[发明专利]一种充填料浆管道输送可视化监测实验装置及使用方法

说明书

本发明提供一种充填料浆管道输送可视化监测实验装置及使用方法，属于矿山充填管道输送技术领域。该装置包括L型管道输送系统、电阻层析成像系统、料浆循环泵送系统和高速摄像系统，L型管道输送系统上设置电极传感器，电极传感器连接电阻层析成像系统，料浆循环泵送系统实现L型管道输送系统中料浆的循环，高速摄像系统对L型管道输送系统的料浆流动状态进行摄像。本装置各组件能够实现自由拆卸和随机组合，满足不同充填倍线条件下垂直和水平任意管段料浆流动状态的捕捉和测定，获取管内压力、流量、流速、沿管道截面的浓度分布、分相含率等料浆流动参数，为料浆管输流动行为特征的研究提供基础数据。

技术领域

本发明涉及矿山充填管道输送技术领域，特别是指一种充填料浆管道输送可视化监测实验装置及使用方法。

背景技术

管道输送是矿山充填技术的关键环节。长距离管输过程中，料浆在管道内的流动状态难以预测，特别是料浆由水平管路进入垂直管路时，其流动状态会由相对稳定转变为不稳定，具体体现在垂直管段极易发生振动、鸣响、堵塞以及磨损破裂。因此，保证充填料浆在管内的稳定流动是矿山顺利生产、系统高效运行的重要前提。

现阶段，管道内料浆流动过程的复杂性限制了人们对其进行较为深入的了解和研究，再加上缺乏有效可靠的测试方法和技术手段，充填料浆在管内的流动规律并没有得到揭示，这无疑增加了工程设计的盲目性和系统维护的难度，在一定程度上也制约着矿山充填技术的推广和应用。因此，亟需一种充填料浆管道输送可视化监测实验装置，在不影响和干扰管道内部结构、料浆流动要素的前提下，捕捉料浆管输局域瞬时的流动特性参数，实现料浆管输流动行为的可视化监测，为研究管内料浆的浓度、流速、流型以及流变参数的变化规律奠定设备基础，从而促进充填管输理论和矿山充填技术的发展和完善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种充填料浆管道输送可视化监测实验装置及使用方法，能够实现充填料浆动态管输过程的实时、可视化监测，获取料浆流动参数，为料浆管输流动行为特征的研究奠定基础。

该装置包括L型管道输送系统、电阻层析成像系统、料浆循环泵送系统和高速摄像系统，其中，L型管道输送系统包括装料斗、垂直管线和水平管线，装料斗下方连接垂直管线，垂直管线连接水平管线；电阻层析成像系统包括电极传感器、信号电缆、数据采集装置、数据线和主控计算机，电极传感器根据实验需求安装在垂直管线或水平管线的相应位置，电极传感器通过信号电缆与数据采集装置相连接，数据采集装置通过数据线与主控计算机相连接；料浆循环泵送系统包括盛料槽、渣浆泵、普通管道、管卡和螺纹杆，普通管道由管卡包住，并通过螺纹杆固定在固定面上，盛料槽内的料浆通过渣浆泵进入普通管道，料浆通过普通管道回流至装料斗中；高速摄像系统包括高速摄像机和三脚架，高速摄像机置于三脚架之上，高速摄像系统置于L型管道输送系统一侧。

垂直管线和水平管线均包括不少于一个有机玻璃管、不少于一个压力变送器和不少于一个电磁流量计，有机玻璃管之间通过法兰或三通法兰连接，当采用三通法兰连接时，三通法兰另一端连接压力变送器，电磁流量计安装在有机玻璃管上，垂直管线和水平管线通过弯头一连接，水平管线末端设置弯头二，以引导料浆进入盛料槽；水平管线通过支撑架安装在水平面上，装料斗通过钢支架支撑固定。

装料斗下部安装球阀一。

水平管线设置有球阀二，球阀二安装在水平管线电极传感器之后的位置。

装料斗为有机玻璃材质，其外壁刻有容量刻度线。

电极传感器沿管道轴向设有两个电极平面，每个电极平面包含十六个沿电极传感器管壁均匀分布的螺纹孔，每个螺纹孔均安装一个电极。

信号电缆由十六根信号线和一根地线组成，每根信号线均连接一个圆形预绝缘端子。