本发明涉及流体力学领域,特别是一种测量管道节流调压过程中液体压力波传递速度的实验。
背景技术:
液相流动介质中压力波的传播问题是流体力学界的经典问题之一,该问题的衍生问题存在于诸多领域之中,因此该问题受到了多领域的高度重视。很多工程问题或者现象属于管道中液体流动条件下的压力波传播问题,如声波、脉搏波等。在油气钻井工程领域,同样存在着许多属于管道液相流动介质中压力波的传播问题的现象和工程问题,最典型的就是泥浆脉冲信号的传输问题和因改变泥浆排量或节流阀的开度等引起的井筒流场的瞬态波动问题。对于深井钻井和定向钻井而言,泥浆脉冲信号的传输问题和井筒流场的瞬态压力波动问题变得十分突出。研究液相流动介质中压力波的传播在实际生产生活中有十分重要的意义。但是目前并没有能够有效测量压力波的速度实验装置。
技术实现要素:
一种测量管道节流调压过程中液体压力波传递速度的实验装置,其特征在于:包括动力装置、管道装置本体、压力传感器及示波器,所述动力装置包括水池和水泵变频控制器三个部分。水泵浸没在水池中并通过pvc软管与管道装置本体的宝塔咀固定连接,变频控制器控制水泵,宝塔咀透过管道连接三通接口,三通接口的一向与泄压用球阀连接,泄压用球阀的另一侧与一宝塔咀连接,宝塔咀通过pvc软管将装置内液体循环至水池内。三通接口的另一向与控压用球阀连接。控压用球阀与可拆卸活结连接,可拆卸活结的另一侧与与传感器基座连接。传感器基座的另一侧通过长管道与另一传感器基座连接。压力传感器通过丝扣与和传感器基座传连接,示波器的探头与压力传感器连接。传感器基座的另一侧与另一可拆卸活结连接。可拆卸活结能够实现将管道装置本体各部分快速连接与拆分。可拆卸活结的另一侧与控压球阀连接,控压球阀另一侧与宝塔咀连接,宝塔咀通过pvc软管将装置内液体循环至水池内。
所述水泵选用上海人民企业电机厂的型号为qx15-20-1.5的水泵,其功率1.5kw,流量15立方米每小时,转速2860r/min,扬程20米,口径64mm,所述传感器选用pcm300压力变送器,其测量范围可达-0.1~100mpa,输出信号为4~20ma兼容各种流质介质。所选示波器为rigol公司的ds1102d型传感器。
所述管道采用直径为32mm的pe管道。所述宝塔咀、可拆卸活结、控压用球阀、泄压用球阀、三通接口、传感器基座、内径为32mm。
所述的管道与宝塔咀、可拆卸活结、控压用球阀、泄压用球阀、三通接口、传感器基座间用工业热合机加工连接。
所述的宝塔咀与pvc软管连接处设有密封材料,传感器基座与压力传感器连接处设有密封材料。
所述传感器基座、可拆卸活结在管道两侧对称排布,其间距为0.75m,传感器基座远离可拆卸活结。所述的宝塔咀、可拆卸活结、控压用球阀、泄压用球阀、三通接口在管道上等间距排布,其间距为0.15m。
所述传感器基座之间管道长度为50m。
所述pvc软管上安装有等间距的若干管道卡箍。
本发明的具体操作步骤如下:
s1、水泵放置于水池中,通过变频控制器控制水泵功率并通过pvc软管与管道装置本体相连。
s2、压力传感器通过丝扣连接传感器基座上。压力传感器与示波器的探头连。当水泵启动时,通过变频控制器和控压球阀控制管道装置本体中的压力。
s3、压力传感器分别测量管道装置本体两端的压力,观测示波器的波形通过时间差法准确测量出压力波传递的速度。
本发明具有以下优点:
1、本发明通过变频控制器和两个控压球阀可以调节装置内的压力,可实现对管道内压力的准确控制,方便实施组平行实验,减小实验误差。
2、本发明实验装置结构简单,不易损坏,便于多次使用测量。
3、本发明由两个可拆卸活结分成三部分,安装简便,方便实验装置的搬运。
4、本发明的pvc软管由若干个等间距的卡箍固定,实验装置整体稳定性强。
附图说明
图1-装置概念图;
图2-动力装置图;
图3-压力传感器及示波器部分装置图;
图4-宝塔咀示意图;
图5-本实验装置概念全貌图。
图中:1-动力装置,2-管道装置本体,3-压力传感器及示波器,4-水池,5-水泵,6-变频控制器,7-pvc软管,8-宝塔咀9-三通接口10-管道11-泄压球阀12-控压球阀13-可拆卸活结,14-传感器基座,15-传感器,16-示波器,17-卡箍。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示,一种测量管道节流调压过程中液体压力波传递速度的实验装置:包括动力装置1、管道装置本体2、压力传感器及示波器3,所述动力装置1包括水池4和水泵5变频控制器6三个部分。
如图2所示:水泵5浸没在水池4中并通过pvc软管7与管道装置本体2的宝塔咀8固定连接,变频控制器6控制水泵5。
如图3所示:宝塔咀8连接三通接口9,三通接口9的一向与泄压用球阀11连接,泄压用球阀11的另一侧通过管道10与一宝塔咀8连接,宝塔咀8通过pvc软管7将装置内液体循环至水池4内。三通接口9的另一向与控压用球阀12连接。控压用球阀12与可拆卸活结13连接,可拆卸活结13的另一侧与与传感器基座14连接。传感器基座14的另一侧通过长管道10与另一传感器基座14连接。压力传感器15通过丝扣与和传感器基座14传连接,示波器16的探头与压力传感器15连接。传感器基座14的另一侧与另一可拆卸活结13连接。可拆卸活结13能够实现将管道装置本体2各部分快速连接与拆分。可拆卸活结13的另一侧与控压球阀12连接,控压球阀12另一侧与宝塔咀8连接,宝塔咀8通过pvc软管7将装置内液体循环至水池4内。
如图5所示,所述的管道与宝塔咀8、可拆卸活结13、控压用球阀12、泄压用球阀11、三通接口9、传感器基座14间用工业热合机加工连接,实现实验装置的密闭性。
进一步地,所述的宝塔咀8与pvc软管7连接处设有密封材料,传感器基座14与压力传感器15连接处设有密封材料。增加实验装置的密闭效果。
进一步地,所述传感器基座14、可拆卸活结13在管道10两侧对称排布,其间距为0.75m,传感器基座14远离可拆卸活结。所述的宝塔咀8、可拆卸活结13、控压用球阀12、泄压用球阀11、三通接口9在管道10上等间距排布,其间距为0.15m,减小可拆卸活结13对压力传感器15带来的影响。
进一步地,所述传感器基座14之间距为50m,增大两个压力传感器15之间的距离,增大时间差,减小实验误差。
进一步地,pvc软管7上安装有等间距的若干管道卡箍17以固定管道,增强实验装置的整体稳定性。
本发明的实验方法如下:
s1、水泵5放置于水池4中,通过变频控制器6控制水泵5功率并通过pvc软管7与管道装置本体2相连。
s2、压力传感器15通过丝扣连接传感器基座14上。压力传感器15与示波器16的探头连。当水泵5启动时,通过变频控制器6和控压球阀12控制管道装置本体2中的压力。
s3、压力传感器15分别测量管道装置本体2两端的压力,观测示波器16的波形通过时间差法准确测量出压力波传递的速度。