[發明專利]率定平臺孔壓控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110052169.1
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112859945B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 張茹;謝和平;張澤天;李怡航;高明忠;陳領;張志龍;楊陽;李佳南;黃偉;任利
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李夢蝶

本發明提供了一種率定平臺孔壓控制系統及其控制方法，屬于孔隙壓力控制技術領域，包括流量控制器、與流量控制器連接的計算機、分別與流量控制器和計算機連接的隔離器和PLC控制器、分別設置于所述流量控制器進出口處的第一液控單向閥、第一壓力采集模塊、分別設置于所述隔離器進出口處的第二壓力采集模塊和第二液控單向閥以及設置于所述隔離器出口端的泥沙過濾模塊，所述第一液控單向閥、第一壓力采集模塊、第二液控單向閥和第二壓力采集模塊均與所述計算機連接。本發明通過在管道內的多個監測點上安裝溫壓傳感器，在保證高溫高壓安全的同時，為模擬艙提供了可靠的溫壓控制系統。

技術領域

本發明屬于孔隙壓力控制技術領域，尤其涉及一種率定平臺孔壓控制系統及其控制方法。

背景技術

向地球深部進軍是近期和未來我國科技創新的重要方向。目前，地球淺部礦產資源已逐漸枯竭，資源開發不斷走向地球深部，煤炭開采深度已達1500m，地熱開采深度超過3000m，金屬礦開采深度超過4350m，油氣資源開采深度達7500m，深部資源開采已成為常態。探明深部巖石特性，為深部進軍提供強有力的支持，就必須在實際工程的深部原位保真取芯工作前，先在實驗室中還原深部環境，并測試取芯系統的可靠性。而目前針對還原原位環境實驗的溫壓控制裝置，基本停留在淺部巖石力學實驗階段，甚至是常溫常壓階段；同時，很少考慮應力-溫度-滲透壓力三場耦合的情況，可能在試樣內部各點未達到均勻時就開始了鉆芯或力學實驗，這樣做會導致較大的偏差，無法正確還原巖石的原位環境，得出的實驗結論或者取出的巖芯與實際情況有所誤差。

在深地環境中，與淺部最明顯的區別就是其高溫高壓的環境，其溫壓環境可以達到100℃與100MPa以上，為了研究深部原位取芯，必須了解深部原位溫壓情況下的各種性質，該發明即為深部原位保真取芯模擬艙提供了溫壓的控制系統及其調控方法。在一些模擬取芯或者原位實驗中，溫壓的加載路徑十分重要，特別是在深地中100+℃與100+MPa級別的溫壓環境，若溫壓加載路徑不一致，會導致水體氣化，對整個實驗系統造成巨大擾動。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種率定平臺孔壓控制系統及其控制方法，在保證高溫高壓管道安全的同時，為深部原位保真取芯模擬艙提供了可靠的溫壓控制。

為了達到以上目的，本發明采用的技術方案為：

本方案提供一種率定平臺孔壓控制系統，包括流量控制器、與所述流量控制器連接的計算機、分別與所述流量控制器和計算機連接的隔離器和PLC控制器、分別設置于所述流量控制器進出口處的第一液控單向閥、第一壓力采集模塊、分別設置于所述隔離器進出口處的第二壓力采集模塊和第二液控單向閥以及設置于所述隔離器出口端的泥沙過濾模塊，所述第一液控單向閥、第一壓力采集模塊、第二液控單向閥和第二壓力采集模塊均與所述計算機連接。

進一步地，所述流量控制器包括第一超高壓伺服推力油源和第二超高壓伺服推力油源，所述第一液控單向閥和第一壓力采集模塊均分別位于所述第一超高壓伺服推力油源和第二超高壓伺服推力油源的進出口，且所述第一超高壓伺服推力油源和第二超高壓伺服推力油源均與隔離器連接。

再進一步地，所述計算機、PLC控制器、第一液控單向閥以及第一壓力采集模塊為閉環控制；所述計算機、PLC控制器、第二液控單向閥以用第二壓力采集模塊為閉環控制。

再進一步地，所述第一壓力采集模塊和第二壓力采集模塊的結構均相同，均包括壓力傳感器U4、AD轉換模塊、單片機模塊、顯示模塊和無線通信模塊。

再進一步地，所述壓力傳感器與AD轉換模塊連接，所述單片機模塊分別與AD轉換模塊、顯示模塊和無線通信模塊連接；所述壓力傳感器U4所采用的型號為PTH702H，所述壓力傳感器U4的第1引腳與+24V電壓連接。