[發(fā)明專利]一種出口壓力可調(diào)的煤巖滲流實驗系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610199706.4
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105717026B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 魏建平;李波;王登科;李濤;劉華;張宏圖;秦恒潔;賈炳
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 王金

1.一種出口壓力可調(diào)的煤巖滲流實驗系統(tǒng)，其特征在于：包括甲烷氣罐、圍壓加載泵、軸壓加載泵、第一三通閥、第二三通閥、第三三通閥、煤樣夾持器、顯示器、壓力跟蹤儀和計算機；甲烷氣罐通過第一氣管與第一三通閥的進口連接，第一三通閥的其中一個出口通過第二氣管與煤樣夾持器的進氣口連接，煤樣夾持器的出氣口通過第三氣管與壓力跟蹤儀的進氣口連接；第一三通閥的另一個出口處密封連接有第一壓力傳感器；第一氣管上設有減壓閥，第三氣管上設有質(zhì)量流量計；

煤樣夾持器上設有圍壓加載接口和軸壓加載接口，煤樣夾持器的圍壓加載接口通過第四氣管與第二三通閥的其中一個出口連接，第二三通閥的進口通過圍壓加壓管與圍壓加載泵的出口連接，第二三通閥的另一個出口處密封連接有第二壓力傳感器；煤樣夾持器的軸壓加載接口通過第五氣管與第三三通閥的其中一個出口連接，第三三通閥的進口通過軸壓加壓管與軸壓加載泵的出口連接，第三三通閥的另一個出口處密封連接有第三壓力傳感器；

顯示器內(nèi)置有顯示控制器，顯示控制器分別通過數(shù)據(jù)線與第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器連接；計算機分別通過數(shù)據(jù)線與質(zhì)量流量計和壓力跟蹤儀連接；

壓力跟蹤儀包括PLC控制器、伸縮油缸、密封調(diào)壓室和操作箱，密封調(diào)壓室固定在操作箱頂部，密封調(diào)壓室的底部敞口且與操作箱內(nèi)腔連通，密封調(diào)壓室頂部設有調(diào)壓進氣口和調(diào)壓出氣口，調(diào)壓進氣口通過第三氣管與煤樣夾持器的出氣口連接，調(diào)壓出氣口通過第六氣管與外界連通，第六氣管上設有氣動閥，密封調(diào)壓室頂壁設有第四壓力傳感器；伸縮油缸的缸體端部固定在操作箱內(nèi)的底部，伸縮油缸的活塞桿垂直向上固定有連接桿，連接桿頂端設有活塞，活塞位于密封調(diào)壓室內(nèi)且活塞外緣與密封調(diào)壓室內(nèi)側(cè)壁滑動密封連接；PLC控制器設置在操作箱內(nèi)，操作箱頂部右側(cè)設有操作面板，PLC控制器分別通過數(shù)據(jù)線與伸縮油缸、第四壓力傳感器、操作面板和計算機連接。

2.權利要求1所述的一種出口壓力可調(diào)的煤巖滲流實驗系統(tǒng)的實驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）將橫截面積為a的煤樣裝填在煤樣夾持器內(nèi)，接著打開第一三通閥、第二三通閥和第三三通閥上的所有閥門以及氣動閥，通過軸壓加載泵對煤樣加載軸壓，并且通過圍壓加載泵對煤樣加載圍壓；

（2）打開氣動閥，在操作面板上輸入設定目標壓力，若目標壓力為負壓，通過操作操作面板向PLC控制器發(fā)出指令，PLC控制器接收到指令后啟動伸縮油缸，伸縮油缸的活塞桿向上推動連接桿，直至連接桿另一端的活塞達到密封調(diào)壓室的頂部，關閉氣動閥，然后通過操作面板和PLC控制器控制伸縮油缸，伸縮油缸向下拉動連接桿，當PLC控制器通過第四壓力傳感器監(jiān)測到壓力達到設定的目標壓力后，向伸縮油缸發(fā)出停止動作的指令；

若目標壓力為正壓，通過操作操作面板向PLC控制器發(fā)出指令，PLC控制器接收到指令后啟動伸縮油缸，伸縮油缸的活塞桿向下拉動連接桿，直至連接桿另一端的活塞達到密封調(diào)壓室的底部，關閉氣動閥，然后通過操作面板和PLC控制器控制伸縮油缸，伸縮油缸向上推動連接桿，當PLC控制器通過第四壓力傳感器監(jiān)測到壓力達到設定的目標壓力后，向伸縮油缸發(fā)出停止動作的指令；

（3）打開甲烷氣罐和減壓閥，甲烷氣罐內(nèi)的氣體沿著第一氣管和第二氣管進入煤樣夾持器內(nèi)，滲流后的氣體緊接著從煤樣夾持器的出氣口進入第三氣管內(nèi)，然后氣體進入到密封調(diào)壓室內(nèi)，同時計算機上開始記錄質(zhì)量流量計的流量；

（4）待質(zhì)量流量計的流量穩(wěn)定后，在顯示器上讀取第一壓力傳感器上的壓力值，然后在計算機上得出穩(wěn)定后質(zhì)量流量計的平均流量Q；

（5）計算煤樣的滲透率 ；μ為氣體粘度，單位10^-6pa·s；L為試樣長度，單位cm；Ｐ₀為大氣壓力，單位Mpa。