高压腔体内高速流动混相介质的液位动态控制方法技术

本发明专利技术公开了高压腔体内高速流动混相介质的液位动态控制方法，包括如下步骤：S1、搭建高压高速流动条件下的混相介质试验装置；S2、将介质输入端、压差传感器PH2以及高压气源与PLC控制系统连通，PLC控制系统连通控制介质输入端定量供应固液相介质，多相介质腔内的液位信号反馈给PLC控制系统；S3、根据要求动态调节多相介质腔内的液位高度；本发明专利技术可实现腔体内液面高度的动态控制；由于介质输入口以及介质输出口均设于液面上方，介质高速流动的状态下输入或输出介质亦不会使液面产生较大波动；受气压驱动，介质通过介质输出管自下而上逆向向外输出，最大限度的防止了液面产生波动，且可以最大限度地排除腔体内高密度的固相介质。以最大限度地排除腔体内高密度的固相介质。以最大限度地排除腔体内高密度的固相介质。

【技术实现步骤摘要】
高压腔体内高速流动混相介质的液位动态控制方法


[0001]本专利技术涉及流体自动控制
，具体是高压腔体内高速流动混相介质的液位动态控制方法。

技术介绍

[0002]机械动密封被誉为流体机械的心脏，被广泛应用于工业，农业，国防建设等领域中，机械动密封的性能好坏直接影响着生产过程的效率、安全，因此，对机械动密封进行测试具有重要的意义。
[0003]混相介质高压机械动密封由于工况复杂，压力高且含高压气体，更需要的通过测试试验来加以验证；现有技术测试机械密封性能时，将介质输送管管口延伸至多相介质腔的混相介质的液面下方以输入介质，使多相介质腔内液面达到预定高度，需要调整液面高度时，再将介质从多相介质腔的底部向外排出，试验过程中混相介质是处于非流动状态的；但在混相介质高压高度流动的条件下，固相，液相和气相介质在有限的空间和管道内部流速较高，固相，液相和气相介质都有从高压向低压流、从进口向出口流动的趋势，并且受到的阻力各不相同，且固相，液相和气相介质受到相同的介质压力所产生的体积变化相差很大，因此试验过程液面会产生较大的波动，应用上述方法无法进行多相介质腔内的液面高度调节，因此如何在混相介质高压高速流动条件下的控制密封腔内的液面高度，一直是试验的重大难题，亟待解决。

技术实现思路

[0004]为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了高压腔体内高速流动混相介质的液位动态控制方法。本专利技术实现在混相介质高压高速流动条件下，对密封腔内的液面高度的动态控制。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]高压腔体内高速流动混相介质的液位动态控制方法，包括如下步骤：
[0007]S1、搭建高压高速流动条件下的混相介质试验装置；
[0008]该试验装置包括壳体以及转动配合在壳体内腔中的转轴，壳体内腔中设有机械密封，以便在该内腔中分隔形成多相介质腔；多相介质腔内开设有高于混相介质液位高度的介质输入口以及介质输出口，介质输入端通过介质输入口向多相介质腔内持续输送固液相介质；多相介质腔内设置有介质输出管，介质输出管的管体入口延伸至多相介质腔底部，介质输出管的管体出口与介质输出口连通；高压气源与多相介质腔的腔体连通并维持多相介质腔内气压保持稳定，且高压气源的接入口高于混相介质的液位高度；多相介质腔内设置有压差传感器PH2以监控多相介质腔内的相对液位高度；
[0009]S2、将介质输入端、压差传感器PH2以及高压气源与PLC控制系统连通，PLC控制系统连通控制介质输入端定量供应固液相介质，多相介质腔内的液位信号反馈给PLC控制系统；
[0010]S3、根据要求动态调节多相介质腔内的液位高度：
[0011]需求液位高度降低时，PLC控制系统提高高压气源的气体输出压力；
[0012]需求液位高度升高时，PLC控制系统降低高压气源的气体输出压力。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：介质自介质输出口流出后，依序经电磁阀D1002、悬液分离器、降压冷却器、节流阀V1003流回试验介质罐；所述介质输入端由两条介质管路组成：第一条介质管路处介质从试验介质罐流出经开关阀V4002、高压往复泵、高压蓄能器至与进液口连通的电磁阀D1001处，此外设有旁路支路经节流阀V1002返流至试验介质罐；第二条加固支路介质流出固液介质混合罐依序经开关阀V6003、计量泵、开关阀V6010后经电磁阀D1001连通至介质输入口处；高压气源的气体由高压空气压缩机排出后，依序经开关阀V5012、调节阀V3007及开关阀V2010进入多相介质腔的腔体内；
[0014]多相介质腔的介质输入口处布置流量传感器Q1及压力传感器P3，多相介质腔的介质输出口处布置流量传感器Q2；降压冷却器的介质出口端布置压力传感器P2及温度传感器T2；高压蓄能器的出口端布置压力传感器P1；调压阀V3007的出口端设置流量传感器Q3。
[0015]作为本专利技术再进一步的方案：沿转轴轴向，壳体内腔被机械密封分隔形成多相介质腔和用于平衡压力和起润滑作用的密封腔，且所述密封腔为两组且对称分布在多相介质腔的两端处；两组密封腔处均分别开设有相应的进油口和排油口，各进油口和排油口均通过液压回路连通高压油站。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：开关阀V5012与调节阀V3007之间的一段加气回路上布置有防逆流的单向阀V5020；多相介质腔处还布置出气口，该出气口通过开关阀V5011连接至排空口；所述加气回路还包括旁支气路，该旁支气路的一端连通进气口，另一端依序经开关阀V5009和电磁阀V3006后连通排空口；开关阀V5009的出口端布置压力传感器P4。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：所述悬液分离器的排杂口依序经开关阀V5014、除杂罐、开关阀V5013连通至排空口。
[0018]作为本专利技术再进一步的方案：所述降压冷却器的换热侧的进口经进水阀V4005与水源连通，换热侧的出口连通排空口。
[0019]作为本专利技术再进一步的方案：试验介质罐的出口端通过开关阀V4001连通排空口，试验介质罐还布置两组旁路进口，其中一组旁路进口经安全阀V4004与水源连通，另一组旁路进口通过节流阀V1002以及安全阀VS连通至排空口；试验介质罐处布置温度传感器T1和液位传感器PL1。
[0020]作为本专利技术再进一步的方案：固液介质混合罐的进水端通过开关阀V6002与水源连通，固液介质混合罐的排杂口通过开关阀V6001连通排空口；固液介质混合罐内还布置起搅拌功能的搅拌组件；固液介质混合罐处布置液位传感器PL2。
[0021]作为本专利技术再进一步的方案：变频电机作为动力源为转轴提供动力，变频电机的输出轴依序经扭矩传感器及挠性联轴器连接至转轴的输入端处。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术将实验装置接入PLC变频器控制系统，通过压差传感器PH2获取多相介质腔内的实时液位高度，在混相介质高速流动的状态下，通过调节阀调节多相介质腔内的输入气体压力，上调或下调输入气体压力，受压力驱动，进入多相介质腔内的气体流量改变；气体在多相介质腔内的占比上升，固相液相介质的占比下降，多相介质腔内的液位降低；气
体在多相介质腔内的占比下降，固相液相介质的占比上升，多相介质腔内的液位上升，以此可实现腔体内液面高度的动态控制；由于介质输入口以及介质输出口均设于液面上方，介质高速流动的状态下输入或输出介质亦不会使液面产生较大波动；受气压驱动，介质通过介质输出管自下而上逆向向外输出，最大限度的防止了液面产生波动，且可以最大限度地排除腔体内高密度的固相介质，防止高密度的固相介质在腔体内的累积，亦可以尽可能方便地将进出口管道布局在中间腔体顶部，便于试验台管接头，零部件的拆装，简化试验台驱动底座部分结构设计。
[0024]2、本专利技术实际操作时，气液固态可通过依次开启高压往复泵为多相介质腔输送液相模拟介质、开启搅拌组件以及计量泵为多相介质腔提供固相介质、开启高压空气压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高压腔体内高速流动混相介质的液位动态控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、搭建高压高速流动条件下的混相介质试验装置；该试验装置包括壳体(10)以及转动配合在壳体(10)内腔中的转轴(20)，壳体(10)内腔中设有机械密封(40)，以便在该内腔中分隔形成多相介质腔(11)；多相介质腔(11)内开设有高于混相介质液位高度的介质输入口(111)以及介质输出口(112)，介质输入端通过介质输入口(111)向多相介质腔(11)内持续输送固液相介质；多相介质腔(11)内设置有介质输出管(113)，介质输出管(113)的管体入口延伸至多相介质腔(11)底部，介质输出管(113)的管体出口与介质输出口(112)连通；高压气源(114)与多相介质腔(11)的腔体连通并维持多相介质腔(11)内气压保持稳定，且高压气源(114)的接入口高于混相介质的液位高度；多相介质腔(11)内设置有压差传感器PH2以监控多相介质腔(11)内的相对液位高度；S2、将介质输入端、压差传感器PH2以及高压气源(114)与PLC控制系统连通，PLC控制系统连通控制介质输入端定量供应固液相介质，多相介质腔(11)内的液位信号反馈给PLC控制系统；S3、根据要求动态调节多相介质腔(11)内的液位高度：需求液位高度降低时，PLC控制系统提高高压气源(114)的气体输出压力；需求液位高度升高时，PLC控制系统降低高压气源(114)的气体输出压力。2.根据权利要求1所述的高压腔体内高速流动混相介质的液位动态控制方法，其特征在于，介质自介质输出口(112)流出后，依序经电磁阀D1002、悬液分离器(61)、降压冷却器(62)、节流阀V1003流回试验介质罐(63)；所述介质输入端由两条介质管路组成：第一条介质管路处介质从试验介质罐(63)流出经开关阀V4002、高压往复泵(64)、高压蓄能器(65)至与进液口连通的电磁阀D1001处，此外设有旁路支路经节流阀V1002返流至试验介质罐(63)；第二条加固支路介质流出固液介质混合罐(67)依序经开关阀V6003、计量泵(66)、开关阀V6010后经电磁阀D1001连通至介质输入口(111)处；高压气源(114)的气体由高压空气压缩机排出后，依序经开关阀V5012、调节阀V3007及开关阀V2010进入多相介质腔(11)的腔体内；多相介质腔(11)的介质输入口(111)处布置流量传感器Q1及压力传感器P3，多相介质腔(11)的介质输出口(112)处布置流量传感器Q2；降压冷却器(62)的介质出口端布置压力传感器P2及温度传感器T2；...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡粤华，沈宗沼，张晓东，李香，丁思云，刘杰，李鲲，李凤成，王永乐，谢星，姚黎明，郑国运，吴兆山，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：