本發(fā)明涉及一種測(cè)量?jī)x器，尤其涉及一種模擬海洋石油多相流集輸管道機(jī)械式清蠟試驗(yàn)裝置及制作蠟沉積物的模具。

背景技術(shù)：

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)石油天然氣能源需求激增，海洋油氣開(kāi)采廣泛得到各國(guó)的關(guān)注。在海洋油氣開(kāi)采過(guò)程中，多相集輸方式是主要的輸送油氣的方式。由于海洋特殊的低溫環(huán)境，使得輸送管道壁與輸送油氣產(chǎn)生較大的溫度差，原油中的蠟晶分子在管壁發(fā)生沉積，從而在管壁上形成蠟沉積物。隨著沉積時(shí)間的增加，蠟沉積物會(huì)嚴(yán)重降低管道輸送能力，甚至?xí)l(fā)生停輸?shù)戎卮髥?wèn)題。在上個(gè)世紀(jì)90年代美國(guó)能源部曾統(tǒng)計(jì)過(guò)修復(fù)深度400m堵塞的海底管道，每千米的修理費(fèi)用高達(dá)62.1萬(wàn)美元，投入成本非常高。

為了保證油氣的安全可靠輸送，目前普遍采用定期對(duì)輸送管道內(nèi)部的蠟沉積物進(jìn)行清除的方法。機(jī)械式清除是其中一種常見(jiàn)方式，其采用的清理工具被稱為清管器。清管器的種類有很多，例如：皮碗式，直板式，清管球，泡沫清管器等等。在實(shí)際機(jī)械式清管過(guò)程中，由于蠟沉積物太硬或蠟塞阻力過(guò)大，容易出現(xiàn)清管器的卡堵問(wèn)題，從而導(dǎo)致二次堵塞嚴(yán)重問(wèn)題。為了防止這些問(wèn)題出現(xiàn)，很有必要對(duì)清蠟的阻力包括沉積物剝離力和蠟塞阻力進(jìn)行研究，提出合理的蠟沉積物剝離力和蠟塞阻力的計(jì)算公式，從而保證機(jī)械式清管的安全可靠運(yùn)行。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中存在一種原油管道通球清蠟?zāi)M實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，該實(shí)驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法中，主要是模擬原油單相流的蠟層物，蠟層物形狀為環(huán)形。針對(duì)集輸多相流的問(wèn)題，沒(méi)有考慮，特別當(dāng)輸送的是油氣兩相流時(shí)候，蠟沉積物為月牙形而非環(huán)形；而且該裝置的管道中沒(méi)有裝原油，跟實(shí)際管道有很大差別；同時(shí)該實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法只能測(cè)得清管器清蠟阻力，不能在線觀測(cè)清蠟過(guò)程中蠟屑的遷移運(yùn)動(dòng)。

有鑒于上述公知技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明人根據(jù)多年從事本領(lǐng)域和相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置及制作蠟沉積物的模具，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置及制作蠟沉積物的模具，該實(shí)驗(yàn)裝置解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，能夠模擬在多相流集輸管道中用機(jī)械方式清蠟，適用于模擬海洋石油集輸管道清蠟研究。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置，包括底部設(shè)置的試驗(yàn)臺(tái)，所述試驗(yàn)臺(tái)上固定設(shè)置有多相流管道組件，所述多相流管道組件包括水平設(shè)置、且兩端封閉的透明的主管道，所述主管道內(nèi)設(shè)有沿所述主管道軸向設(shè)置的、橫截面呈月牙形的蠟沉積物，所述主管道內(nèi)能滑動(dòng)地設(shè)置有清管器，所述清管器上連接有一端穿出所述主管道的繩索；所述主管道的一端上方設(shè)置有清蠟阻力檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述清蠟阻力檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括固定串接于所述繩索上的測(cè)力傳感器，所述繩索位于所述測(cè)力傳感器上方的一端連接有能驅(qū)動(dòng)所述清管器進(jìn)行清管作業(yè)的電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述主管道的一側(cè)平行間隔設(shè)置有能觀測(cè)所述主管道內(nèi)清管作業(yè)的觀測(cè)機(jī)構(gòu)；所述多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置還包括能夠控制所述電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、所述觀測(cè)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述多相流管道組件還包括兩個(gè)固定于所述試驗(yàn)臺(tái)上的支撐底座，兩個(gè)所述支撐底座上分別固定設(shè)置有第一三通接頭和第二三通接頭，所述第一三通接頭上的第一接口與所述主管道的一端密封連通，所述第一三通接頭上的第二接口連接有發(fā)球筒，所述發(fā)球筒的另一端呈封閉狀態(tài)，所述第一三通接頭上的第三接口呈開(kāi)放狀態(tài)；所述第二三通接頭上的第四接口與所述主管道的另一端密封連通，所述第二三通接頭上的第五接口呈封閉狀態(tài)，所述第二三通接頭上的第六接口中穿設(shè)所述繩索，所述第二三通接頭內(nèi)位于所述第六接口的下方設(shè)置有第一定滑輪，所述第一定滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸水平且垂直于所述主管道的中心軸，所述繩索的一端纏繞通過(guò)所述第一定滑輪后與所述清管器的一端連接。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述第一三通接頭和所述第二三通接頭分別通過(guò)一固定箍固定設(shè)置于所述支撐底座上；所述主管道的兩端設(shè)置有用于分別連接所述第一三通接頭和所述第二三通接頭的法蘭結(jié)構(gòu)；所述第二三通接頭內(nèi)位于所述第六接口的位置自上往下設(shè)置有第一滑輪支架，所述第一定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于所述第一滑輪支架上。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述清蠟阻力檢測(cè)機(jī)構(gòu)還包括與所述測(cè)力傳感器連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐架，所述支撐架上設(shè)置有第一伺服電機(jī)，所述第一伺服電機(jī)的輸出端與一滾筒連接，所述繩索位于所述測(cè)力傳感器上方的一端一端通過(guò)第二定滑輪纏繞于所述滾筒上，所述第二定滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸水平且平行于所述滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述支撐架包括一底部固定于所述試驗(yàn)臺(tái)上的支撐立板，所述支撐立板上固定設(shè)置有托板，所述托板上設(shè)置有滾筒支撐座，所述托板上設(shè)置有穿設(shè)所述繩索的透槽，所述托板上設(shè)置有能轉(zhuǎn)動(dòng)支撐所述第二定滑輪的第二滑輪支架，所述滾筒支撐座上設(shè)置所述第一伺服電機(jī)和所述滾筒，所述控制系統(tǒng)設(shè)置于所述托板上方；所述托板的下方設(shè)置有行程開(kāi)關(guān)，所述繩索位于所述托板下方的位置串接有行程擋塊。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述第一伺服電機(jī)由伺服控制系統(tǒng)控制操作，所述伺服控制系統(tǒng)包括與所述第一伺服電機(jī)連接的伺服控制器，所述伺服控制器上連接有單片機(jī)。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述觀測(cè)機(jī)構(gòu)包括與所述主管道平行間隔、且固定設(shè)置于所述試驗(yàn)臺(tái)上的觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座，所述觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座的兩端分別設(shè)置有一絲杠支撐立板，兩個(gè)所述絲杠支撐立板上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有與所述主管道的中心軸平行設(shè)置的第一絲杠，所述第一絲杠的一端固定連接于一第二伺服電機(jī)的輸出端；所述第一絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)通過(guò)一水平設(shè)置的、且能沿所述觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座滑動(dòng)的滑臺(tái)，所述滑臺(tái)的頂面設(shè)置有與所述第一絲杠呈空間垂直的第一滑軌，所述第一滑軌上設(shè)置有能沿所述第一滑軌滑動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)上固定有攝像機(jī)，所述升降機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有位于所述主管道上方的便攜式數(shù)碼顯微鏡。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座上與所述第一絲杠平行設(shè)置有兩個(gè)導(dǎo)軌，兩個(gè)所述導(dǎo)軌分別設(shè)置于所述第一絲杠的兩側(cè)，所述滑臺(tái)的底面兩側(cè)分別設(shè)有一與所述第一絲杠平行的導(dǎo)向槽，兩個(gè)所述導(dǎo)向槽分別能滑動(dòng)地套設(shè)于兩個(gè)所述導(dǎo)軌上；一所述導(dǎo)軌的兩端設(shè)置有限位開(kāi)關(guān)。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述第二伺服電機(jī)由伺服控制系統(tǒng)控制操作，所述伺服控制系統(tǒng)包括與所述第二伺服電機(jī)連接的伺服控制器，所述伺服控制器上連接有單片機(jī)。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述升降機(jī)構(gòu)包括能沿所述第一滑軌滑動(dòng)的下支座，所述下支座上一端設(shè)置有能沿所述下支座的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)的下滑塊，所述下滑塊上鉸接有一從動(dòng)連桿的下端，所述下支座上另一端鉸接有一主動(dòng)連桿的下端，所述從動(dòng)連桿和所述主動(dòng)連桿的中部相互鉸接，所述升降機(jī)構(gòu)還包括位于所述下支座上方、且與所述下支座平行的上支座，所述上支座的下方與所述下滑塊相對(duì)的位置設(shè)置有能沿所述上支座的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)的上滑塊，所述上滑塊內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)有一第二絲杠，所述上滑塊上鉸接所述主動(dòng)連桿的上端，所述上支座的下方的另一端鉸接所述從動(dòng)連桿的上端，所述第二絲杠的一端固定連接有搖桿；所述上支座的上方固定設(shè)置有頂部架體，所述攝像機(jī)設(shè)置于所述頂部架體內(nèi)；所述頂部架體的頂面上設(shè)置有與所述第一滑軌平行的第二滑軌，所述第二滑軌上設(shè)置有能沿所述第二滑軌滑動(dòng)的數(shù)碼顯微鏡夾持架，所述便攜式數(shù)碼顯微鏡設(shè)置于所述數(shù)碼顯微鏡夾持架靠近所述主管道的一端。

本發(fā)明的目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)，用于制作多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置的蠟沉積物的模具，所述制作蠟沉積物的模具包括能穿入所述主管道中的模型軸，所述模型軸的外壁與所述主管道的內(nèi)壁之間能形成月牙形空腔，所述制作蠟沉積物的模具還包括能與所述主管道的一端固定連接的模具端蓋，所述模具端蓋上能拆卸地設(shè)置有能固定所述模型軸的定位銷；所述模型軸的另一端穿出所述主管道的另一端，所述模型軸的另一端通過(guò)一連接軸固定連接有一吊環(huán)。

由上所述，本發(fā)明提供的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置及制作蠟沉積物的模具具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置，采用原位觀測(cè)技術(shù)，運(yùn)用高速攝像機(jī)和便攜式數(shù)碼顯微鏡觀測(cè)機(jī)械式清蠟過(guò)程中蠟屑的遷移運(yùn)動(dòng)，包括蠟屑剝離的形態(tài)、蠟屑堆積規(guī)律等，并且通過(guò)圖形與清管阻力相結(jié)合進(jìn)行同步分析；

(2)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置，采用的電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)伺服程序控制清管器清管速度的變化；

(3)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置，采用的多相流管道組件中，通過(guò)制作蠟沉積物的模具制作多相流月牙形沉積物，同時(shí)主管道的兩端密封，主管道中可以根據(jù)實(shí)際情況配置不同比例的液態(tài)原油和水；

(4)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置模擬在多相流集輸管道中用機(jī)械方式清蠟，根據(jù)試驗(yàn)得到的參數(shù)和規(guī)律提出合理的蠟沉積物剝離力和蠟塞阻力的計(jì)算公式，提高機(jī)械式清管的安全可靠性；

(5)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試樣的加工制備簡(jiǎn)便，易于改變各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，更加合理地模擬海洋石油多相流集輸管道機(jī)械式清蠟過(guò)程。

附圖說(shuō)明

以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：

圖1：為本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：為本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置的主視圖。

圖3：為本發(fā)明的升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4：為本發(fā)明的制作蠟沉積物的模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5：為圖4中A-A剖視圖。

圖6：為圖4中B-B剖視圖。

圖中：

100、多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置；

1、試驗(yàn)臺(tái)；

2、多相流管道組件；

21、支撐底座；

221、第一三通接頭；222、第二三通接頭；

23、固定箍；

241、發(fā)球筒；242、端蓋；

25、主管道；

261、第一滑輪支架；262、第一定滑輪；

27、清管器；

3、清蠟阻力檢測(cè)機(jī)構(gòu)；

31、測(cè)力傳感器；32、繩索；

4、電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

41、行程擋塊；

42、滾筒；

43、支撐架；431、支撐立板；432、托板；433、滾筒支撐座；

44、第一伺服電機(jī)；

45、第二定滑輪；

46、行程開(kāi)關(guān)；

5、觀測(cè)機(jī)構(gòu)；

51、第二伺服電機(jī)；

52、觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座；

531、第一絲杠；532、導(dǎo)軌；533、限位開(kāi)關(guān)；

541、滑臺(tái)；542、第一滑軌；

55、升降機(jī)構(gòu)；551、下支座；552、主動(dòng)連桿；553、上滑塊；554、從動(dòng)連桿；555、上支座；556、下滑塊；557、第二絲杠；558、搖桿；559、頂部架體；5591、架體立板；5592、架體頂板；

56、攝像機(jī)；

57、聯(lián)軸器；

581、第二滑軌；582、數(shù)碼顯微鏡夾持架；583、便攜式數(shù)碼顯微鏡；

6、控制柜；

7、制作蠟沉積物的模具；

71、模具端蓋；72、模型軸；73、定位銷；74、吊環(huán)；75、連接軸。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置100，包括底部設(shè)置的試驗(yàn)臺(tái)1，試驗(yàn)臺(tái)1上固定設(shè)置有多相流管道組件2，多相流管道組件2包括水平設(shè)置、且兩端封閉的透明的主管道25，主管道25內(nèi)設(shè)有沿主管道25軸向設(shè)置的、橫截面呈月牙形的蠟沉積物，主管道25內(nèi)能滑動(dòng)地設(shè)置有清管器27，清管器27上連接有一端穿出主管道25的繩索32，在一具體實(shí)施例中，繩索32為鋼絲繩；主管道25的一端上方設(shè)置有清蠟阻力檢測(cè)機(jī)構(gòu)3，清蠟阻力檢測(cè)機(jī)構(gòu)3包括固定串接于繩索32上的測(cè)力傳感器31，繩索位于測(cè)力傳感器31上方的一端連接有能驅(qū)動(dòng)清管器27進(jìn)行清管作業(yè)的電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4；主管道25的一側(cè)平行間隔設(shè)置有能觀測(cè)主管道25內(nèi)清管作業(yè)的觀測(cè)機(jī)構(gòu)5。多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置100還包括能夠控制電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、觀測(cè)機(jī)構(gòu)5動(dòng)作的控制系統(tǒng)，在本實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)設(shè)置于控制柜6中。

進(jìn)一步，如圖1、圖2所示，多相流管道組件2還包括兩個(gè)固定于試驗(yàn)臺(tái)1上的支撐底座21，兩個(gè)支撐底座21上分別固定設(shè)置有第一三通接頭221和第二三通接頭222，第一三通接頭221上的第一接口與主管道25的一端密封連通，第一三通接頭221上的第二接口連接有發(fā)球筒241，發(fā)球筒241的另一端呈封閉狀態(tài)，在本實(shí)施方式中，發(fā)球筒241的另一端通過(guò)端蓋242密封；第一三通接頭221上的第三接口呈開(kāi)放狀態(tài)；第二三通接頭222上的第四接口與主管道25的另一端密封連通，第二三通接頭222上的第五接口呈封閉狀態(tài)，第二三通接頭222上的第六接口中穿設(shè)繩索32，第二三通接頭222內(nèi)位于第六接口的下方設(shè)置有第一定滑輪262，第一定滑輪262的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸水平且垂直于主管道25的中心軸，繩索32位于主管道25內(nèi)的一端纏繞通過(guò)第一定滑輪262后與清管器27連接。

進(jìn)一步，如圖1所示，第一三通接頭221和第二三通接頭222分別通過(guò)固定箍23固定設(shè)置于支撐底座21上；主管道25的兩端設(shè)置有用于分別連接第一三通接頭221和第二三通接頭222的法蘭結(jié)構(gòu)；如圖2所示，第二三通接頭222內(nèi)位于第六接口的位置自上往下設(shè)置有第一滑輪支架261，第一定滑輪262轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于第一滑輪支架261上。

進(jìn)一步，清蠟阻力檢測(cè)機(jī)構(gòu)3還包括與測(cè)力傳感器31連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。測(cè)力傳感器31能夠采集清管作業(yè)中的拉力信號(hào)，并將拉力信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

進(jìn)一步，如圖1所示，電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括支撐架43，支撐架43上設(shè)置有第一伺服電機(jī)44，第一伺服電機(jī)44的輸出端與一滾筒42連接，在本實(shí)施方式中，滾筒42水平設(shè)置，且滾筒42的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸與主管道25的中心軸呈空間垂直；繩索32位于測(cè)力傳感器31上方的一端通過(guò)第二定滑輪45纏繞于滾筒42上，第二定滑輪45的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸水平且平行于滾筒42的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸。第一伺服電機(jī)44帶動(dòng)滾筒42轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞繩索32，進(jìn)而帶動(dòng)繩索32位于主管道25內(nèi)的一端連接的清管器27在主管道25內(nèi)進(jìn)行清管作業(yè)。

進(jìn)一步，如圖1、圖2所示，支撐架43包括一底部固定于試驗(yàn)臺(tái)1上的支撐立板431，支撐立板431上固定設(shè)置有托板432，托板432上設(shè)置有滾筒支撐座433，托板432上設(shè)置有穿設(shè)繩索32的透槽，托板432上設(shè)置有能轉(zhuǎn)動(dòng)支撐第二定滑輪45的第二滑輪支架，滾筒支撐座433上設(shè)置第一伺服電機(jī)44和滾筒42，控制系統(tǒng)(在本實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)設(shè)置于控制柜6中)設(shè)置于托板432上方；托板432的下方設(shè)置有行程開(kāi)關(guān)46，繩索32位于托板432下方的位置串接有行程擋塊41。當(dāng)行程擋塊41向上運(yùn)動(dòng)至行程開(kāi)關(guān)46處時(shí)，行程開(kāi)關(guān)46將感應(yīng)信息反饋給控制系統(tǒng)，第一伺服電機(jī)44停止轉(zhuǎn)動(dòng)，繩索32停止移動(dòng)，清管作業(yè)停止，從而避免測(cè)力傳感器31碰撞受損，有效保護(hù)測(cè)力傳感器31。

進(jìn)一步，第一伺服電機(jī)44由伺服控制系統(tǒng)(圖中未示出)控制操作，伺服控制系統(tǒng)包括與第一伺服電機(jī)44連接的伺服控制器，伺服控制器上連接有單片機(jī)。

進(jìn)一步，如圖1所示，觀測(cè)機(jī)構(gòu)5包括與主管道25平行間隔、且固定設(shè)置于試驗(yàn)臺(tái)1上的觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座52，觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座52的兩端分別設(shè)置有一絲杠支撐立板，兩個(gè)絲杠支撐立板上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有與主管道25的中心軸平行設(shè)置的第一絲杠531，設(shè)定第一絲杠531的長(zhǎng)度方向?yàn)閅方向，第一絲杠531的一端固定連接于一第二伺服電機(jī)51的輸出端，在本實(shí)施方式中，第二伺服電機(jī)51的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器57連接第一絲杠531的一端；第一絲杠531轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)通過(guò)一水平設(shè)置的、且能沿觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座52滑動(dòng)的滑臺(tái)541，滑臺(tái)541中設(shè)置有能與第一絲杠531匹配的螺紋孔，第一絲杠531轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)滑臺(tái)541移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)541沿觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座52的長(zhǎng)度方向即Y方向移動(dòng)；滑臺(tái)541的頂面設(shè)置有與第一絲杠531呈空間垂直的第一滑軌542，設(shè)定第一滑軌542的長(zhǎng)度方向?yàn)閄方向，第一滑軌542上設(shè)置有能沿第一滑軌542滑動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)55，升降機(jī)構(gòu)55能在人工推動(dòng)下沿第一滑軌542完成X方向的移動(dòng)；升降機(jī)構(gòu)55的上方固定有攝像機(jī)56，升降機(jī)構(gòu)55上還設(shè)置有位于主管道25上方的便攜式數(shù)碼顯微鏡583。在本實(shí)施方式中，攝像機(jī)56為高速攝像機(jī)，設(shè)定升降機(jī)構(gòu)55的移動(dòng)方向?yàn)閆向，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)55的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)56沿Z向的移動(dòng)。攝像機(jī)56通過(guò)X、Y、Z三個(gè)方向的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)攝像位置調(diào)整，從而確保能夠?qū)崟r(shí)清晰地完成主管道25內(nèi)的清管作業(yè)的攝影記錄。便攜式數(shù)碼顯微鏡583位于主管道25上方，能夠?qū)崟r(shí)拍攝主管道25內(nèi)的清管作業(yè)。

進(jìn)一步，如圖1所示，觀測(cè)機(jī)構(gòu)底座52上與第一絲杠531平行設(shè)置有兩個(gè)導(dǎo)軌532，兩個(gè)導(dǎo)軌532分別設(shè)置于第一絲杠531的兩側(cè)，滑臺(tái)541的底面兩側(cè)分別設(shè)有一與第一絲杠531平行的導(dǎo)向槽，兩個(gè)導(dǎo)向槽分別能滑動(dòng)地套設(shè)于兩個(gè)導(dǎo)軌532上；其中一個(gè)導(dǎo)軌532的兩端設(shè)置有限位開(kāi)關(guān)533?；_(tái)541的底面兩側(cè)導(dǎo)向槽分別能滑動(dòng)地套設(shè)于兩個(gè)導(dǎo)軌532上，保證了滑臺(tái)541能沿第一絲杠531的長(zhǎng)度方向即Y方向平穩(wěn)移動(dòng)，限位開(kāi)關(guān)533能夠即時(shí)感應(yīng)滑臺(tái)541的移動(dòng)位置，避免滑臺(tái)541與端部的絲杠支撐立板碰撞，從而起到有效的保護(hù)作用。

進(jìn)一步，第二伺服電機(jī)51也是由前述的伺服控制系統(tǒng)控制操作。

進(jìn)一步，如圖3所示，升降機(jī)構(gòu)55包括能沿第一滑軌542滑動(dòng)的下支座551，下支座551上一端設(shè)置有能沿下支座551的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)的下滑塊556，下滑塊556上鉸接有一從動(dòng)連桿554的下端，下支座551上另一端鉸接有一主動(dòng)連桿552的下端，從動(dòng)連桿554和主動(dòng)連桿552的中部相互鉸接，升降機(jī)構(gòu)55還包括位于下支座551上方、且與下支座551平行的上支座555，上支座555的下方與下滑塊556相對(duì)的位置設(shè)置有能沿上支座555的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)的上滑塊553，上滑塊553內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)有一第二絲杠557，上滑塊553內(nèi)設(shè)置有能與第二絲杠557匹配的螺紋孔，上滑塊553上鉸接主動(dòng)連桿552的上端，上支座555的下方的另一端鉸接從動(dòng)連桿554的上端，第二絲杠557的一端固定連接有搖桿558。上支座555的上方固定設(shè)置有頂部架體559，在本實(shí)施方式中，頂部架體559由兩塊架體立板5591和架體立板5591上方的架體頂板5592構(gòu)成，兩塊架體立板5591與第一滑軌542平行設(shè)置，攝像機(jī)56設(shè)置于頂部架體559內(nèi)；頂部架體559的頂面上設(shè)置有與第一滑軌542平行的第二滑軌581，第二滑軌581上設(shè)置有能沿第二滑軌581滑動(dòng)的數(shù)碼顯微鏡夾持架582，便攜式數(shù)碼顯微鏡583設(shè)置于數(shù)碼顯微鏡夾持架582靠近主管道25的一端，數(shù)碼顯微鏡夾持架582沿第二滑軌581滑動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)便攜式數(shù)碼顯微鏡583沿X方向的移動(dòng)調(diào)整。在本實(shí)施方式中，搖桿558為手動(dòng)搖桿，其外側(cè)設(shè)置有手柄，通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)第二絲杠557。通過(guò)手搖搖桿558，帶動(dòng)第二絲杠557轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上滑塊553的移動(dòng)，上滑塊553移動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)主動(dòng)連桿552的上端移動(dòng)且繞上滑塊553上的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)連桿552繞主動(dòng)連桿552的下端的轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)連桿552的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了從動(dòng)連桿554繞其上端的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上支座555升降，最終實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)56和便攜式數(shù)碼顯微鏡583沿Z向的移動(dòng)。

進(jìn)一步，如圖4、圖5所示，用于制作多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置100的蠟沉積物的模具7，蠟沉積物為沿主管道25軸向設(shè)置的、橫截面呈月牙形的沉積物，制作蠟沉積物的模具7包括能穿入主管道25中的模型軸72，模型軸72的外壁與主管道25的內(nèi)壁之間能形成月牙形空腔(如圖6所示)，制作蠟沉積物的模具7還包括能與主管道25的一端固定連接的模具端蓋71，模具端蓋71上能拆卸地設(shè)置有能固定模型軸72的定位銷73，模型軸72的橫截面可以是圓形，模型軸72的側(cè)壁一側(cè)與主管道25的內(nèi)側(cè)壁抵靠，模型軸72與主管道25的中心軸不重合，定位銷73可以設(shè)置在模型軸72的中心軸位置處，也可以設(shè)置在模具端蓋71的中心軸位置處(即主管道25的中心軸位置處)；模型軸72的另一端穿出主管道25的另一端，模型軸72的另一端通過(guò)一連接軸75固定連接有一吊環(huán)74。使用本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置100模擬多相流集輸管道內(nèi)清蠟作業(yè)的步驟如下：

步驟a：制備月牙形蠟沉積物：

首先，加熱蠟沉積物到攝氏80度，恒溫4小時(shí)，并且過(guò)程中要充分?jǐn)嚢?。其次，按照?qǐng)D4、圖5在主管道25中安裝好制作蠟沉積物的模具7。最后，將恒溫4小時(shí)的蠟沉積物倒入月牙形空腔內(nèi)冷卻12小時(shí)，然后拆卸拔出模型軸72。

步驟b：試驗(yàn)裝置調(diào)試準(zhǔn)備工作：

如圖1、圖2所示，將制備好的月牙形蠟沉積物的主管道25安裝到試驗(yàn)裝置位置；打開(kāi)端蓋242，裝入清管器27，清管器27前端系好繩索32；啟動(dòng)電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第一伺服電機(jī)44，手動(dòng)控制第一伺服電機(jī)44轉(zhuǎn)動(dòng)，拉動(dòng)清管器27從發(fā)球筒241進(jìn)入第一三通接頭221，運(yùn)動(dòng)到第一三通接頭221與主管道25交接處位置；啟動(dòng)觀測(cè)機(jī)構(gòu)5的第二伺服電機(jī)51，手動(dòng)控制第二伺服電機(jī)51驅(qū)動(dòng)第一絲杠531，將攝像機(jī)56(高速攝像機(jī))和便攜式數(shù)碼顯微鏡583位置調(diào)整到清管器27正對(duì)的位置，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)55調(diào)整攝像機(jī)56(高速攝像機(jī))和便攜式數(shù)碼顯微鏡583的高度位置，并調(diào)節(jié)攝像機(jī)56(高速攝像機(jī))和便攜式數(shù)碼顯微鏡583的焦距；根據(jù)實(shí)驗(yàn)不同情況，從第一三通接頭221的第三接口位置倒入定量的原油，模擬真實(shí)的多相流管道。

步驟c：開(kāi)始進(jìn)行多相流管道機(jī)械式清蠟?zāi)M試驗(yàn)：

啟動(dòng)控制程序，同步啟動(dòng)電動(dòng)絞車機(jī)構(gòu)的第一伺服電機(jī)44和觀測(cè)機(jī)構(gòu)的第二伺服電機(jī)51，電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第一伺服電機(jī)44通過(guò)驅(qū)動(dòng)滾筒42來(lái)纏繞繩索32牽引清管器27以定速運(yùn)動(dòng)來(lái)清除主管道25(在一具體實(shí)施例中，主管道25為聚甲基丙烯酸甲酯管)中的月牙形蠟沉積物；觀測(cè)機(jī)構(gòu)5的第二伺服電機(jī)51驅(qū)動(dòng)第一絲杠531來(lái)控制攝像機(jī)56(高速攝像機(jī))和便攜式數(shù)碼顯微鏡583移動(dòng)速度與清管器27速度保持一致；攝像機(jī)56(高速攝像機(jī))和便攜式數(shù)碼顯微鏡583將采集的圖像傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，同時(shí)由測(cè)力傳感器31檢測(cè)到的清管器27清除蠟沉積物阻力傳送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

步驟d：試驗(yàn)分析：

在試驗(yàn)中，可改變清管器27的類型和過(guò)盈量、運(yùn)行速度。在不同參數(shù)的條件下，清蠟阻力檢測(cè)機(jī)構(gòu)3的測(cè)力傳感器31可采集不同的清蠟阻力數(shù)據(jù)，攝像機(jī)56(高速攝像機(jī))和便攜式數(shù)碼顯微鏡583可以實(shí)時(shí)觀察清管器27前端蠟屑的遷移運(yùn)動(dòng)。

由上所述，本發(fā)明提供的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置，采用原位觀測(cè)技術(shù)，運(yùn)用高速攝像機(jī)和便攜式數(shù)碼顯微鏡觀測(cè)機(jī)械式清蠟過(guò)程中蠟屑的遷移運(yùn)動(dòng)，包括蠟屑剝離的形態(tài)、蠟屑堆積規(guī)律等，并且通過(guò)圖形與清管阻力相結(jié)合進(jìn)行同步分析；

(2)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置，采用的電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)伺服程序控制清管器清管速度的變化；

(3)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置，采用的多相流管道組件中，通過(guò)制作蠟沉積物的模具制作多相流月牙形沉積物，同時(shí)主管道的兩端密封，主管道中可以根據(jù)實(shí)際情況配置不同比例的液態(tài)原油和水；

(4)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置模擬在多相流集輸管道中用機(jī)械方式清蠟，根據(jù)試驗(yàn)得到的參數(shù)和規(guī)律提出合理的蠟沉積物剝離力和蠟塞阻力的計(jì)算公式，提高機(jī)械式清管的安全可靠性；

(5)本發(fā)明的多相流管道機(jī)械清蠟?zāi)M試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試樣的加工制備簡(jiǎn)便，易于改變各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，更加合理地模擬海洋石油多相流集輸管道機(jī)械式清蠟過(guò)程。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。