度管道的末端流量qdr与末端压力P DR，同时利用测振仪测量增输装备在工作时的振动频率fdr;
[0017]步骤S105:每间隔半小时，重复步骤S101—一S104，测量8组数据，并记录；
[0018]增输装备对管道壁面振动减阻验证实验:
[0019]步骤S201:保持其他条件与常规未安装增输装备管路相同。
[0020]步骤S202:调节振动台，使进行振动台模拟与测振仪测量增输装备在工作时的振动频率F。相同，通过流量计分别测量变流后相同长度管道的末端流量Q 末端压力压力PF，每间隔半小时，测量8组数据，并记录；
[0021]相关计算如下:
[0022](1)增输率的计算公式:
[0023]T:= [ (Q DR - Q0) /Qdr] X 100 %
[0024]T1:增输率；
[0025]Q。:常规未安装增输装备管路的起端流量；
[0026]QDR:安装增输装备管路的末端流量。
[0027](2)减阻率的计算公式:
[0028]DR = [ ( A P0 - Δ PDR) / Δ P0] X 100%
[0029]DR:减阻率；
[0030]Δ P。:常规未安装增输装备管路压降损失，Δ P。= P。- Ρρ
[0031]其中P。:实验管路起端压力，P 1:实验管路末端压力；
[0032]Δ PDR:安装增输装备管路压降损失，A P DR= P。- PDR，其中PDR:实验管路末端压力。
[0033]本发明产生的有益效果为:该系统具有节能环保，建设成本低，施工方便的特点，用于克服现有管道减阻增输局限于理论和经验研究的瓶颈，为拓展新型减阻增输理论和减阻增输装备的设计方法等奠定了实验基础，并对降低输送管道建设成本和保障管道运行安全具有重要意义。
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为增输装备对管道输送增输验证实验系统图；
[0036]图2为增输装备对管道壁面振动减阻验证实验系统图；
[0037]图3为图1中增输装备的剖面示意图；
[0038]图4为增输装备将滑动摩擦转变为滚动摩擦示意图；
[0039]图5为实验系统流程图。
【具体实施方式】
[0040]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041]如图1?3所示一种用于提高气体管道输送效率的实验系统，空气压缩机(1)与稳压罐(2)左上端连通，稳压罐(2)右端与进气管道(6)连接，总阀(3)、电磁气动调节阀
(4)与流量计(5)依次安装在进气管道(6)上，所述进气管道(6)的末端安装增输验证实验管路或减阻验证实验管路；
[0042]所述增输验证实验管路包括上路管(61)、下路管￠2)、电磁换向阀(9)、测振仪
(7)和增输装备(8)，所述进气管道(6)的末端装有电磁换向阀(9)，电磁换向阀(9)的出气端分别安装上路管￠1)和下路管(62)，所述上路管￠1)上安装流量计，下路管￠2)依次安装增输装备(8)和流量计，测振仪(7)与增输装备(8)连接；
[0043]所述减阻验证实验管路包括软管(11)、振动台(10)，所