一種調頻式自激振蕩射流裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種液固分離射流裝置及其使用方法，特別是關于一種與LNG接收站旋轉濾網過濾器配合的調頻式自激振蕩射流裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]LNG接收站旋轉濾網過濾器具有耐海水腐蝕、分離效率穩定以及阻力適當等特點，旋轉濾網過濾器通常與上游側的攔污柵配套使用，可以有效地攔截和過濾海水中的顆粒雜質污物，是保障LNG接收站海水栗及取水口設施可靠運行的關鍵設備。
[0003]如圖1?圖4所示，旋轉濾網過濾器主要結構包括:上部機架21、電動機22、渦輪蝸桿減速機23、傳動鏈條24、導軌25、主軸轉配26、過濾網板27、反沖洗循環再生裝置28以及集污槽29等。其中反沖洗循環再生裝置28主要由供水栗、電磁閥、反沖洗管路以及與反沖洗管路相連的射流噴嘴部分構成。旋轉濾網過濾器的工作原理為:電動機22轉動帶動渦輪蝸桿減速機23運動，通過與其嚙合使傳動鏈條24經由導軌25帶動工作鏈輪主軸裝配26上的大傳動鏈輪轉動，工作鏈輪半徑以下脫離嚙合部分到水池底部圓弧軌道半徑以上之間的距離為直線運動，工作鏈條運動帶動其上的過濾網板27運動。由于過濾網板27運動過程是一端上升，另一端下降，過濾網板27上升端在上升過程中將過濾攔截到網面上的顆粒雜物帶出，顆粒雜物被截流在網板上形成濾餅層，隨著過濾的進行，網板外表面的濾餅層逐漸增厚，導致過濾網板27的孔隙率降低，壓降增大，此時需要采用反沖洗循環再生裝置28采用反沖洗的方式對附著在旋轉濾網上的顆粒雜質進行清除，反沖洗時，電磁閥開啟，供水栗提升水的壓力形成壓力水，壓力水經由反沖洗管路從噴嘴噴出，將附著在過濾網板上的顆粒雜物沖落到集污槽29中，再由集污槽29將雜物沖推到排污溝中，然后集中卸污和運輸。由于反沖洗循環再生裝置28采用的水射流的方向與過濾方向相反，因此該方式也稱為反沖洗循環再生，依靠噴嘴噴出的高壓水動能將附著于過濾網板外表面的濾餅層剝離，使得過濾網板27的孔隙率和運行壓降基本上恢復到最初過濾時的狀態，從而實現旋轉濾網的性能循環再生。
[0004]由此可見，反沖洗方式是實現過濾網板27性能循環再生的重要途徑，研究中發現，反沖洗循環再生裝置28中的射流噴嘴性能直接影響旋轉濾網過濾器的長周期穩定運行。現有技術中反沖洗循環再生裝置的射流噴嘴為直通式單管結構，主要以連續射流的方式實現對旋轉濾網進行反沖洗操作。旋轉濾網在實際運行過程中發現這種反沖洗結構在連續射流中不可避免的會產生以下問題:1、反沖洗射流壓力過高，造成旋轉濾網網板局部變形甚至沖蝕破損。為克服過濾過程中旋轉濾網網板上的濾餅層粘附力，反沖洗水射流的壓力通常高達0.8MPa-lMPa，運行能耗高，射流沖擊力大，由于現有技術采用的是直通式單孔結構的射流噴嘴，只能以連續射流的方式對旋轉濾網進行沖洗，射流沖擊力不可避免的集中在過濾網板的某一區域，該區域的過濾網板容易受到較高的沖擊力而發生形變甚至沖蝕破損，降低旋轉濾網的使用壽命。2、反沖洗循環再生效果不均勻，導致旋轉濾網網板發生顆粒雜質架橋而堵塞失效。由于現有技術噴嘴結構的限制，反沖洗射流范圍有限，不能實現對過濾網板的全覆蓋，存在射流盲區，附著在射流盲區的顆粒雜質無法被有效清除，這一問題由于設備安裝空間和技術本身的限制，目前無法從根本上獲得解決，已成為困擾行業的技術難題。過濾網板有效沖洗區域范圍內和沖洗盲區的循環再生效果差異顯著，位于沖洗盲區內的過濾網板之間的顆粒雜質容易發生架橋，即未能有效獲得清除的若干區域顆粒物雜質相互粘接成塊形成更大范圍的不能有效清除區域。架橋導致濾網發生嚴重堵塞，造成了旋轉濾網過濾壓降升高、運行能耗增大以及工作失效等一系列問題。
[0005]綜上所述，現有反沖洗循環再生系統易造成濾網堵塞、濾網破損、循環性能不穩定以及能耗高等問題。

【發明內容】

[0006]針對上述問題，本發明的目的是提供一種調頻式自激振蕩射流裝置及其使用方法，用較低的反沖洗壓力達到較好的循環再生效果，節約能耗;避免過高的沖擊壓力導致的濾網局部變形、沖蝕破損等問題，延長旋轉濾網的使用壽命。
[0007]本發明的另一目的是通過該自激振蕩射流裝置使一次反沖洗過程產生多次壓力振蕩射流，相當于連續多次反沖洗，有效提升旋轉濾網的循環再生效率;產生的壓力振蕩射流在旋轉濾網連續傳遞，能夠改善現有技術中濾網不同位置的反沖洗不均勻性，并能有效減少網板間的顆粒雜質架橋。同時振蕩頻率可以根據實際工況靈活調節，實現與旋轉濾網以及射流裝置性能相匹配。
[0008]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:一種調頻式自激振蕩射流裝置，其特征在于:該裝置包括管狀開口結構的殼體、底板、垂向射流進口、整流腔室、混流腔室、射流出口和切向射流進口；所述殼體底部開口處與所述底板固定連接;所述殼體頂部垂直設置有所述垂向射流進口，所述垂向射流進口入口端與反沖洗管路連接，所述垂向射流進口出口端與位于所述殼體內上部的所述整流腔室連通;位于所述殼體內，在所述整流腔室下方依次設置有通道和所述混流腔室，所述整流腔室下方與所述通道入口連通，所述通道出口位于所述混流腔室入口處上方，所述混流腔室出口穿出所述底板與所述射流出口連通;位于所述通道出口與所述混流腔室入口之間形成射流融合區域;位于所述通道上部，在殼體上部外側壁上間隔設置有若干與所述通道上部連通的所述切向射流進口。
[0009]進一步，位于所述混流腔室外側設置有近似圓錐形結構的旋流振蕩壁，所述旋流振蕩壁由一體成型的第一振蕩壁、第二振蕩壁和底部圓板構成，所述第二振蕩壁一端與所述混流腔室頂部外壁固定連接，所述第二振蕩壁另一端與所述第一振蕩壁一端連接，所述第一振蕩壁另一端與所述底部圓板端部連接，所述底部圓板環設在所述混流腔室下部。
[0010]進一步，所述第一振蕩壁與所述第二振蕩壁之間具有夾角CU
[0011]進一步，所述夾角α范圍為:90°<α<180°。
[0012]進一步，所述通道包括一環形繞流壁、若干垂直導流壁和一弧形導流壁；由所述殼體外壁面向內依次垂向設置有所述環形繞流壁、垂直導流壁和弧形導流壁，若干所述垂直導流壁均布在由所述弧形導流壁和環形繞流壁構成的圓環內；所述環形繞流壁、垂直導流壁和弧形導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殼體內下方;所述環形繞流壁與所述殼體外壁面之間形成環形繞流通道，所述環形繞流通道與所述切向射流進口連通;兩所述垂直導流壁之間形成環列射流通道，所述整流腔室內的壓力水經所述環列射流通道射流向下游傳遞;所述弧形導流壁內部形成中心射流通道，所述中心射流通道為軸對稱腔室，所述整流腔室內的壓力水進入所述中心射流通道后，經過所述弧形導流壁向下傳遞。
[0013]進一步，所述環形繞流壁的在所述殼體內的延伸長度大于所述垂直導流壁的延伸長度，所述垂直導流壁的延伸長度大于所述弧形導流壁的延伸長度。
[0014]進一步，所述弧形導流壁內壁面由若干個弧形壁一體成型，每個弧形壁的圓弧部分均為橢圓的1/4。
[0015]進一步，所述混流腔室采用菱形腔室結構。
[0016]進一步，所述混流腔室與所述射流出口之間采用球形關節連接。
[0017]為實現上述目的，本發明采取另一種技術方案:一種基于所述調頻式自激振蕩射流裝置的使用方法，其特征在于包括以下步驟:1)旋轉濾網反沖洗循環再生時，來自反沖洗管路的壓力水射流由兩條路徑進入射流裝置內部:一部分壓力水射流沿軸向路徑由垂直射流進口進入整流腔室，另一部分壓力水射流沿水平切向路徑由切向射流進口進入環形繞流通道;進入整流腔室內的壓力水射流分別沿環列射流通道和中心射流通道向下游傳遞;2)進入中心射流通道的射流，經過弧形導流壁的若干個弧形壁后流體速度較低，流動阻力較大，導致軸向中心線位置遠離導流壁的流體速度高于靠近導流壁的流體速度，中心射流通道內存在速度差的流體之間不斷產生動量交換，在靠近導流壁的位置形成不穩定剪切層，剪切層周圍的流體被夾帶形成軸對稱渦旋，通過不穩定剪切層的選擇放大作用，剪切射流中與流體固有頻率相接近范圍內的渦量擾動得到放大，當該射流離開中心射流通道進入射流融合區域時將形成大尺度渦環結構；3)進入環列射流通道的射流向下游傳遞，到達第二振蕩壁位置時發生碰撞，產生離散渦環，此時由于來自中心射流通道的流體剪切層中已存在與流體固有頻率相接近成分的渦量擾動，該渦量擾動與來自環列射流通道與上部所述旋流振蕩壁碰撞時產生的離散渦環相互融合，在射流融合區域使渦量擾動進一步被放大;4)沿水平切向路徑由切向射流進口進入環形繞流通道的射流，在環形空間內沿著環形路