UCGPMF-50型煤及巖層中污染物遷移實(shí)驗(yàn)裝置
1.概述
該裝置用于模擬自然狀態(tài)下,地下氣化過程中煤巖受地應(yīng)力、瓦斯壓力等共同作用的三軸三軸應(yīng)力狀態(tài)下煤樣的滲透率,并用于測定應(yīng)力變化、溫度變化、介質(zhì)變化等方面對煤巖滲透性的影響。
實(shí)驗(yàn)原理:通過向煤層模型中注入污染物和氣體,測量節(jié)點(diǎn)上的壓力,并且取樣分析濃度、組成等等參數(shù),研究煤本地氣化過程中污染物的擴(kuò)散規(guī)律。
2.主要技術(shù)參數(shù)
(1)工作壓力
環(huán)壓:50Mpa
驅(qū)替壓力:40Mpa
壓力測試精度:0.1%F•S
(2)測量范圍:0.01~10mL/min
(3)工作溫度:200℃,控溫精度:±0.5℃
(4)電 源:交流380V 50HZ
(5)總 功 率:6KW
(6)巖心規(guī)格:ф25×300㎜
3.儀器的基本組成結(jié)構(gòu)
該儀器主要由注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成。
注入系統(tǒng):由注入泵、中間容器、管閥件組成,可將各種流體按一定流量注入到模型內(nèi)。
模擬系統(tǒng):由巖心夾持器、恒溫箱、環(huán)壓泵、回壓系統(tǒng)等組成。
計(jì)量系統(tǒng):包括壓力測量、溫度測量、流量計(jì)量、油、水體積自動(dòng)計(jì)量等。
自動(dòng)控制:計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制注入泵的流量,環(huán)壓泵自動(dòng)跟蹤內(nèi)壓,恒溫箱加熱恒溫等。
數(shù)據(jù)采集處理:由各種數(shù)據(jù)采集卡、工控機(jī)、打印機(jī)、采集處理軟件組成,可適時(shí)采集壓力、溫度流量、油水體積等參數(shù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。
4.組成儀器各部件的技術(shù)規(guī)范
(1)注入泵
型號:NP-KX-500-10,工作壓力:60Mpa,流量:0.01~10mL/min,泵可手動(dòng)操作亦計(jì)算機(jī)。
(2)中間容器
ZR-3型中間容器 容積:1000mL,耐壓:50Mpa,材質(zhì):1Cr18Ni9Ti,數(shù)量3只。
用于存儲驅(qū)替介質(zhì),并起緩沖作用。
ZR-3型哈氏合金中間容器 容積:200mL/50MPa,1只。
(3)巖心夾持器及填砂模型
夾持器適用巖心規(guī)格:ф25×300㎜,ф25×80㎜
填砂模型:ф25×500㎜,32Mpa,二測壓點(diǎn)
工作壓力:50Mpa,環(huán)壓:60Mpa
材質(zhì):316L
(4)環(huán)壓跟蹤泵
DJB-80A型 工作壓力:60Mpa,用于給巖心夾持器施加環(huán)向壓力,密封巖心。
手動(dòng)和電動(dòng)操作,配通訊口,可微機(jī)操作。
(5)恒溫箱
工作溫度:180℃±0.5℃
工作室內(nèi)尺寸:1200×800×850㎜(長×寬×高)。
前后開門,內(nèi)裝照明燈,不銹鋼材料制作。
熱風(fēng)循環(huán),采用PID調(diào)節(jié)控溫技術(shù),箱內(nèi)溫度均勻,控溫精度高。
安裝滾動(dòng)腳輪,移動(dòng)方便。
分兩節(jié)加工后連接為一個(gè)整體,方便搬運(yùn)。
(6)閥門、管線、管件及流程
采用DW3內(nèi)卡 式高壓閥門管件,耐壓70Mpa。
(7)計(jì)量系統(tǒng)
壓力計(jì)量:壓力變送器DG1300-BZ-B-2-60/AA、DG1300-BZ-B-2-4/AA
測量精度0.25%F·S,用于巖心進(jìn)出口及各測壓點(diǎn)的壓力測量,所有壓力采用WP-C901-20-17-P壓力數(shù)顯表顯示,也可通過數(shù)顯表上有RS232口由計(jì)算機(jī)采集。
溫度計(jì)量:采用PT100測溫探頭,XMT-7512ZX-RZ溫控儀設(shè)定、控溫、測量溫度。
流量計(jì)量:采用天平稱重法計(jì)算液體流量
天平型號:BP423S,量程420g,精度0.001g
計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集計(jì)算流量值。
油水自動(dòng)計(jì)量:采用液位及電子天平自動(dòng)計(jì)量油、水體積,油、水體積值油計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集計(jì)算。
(8)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
采用MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI數(shù)據(jù)采集板適時(shí)采集壓力、溫度、流量。
(9)自動(dòng)控制系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)可對下列外部設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制
(1)注入泵:通過泵的通訊接口,計(jì)算機(jī)可對注入流量進(jìn)行控制;
(2)環(huán)壓跟蹤泵:計(jì)算機(jī)通過HY6160端子板自動(dòng)控制環(huán)壓泵及電磁閥的開關(guān),維持驅(qū)替壓力與環(huán)壓的壓差。
圖1 測控系統(tǒng)示意圖
(10)應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)處理
軟件在windows2000/XP環(huán)境下運(yùn)行,采用VB編程。儀器工作流程顯示在界面上,可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話,操作人員設(shè)定好參數(shù)后就可以實(shí)現(xiàn)無人值守,計(jì)算機(jī)可自動(dòng)采集所有的壓力、流量,并控制泵的運(yùn)行,環(huán)壓泵的自動(dòng)跟蹤。
計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理可生成原始數(shù)據(jù)報(bào)表、分析報(bào)表以及曲線圖,同時(shí)生成數(shù)據(jù)庫文件格式,以便用戶靈活使用。
計(jì)算機(jī):揚(yáng)天 A8000C 打印機(jī):HP1160
5.主要技術(shù)特征
(1)裝置采用模塊化設(shè)計(jì),可根據(jù)不同試驗(yàn)要求進(jìn)行組合;
(2)能模擬地層條件下進(jìn)行高溫高壓驅(qū)替試驗(yàn);
(3)關(guān)鍵部件采用進(jìn)口件,提高測試的可靠性、精確性;
(4)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制、采集、處理;
(5)環(huán)壓跟蹤注入壓力,保持恒定壓差;
(6)高、低量程壓力變送器可切換,確保壓力測試精度;
(7)儀器的結(jié)構(gòu)合理、外型美觀大方、操作方便、經(jīng)久耐用;
(8)選購件齊全,可根據(jù)不同試驗(yàn)要需要,選購我廠不同規(guī)格的模型,使儀器廣泛應(yīng)用于各種試驗(yàn)研究領(lǐng)域。
6.基本操作
(1)巖樣準(zhǔn)備
①巖樣的鉆取切割:將巖樣鉆成φ25或ф38的圓柱體,兩端切割平整,切割面與軸線垂直。
鉆取巖樣方法參見SY/T5336
②巖樣的洗油
洗油方法按SY/T5336執(zhí)行
③巖樣的烘干
巖樣烘干溫度控制在60~65℃,烘干24h后,每隔8h稱重一次,兩次稱重的差值小于10mg時(shí),記下巖樣的實(shí)測質(zhì)量。
④測量巖樣的幾何尺寸:長度(L)、直徑(D)。
⑤巖樣氣體滲透率測定按SY/T5336進(jìn)行。
⑥巖樣抽空飽和油(水),稱濕重,計(jì)算巖樣孔隙體積。
⑦將飽和好油(水)的巖樣浸泡在油(水)中,待用。
(2)流程準(zhǔn)備
保證儲液容器、各種泵內(nèi)液體充足,不足時(shí)請?zhí)砑印?/span>
(3)巖心的安裝
從燒杯中取出預(yù)先飽和好的巖心,放入夾持器膠套內(nèi),裝上夾持器堵頭,頂緊巖樣。
(4)加環(huán)壓密封巖樣
①手動(dòng)加環(huán)壓
將控制面板上手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)打到手動(dòng)位置,打開環(huán)壓泵開關(guān),增壓至需要壓力值時(shí),關(guān)環(huán)壓泵開關(guān)。
②自動(dòng)加環(huán)壓
將控制面板上手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)打到自動(dòng)位置,在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)程序上,點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)開始鍵后,計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制環(huán)壓泵的啟動(dòng)與停止,并自動(dòng)跟蹤驅(qū)替壓力,維持環(huán)壓與驅(qū)替壓力差。
(5)加溫
先打開面板上恒溫箱風(fēng)機(jī)開關(guān),再打開加熱開關(guān),在其控溫儀上設(shè)定需加熱的溫度,溫控儀自動(dòng)控制恒溫箱加熱,至所需溫度恒溫。
溫控儀溫度設(shè)定方法詳見溫控儀使用說明書
停止加熱只需將加熱開關(guān)斷開,或?qū)乜貎x溫度設(shè)定到低于環(huán)境溫度。
(6)實(shí)驗(yàn)評價(jià)
各種試驗(yàn)方法詳見其實(shí)驗(yàn)評價(jià)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
7.安全
儀器的安全操作涉及到操作者的人身安全和儀器的正常使用壽命,廠家提醒操作者注意如下要點(diǎn):
(1)儀器的各類儀表和計(jì)算機(jī)必須保證正確的電源輸入,必須配有自動(dòng)穩(wěn)壓保護(hù)裝置。
(2)儀器各部保證有良好的接地。
(3)流程管匯各部的壓力不高于設(shè)計(jì)壓力,特別不能高于各種檢測儀表的量程,使用氣體加壓時(shí)必須格外小心。
(4)儀器的閥門設(shè)計(jì)為手動(dòng)操作,請按試驗(yàn)步驟預(yù)先設(shè)計(jì)好試驗(yàn)流程走向,任何一閥門的操作錯(cuò)誤均可能導(dǎo)致整個(gè)試驗(yàn)的失敗。
(5)系統(tǒng)在高溫操作時(shí),必須帶有絕熱手套,以免燙傷。
8.維護(hù)
恒速泵要定期清洗,其詳細(xì)的維護(hù)請參閱讀泵說明書。
電子天平要避免強(qiáng)烈振動(dòng),切不可過載,其詳細(xì)的注意事項(xiàng)請閱讀天平說明書。
本儀器所配計(jì)算機(jī)為儀器的控制機(jī),切忌亂拷軟件,尤其是來歷不明的軟盤,計(jì)算機(jī)病毒可能會導(dǎo)致控制及數(shù)據(jù)采集的混亂和錯(cuò)誤。
儀器所有與液體接觸的部分均為不銹鋼材質(zhì),有一定的抗腐蝕性能,但并非一勞永逸。對流程管匯部分需經(jīng)常清洗,尤其是注完酸或其它強(qiáng)腐蝕液體后要立即用清水清洗。流程*不用時(shí),流程管匯內(nèi)注滿油或用高壓氣吹干,以防銹蝕。
*使用會造成對流程密封件的正常破損,影響密封性能,所以,建議定期對儀器進(jìn)行耐壓試驗(yàn),對儀器.的泄露部分更換密封件,對經(jīng)常使用者其周期以3個(gè)月為宜。