一种调频式自激振荡射流装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液固分离射流装置及其使用方法，特别是关于一种与LNG接收站旋转滤网过滤器配合的调频式自激振荡射流装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]LNG接收站旋转滤网过滤器具有耐海水腐蚀、分离效率稳定以及阻力适当等特点，旋转滤网过滤器通常与上游侧的拦污栅配套使用，可以有效地拦截和过滤海水中的颗粒杂质污物，是保障LNG接收站海水栗及取水口设施可靠运行的关键设备。
[0003]如图1?图4所示，旋转滤网过滤器主要结构包括:上部机架21、电动机22、涡轮蜗杆减速机23、传动链条24、导轨25、主轴转配26、过滤网板27、反冲洗循环再生装置28以及集污槽29等。其中反冲洗循环再生装置28主要由供水栗、电磁阀、反冲洗管路以及与反冲洗管路相连的射流喷嘴部分构成。旋转滤网过滤器的工作原理为:电动机22转动带动涡轮蜗杆减速机23运动，通过与其啮合使传动链条24经由导轨25带动工作链轮主轴装配26上的大传动链轮转动，工作链轮半径以下脱离啮合部分到水池底部圆弧轨道半径以上之间的距离为直线运动，工作链条运动带动其上的过滤网板27运动。由于过滤网板27运动过程是一端上升，另一端下降，过滤网板27上升端在上升过程中将过滤拦截到网面上的颗粒杂物带出，颗粒杂物被截流在网板上形成滤饼层，随着过滤的进行，网板外表面的滤饼层逐渐增厚，导致过滤网板27的孔隙率降低，压降增大，此时需要采用反冲洗循环再生装置28采用反冲洗的方式对附着在旋转滤网上的颗粒杂质进行清除，反冲洗时，电磁阀开启，供水栗提升水的压力形成压力水，压力水经由反冲洗管路从喷嘴喷出，将附着在过滤网板上的颗粒杂物冲落到集污槽29中，再由集污槽29将杂物冲推到排污沟中，然后集中卸污和运输。由于反冲洗循环再生装置28采用的水射流的方向与过滤方向相反，因此该方式也称为反冲洗循环再生，依靠喷嘴喷出的高压水动能将附着于过滤网板外表面的滤饼层剥离，使得过滤网板27的孔隙率和运行压降基本上恢复到最初过滤时的状态，从而实现旋转滤网的性能循环再生。
[0004]由此可见，反冲洗方式是实现过滤网板27性能循环再生的重要途径，研究中发现，反冲洗循环再生装置28中的射流喷嘴性能直接影响旋转滤网过滤器的长周期稳定运行。现有技术中反冲洗循环再生装置的射流喷嘴为直通式单管结构，主要以连续射流的方式实现对旋转滤网进行反冲洗操作。旋转滤网在实际运行过程中发现这种反冲洗结构在连续射流中不可避免的会产生以下问题:1、反冲洗射流压力过高，造成旋转滤网网板局部变形甚至冲蚀破损。为克服过滤过程中旋转滤网网板上的滤饼层粘附力，反冲洗水射流的压力通常高达0.8MPa-lMPa，运行能耗高，射流冲击力大，由于现有技术采用的是直通式单孔结构的射流喷嘴，只能以连续射流的方式对旋转滤网进行冲洗，射流冲击力不可避免的集中在过滤网板的某一区域，该区域的过滤网板容易受到较高的冲击力而发生形变甚至冲蚀破损，降低旋转滤网的使用寿命。2、反冲洗循环再生效果不均匀，导致旋转滤网网板发生颗粒杂质架桥而堵塞失效。由于现有技术喷嘴结构的限制，反冲洗射流范围有限，不能实现对过滤网板的全覆盖，存在射流盲区，附着在射流盲区的颗粒杂质无法被有效清除，这一问题由于设备安装空间和技术本身的限制，目前无法从根本上获得解决，已成为困扰行业的技术难题。过滤网板有效冲洗区域范围内和冲洗盲区的循环再生效果差异显著，位于冲洗盲区内的过滤网板之间的颗粒杂质容易发生架桥，即未能有效获得清除的若干区域颗粒物杂质相互粘接成块形成更大范围的不能有效清除区域。架桥导致滤网发生严重堵塞，造成了旋转滤网过滤压降升高、运行能耗增大以及工作失效等一系列问题。
[0005]综上所述，现有反冲洗循环再生系统易造成滤网堵塞、滤网破损、循环性能不稳定以及能耗高等问题。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明的目的是提供一种调频式自激振荡射流装置及其使用方法，用较低的反冲洗压力达到较好的循环再生效果，节约能耗;避免过高的冲击压力导致的滤网局部变形、冲蚀破损等问题，延长旋转滤网的使用寿命。
[0007]本发明的另一目的是通过该自激振荡射流装置使一次反冲洗过程产生多次压力振荡射流，相当于连续多次反冲洗，有效提升旋转滤网的循环再生效率;产生的压力振荡射流在旋转滤网连续传递，能够改善现有技术中滤网不同位置的反冲洗不均匀性，并能有效减少网板间的颗粒杂质架桥。同时振荡频率可以根据实际工况灵活调节，实现与旋转滤网以及射流装置性能相匹配。
[0008]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种调频式自激振荡射流装置，其特征在于:该装置包括管状开口结构的壳体、底板、垂向射流进口、整流腔室、混流腔室、射流出口和切向射流进口；所述壳体底部开口处与所述底板固定连接;所述壳体顶部垂直设置有所述垂向射流进口，所述垂向射流进口入口端与反冲洗管路连接，所述垂向射流进口出口端与位于所述壳体内上部的所述整流腔室连通;位于所述壳体内，在所述整流腔室下方依次设置有通道和所述混流腔室，所述整流腔室下方与所述通道入口连通，所述通道出口位于所述混流腔室入口处上方，所述混流腔室出口穿出所述底板与所述射流出口连通;位于所述通道出口与所述混流腔室入口之间形成射流融合区域;位于所述通道上部，在壳体上部外侧壁上间隔设置有若干与所述通道上部连通的所述切向射流进口。
[0009]进一步，位于所述混流腔室外侧设置有近似圆锥形结构的旋流振荡壁，所述旋流振荡壁由一体成型的第一振荡壁、第二振荡壁和底部圆板构成，所述第二振荡壁一端与所述混流腔室顶部外壁固定连接，所述第二振荡壁另一端与所述第一振荡壁一端连接，所述第一振荡壁另一端与所述底部圆板端部连接，所述底部圆板环设在所述混流腔室下部。
[0010]进一步，所述第一振荡壁与所述第二振荡壁之间具有夹角CU
[0011]进一步，所述夹角α范围为:90°<α<180°。
[0012]进一步，所述通道包括一环形绕流壁、若干垂直导流壁和一弧形导流壁；由所述壳体外壁面向内依次垂向设置有所述环形绕流壁、垂直导流壁和弧形导流壁，若干所述垂直导流壁均布在由所述弧形导流壁和环形绕流壁构成的圆环内；所述环形绕流壁、垂直导流壁和弧形导流壁一端均固定在所述整流腔室下部，另一端均延伸至所述壳体内下方;所述环形绕流壁与所述壳体外壁面之间形成环形绕流通道，所述环形绕流通道与所述切向射流进口连通;两所述垂直导流壁之间形成环列射流通道，所述整流腔室内的压力水经所述环列射流通道射流向下游传递;所述弧形导流壁内部形成中心射流通道，所述中心射流通道为轴对称腔室，所述整流腔室内的压力水进入所述中心射流通道后，经过所述弧形导流壁向下传递。
[0013]进一步，所述环形绕流壁的在所述壳体内的延伸长度大于所述垂直导流壁的延伸长度，所述垂直导流壁的延伸长度大于所述弧形导流壁的延伸长度。
[0014]进一步，所述弧形导流壁内壁面由若干个弧形壁一体成型，每个弧形壁的圆弧部分均为椭圆的1/4。
[0015]进一步，所述混流腔室采用菱形腔室结构。
[0016]进一步，所述混流腔室与所述射流出口之间采用球形关节连接。
[0017]为实现上述目的，本发明采取另一种技术方案:一种基于所述调频式自激振荡射流装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤:1)旋转滤网反冲洗循环再生时，来自反冲洗管路的压力水射流由两条路径进入射流装置内部:一部分压力水射流沿轴向路径由垂直射流进口进入整流腔室，另一部分压力水射流沿水平切向路径由切向射流进口进入环形绕流通道;进入整流腔室内的压力水射流分别沿环列射流通道和中心射流通道向下游传递;2)进入中心射流通道的射流，经过弧形导流壁的若干个弧形壁后流体速度较低，流动阻力较大，导致轴向中心线位置远离导流壁的流体速度高于靠近导流壁的流体速度，中心射流通道内存在速度差的流体之间不断产生动量交换，在靠近导流壁的位置形成不稳定剪切层，剪切层周围的流体被夹带形成轴对称涡旋，通过不稳定剪切层的选择放大作用，剪切射流中与流体固有频率相接近范围内的涡量扰动得到放大，当该射流离开中心射流通道进入射流融合区域时将形成大尺度涡环结构；3)进入环列射流通道的射流向下游传递，到达第二振荡壁位置时发生碰撞，产生离散涡环，此时由于来自中心射流通道的流体剪切层中已存在与流体固有频率相接近成分的涡量扰动，该涡量扰动与来自环列射流通道与上部所述旋流振荡壁碰撞时产生的离散涡环相互融合，在射流融合区域使涡量扰动进一步被放大;4)沿水平切向路径由切向射流进口进入环形绕流通道的射流，在环形空间内沿着环形路