气固两相流中催化剂颗粒输送中撞击管壁的磨损测试装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种气固两相流中催化剂颗粒输送中撞击管壁的磨损测试装置，包括气固两相流系统、电阻应变式传感器和计算机后处理系统；所述的气固两相流系统包括弯曲管道、皮托管、储料罐以及压差计，所述的皮托管设置在所述的弯曲管道的入口端，所述的储料罐设置在皮托管的后端且与所述的弯曲管道相连通，所述的压差计设置在所述的弯曲管道上；所述的电阻应变式传感器包括电阻应变片和应变仪，所述的弯曲管道弯折处的内壁的上端和下端分别设置有所述的电阻应变片，所述的电阻应变片与所述的应变仪信号连接；所述的应变仪与所述的计算机后处理系统连接。本发明对减少催化剂颗粒撞击构件磨损和提高催化裂化装置的安全可靠运行有重要意义。
【专利说明】气固两相流中催化剂颗粒输送中撞击管壁的磨损测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气固两相流中催化剂颗粒撞击输送管道不同壁面的磨损测试装置，属于催化剂颗粒流动及碰撞磨损领域。
【背景技术】
[0002]随着经济建设的快速增长，我国炼油工业也进入了迅速发展的阶段，2005年我国原油年加工能力达3.12亿吨。催化裂化装置是将重油深度加工生产高辛烷值汽油、柴油、液化石油气等高附加值产品的重要生产装置。2005年我国催化裂化装置的加工能力已超过9300万吨。不断创新的催化裂化科研和工艺工程技术，以及与之相应的一系列催化剂，都是依靠自己的力量，借鉴国外先进技术，以产、学、研相结合的形式，在独立自主基础上开发出来的。从而使我国催化裂化的整体技术接近或达到世界先进水平。催化裂化装置的长周期、安全、稳定运行一直是炼油工业所追求的目标，其运行状态的优劣直接关系着企业的经济效益。
[0003]犹如人的生命，靠血液循环而不断地延续一样，催化裂化装置的活力是靠流态化的催化剂循环而维系着。催化剂是经过喷雾干燥得到的粒径主要在20?100 μ m的固体球形颗粒，在整个装置中都处于流化状态，通过气流的输送实现循环流动。由于这种流化床型的高操作流速和催化剂颗粒的大量循环，使得催化裂化装置的许多构件工作在高温(烟气)、大量固体颗粒不断冲刷环境下，虽然已采取了一些防范保护措施，但仍然出现了很多问题，主要表现为催化剂颗粒在系统循环过程中，由于流经一些部位时线速度过高会造成催化剂磨损，以及对构件和管壁的冲击与碰撞引起催化剂颗粒的撞碎，造成价格昂贵的催化剂大量跑损，增加生产成本，引起环境污染，同时催化剂的颗粒损失会使装置的流化质量恶化，对工艺系统的流化性能、循环量以及损耗都有很大的影响；另一方面由于催化剂颗粒的撞击与冲刷造成催化裂化装置中的诸多构件例如容器和管道的防腐隔热衬里、主风分布管和喷嘴、烟汽轮机叶片和轮盘、滑阀等的冲蚀磨损，对装置的长期运行将带来直接威胁，它是造成设备停工停产的最主要原因之一。由管件冲蚀减薄而失效引起的非计划停工，甚至造成安全事故的比例越来越高，国内外的有关报道也越来越多。为确保催化裂化装置在全寿命周期内安全可靠地运行，必须对含催化剂颗粒的气固两相介质的流动特性有一个准确和完整的描述，开展基于气固两相流分析的颗粒对催化裂化装置中各类相关构件的撞击和冲刷过程研究，从而设计出一种气固两相流中催化剂颗粒撞击输送管道不同壁面的磨损测试装置对减少催化剂颗粒撞击构件磨损和提高催化裂化装置的安全可靠运行有重要意义。
【发明内容】
[0004]为了克服现有催化剂颗粒输送过程中对构件和管壁的冲击与碰撞引起催化剂颗粒的撞碎而存在的生产成本高、催化裂化装置的流化质量差、安全隐患大等的缺点，本发明提供了一种气固两相流中催化剂颗粒输送中撞击管壁的磨损测试装置。[0005]本发明采用的技术方案是:
[0006]气固两相流中催化剂颗粒输送中撞击管壁的磨损测试装置，其特征在于:包括气固两相流系统、电阻应变式传感器和计算机后处理系统；
[0007]所述的气固两相流系统包括弯曲管道、用于测量弯曲管道入口的气体速度的皮托管、用于给弯曲管道内添加催化剂颗粒的储料罐以及用于测量弯曲管道不同位置压力差的压差计，所述的皮托管设置在所述的弯曲管道的入口端，所述的储料罐设置在皮托管的后端且与所述的弯曲管道相连通，所述的压差计设置在所述的弯曲管道上；
[0008]所述的电阻应变式传感器包括电阻应变片和应变仪，所述的弯曲管道弯折处的内壁的上端和下端分别设置有所述的电阻应变片，所述的电阻应变片与所述的应变仪信号连接；
[0009]所述的应变仪与所述的计算机后处理系统连接。
[0010]进一步，所述的应变仪采用调幅放大电路，所述的调幅放大电路通过A/D转换器与存储器连接，所述的存储器与计算机后处理系统连接。所述的调幅放大电路包括电桥、前置放大器、功率放大器、相敏检测器、低通滤波器、振荡器、稳压电源。
[0011]进一步，所述的计算机后处理系统包括具有存储运算能力的计算机和后处理的分析软件。
[0012]本发明的技术构思为:该磨损测试装置由气固两相流系统、电阻应变式传感器和计算机后处理系统三部分组成。气固两相流系统中，打开储料罐的开关让催化剂颗粒进入弯曲管道内，在管道入口气体的带动下在弯曲管道中运输形成气固两相流。同时气固两相流中催化剂颗粒在流动过程中不断的撞击管壁造成磨损，此时通过电阻应变式传感器检测，由于缺陷将引起导体电导率、磁导率的变化，使电阻改变，从而引起输出电压变化。经存储器存储测试所需的电压变化量。在此基础上通过读取存储器中的数字信号并通过后处理软件进行分析。
[0013]本发明的有益效果主要表现在:在肉眼无法看到催化剂颗粒撞击弯曲管道内避的情况下，对管壁的磨损做一个测试，为进一步研究气固两相流中催化剂颗粒撞击不同构件的磨损打下良好的基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明装置整体结构示意图。
[0015]图2是本发明装置部件构成的流程示意图。
【具体实施方式】
[0016]参照图1和图2，气固两相流中催化剂颗粒输送中撞击管壁的磨损测试装置，包括气固两相流系统1、电阻应变式传感器2和计算机后处理系统3 ；
[0017]所述的气固两相流系统I包括弯曲管道12、用于测量弯曲管道入口的气体速度的皮托管13、用于给弯曲管道内添加催化剂颗粒的储料罐14以及用于测量弯曲管道不同位置压力差的压差计11，所述的皮托管13设置在所述的弯曲管道12的入口端，所述的储料罐14设置在皮托管13的后端且与所述的弯曲管道12相连通，所述的压差计11设置在所述的弯曲管道12上；[0018]所述的电阻应变式传感器2包括电阻应变片21和应变仪22，所述的弯曲管道12弯折处的内壁的上端和下端分别设置有所述的电阻应变片21，所述的电阻应变片21与所述的应变仪22信号连接；
[0019]所述的应变仪22与所述的计算机后处理系统3连接。
[0020]进一步，所述的应变仪22采用调幅放大电路，所述的调幅放大电路通过A/D转换器23与存储器24连接，所述的存储器24与计算机后处理系统3连接。所述的调幅放大电路包括电桥、前置放大器、功率放大器、相敏检测器、低通滤波器、振荡器、稳压电源。
[0021 ] 进一步，所述的计算机后处理系统3包括具有存储运算能力的计算机31和后处理的分析软件。
[0022]所述的电阻应变片21将气固两相流中催化剂颗粒在不同位置撞击管道内壁的压力变化转化为电阻的变化，所述的调幅放大电路经过所述的A/D转换器转化成数字信号，存储于所述的存储器内。
[0023]所述的后处理分析软件3通过所述的计算机串口从所述存储器中读取数字信号并进行分析处理。所述的后处理软件主要包括ABAQUS和CCFD:所述的ABAQUS主要进行应力分析，所述的CCFD主要用于流场分析。
[0024]参考图2，气固两相流系统I中气体由弯曲管道12入口进入，并且用皮托管13测量所述弯曲管道12入口的气体速度，通过与储料罐14给弯曲管道内加催化剂颗粒形成气固两相流。压差计11用于测量所述弯曲管道不同位置压力差。气固两相流中的催化剂颗粒在运动中撞击粘帖在弯曲管道12内壁的电阻应变片，电阻应变片把撞击的压力变化信号转化成电阻变化信号，应变仪22通过分析电阻的变化并将电阻的变化转化成电压信号存储于存储器。最后后处理分析软件，3通过所述的计算机串口从所述存储器中读取数字信号和压力差记录的数据进行分析处理，通过具体的分析得到催化剂颗粒撞击管道避免的磨损情况。
[0025]本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
【权利要求】
1.气固两相流中催化剂颗粒输送中撞击管壁的磨损测试装置，其特征在于:包括气固两相流系统、电阻应变式传感器和计算机后处理系统； 所述的气固两相流系统包括弯曲管道、用于测量弯曲管道入口的气体速度的皮托管、用于给弯曲管道内添加催化剂颗粒的储料罐以及用于测量弯曲管道不同位置压力差的压差计，所述的皮托管设置在所述的弯曲管道的入口端，所述的储料罐设置在皮托管的后端且与所述的弯曲管道相连通，所述的压差计设置在所述的弯曲管道上； 所述的电阻应变式传感器包括电阻应变片和应变仪，所述的弯曲管道弯折处的内壁的上端和下端分别设置有所述的电阻应变片，所述的电阻应变片与所述的应变仪信号连接； 所述的应变仪与所述的计算机后处理系统连接。
2.如权利要求1所述的气固两相流中催化剂颗粒输送中撞击管壁的磨损测试装置，其特征在于:所述的应变仪采用调幅放大电路，所述的调幅放大电路通过A/D转换器与存储器连接，所述的存储器与计算机后处理系统连接。
3.如权利要求2所述的气固两相流中催化剂颗粒输送中撞击管壁的磨损测试装置，其特征在于:所述的计算机后处理系统包括具有存储运算能力的计算机和后处理的分析软件。
【文档编号】G01N3/56GK103913391SQ201410118061
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】洪滔, 章城, 吕兆聪, 周迪锋, 阮晨 申请人:浙江工业大学