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模擬研究海底天然氣水合物的生成及開采過程
點(diǎn)擊次數(shù):3275 發(fā)布時(shí)間:2016-8-25
天然氣水合物開采實(shí)驗(yàn)裝置 該裝置主要用來模擬研究海底天然氣水合物的生成及開采過程,主要由以下系統(tǒng)組成。 1.供液系統(tǒng) 供液主要由一臺(tái)平流泵完成,可選用平流泵,該泵流量范圍0.01~9.99mL/min,壓力范圍0~40MPa。 該泵具有計(jì)算機(jī)通訊接口,可由計(jì)算機(jī)控制其工作,也可手動(dòng)操作。 2.儲(chǔ)液系統(tǒng) 由3只ZR-3型1000mL/20Mpa活塞容器組成。 活塞容器采用國外新型滑環(huán)組合密封結(jié)構(gòu),其特點(diǎn)是: ①.密封力小,動(dòng)靜摩擦相當(dāng),是:“O”型橡膠圈摩擦力的1/4,可消除低速、低壓運(yùn)行下的“爬行”現(xiàn)象。 ②.工作壽命長,動(dòng)態(tài)壓力密封工作壽命比常規(guī)橡膠密封制品高10倍以上。 ③.密封性能可靠,工作壓力高,可達(dá)200MPa 3.液體注入量的計(jì)量 由于液體流量低,目前沒有此類小流量的流量計(jì)能用來計(jì)量注入流體的量,現(xiàn)提供2種計(jì)量方案供選擇: ①.利用平流泵計(jì)量 設(shè)定平流泵的注入瞬時(shí)流時(shí),由計(jì)算機(jī)記錄注入時(shí)間,計(jì)算不同時(shí)刻的累積注入量,其精度受平流泵瞬時(shí)流量精度的影響。 ②.用天平">電子天平計(jì)量 把平流泵工作介質(zhì)儲(chǔ)罐放在電子天平上,平流泵排出液體的量等于電子天平上質(zhì)量的變化量。 電子天平可選用賽多利斯BP3100S型,量程3100g,精度0.01g。 注入量由計(jì)量機(jī)即時(shí)采集保存,并即時(shí)顯示注入量——時(shí)間曲線。 4.供氣系統(tǒng) 考慮注入氣體的壓力高,普通氣瓶壓力不足,采用氣體增壓泵將氣瓶壓力增壓,再經(jīng)調(diào)壓閥調(diào)壓后向模型注氣。 該系統(tǒng)由以下各部件組成: ①.氣瓶(用戶自備) ②.氣體增壓泵 采用普通壓縮空氣驅(qū)動(dòng),輸出氣體壓力可達(dá)60MPa,工作時(shí)無電火花,可以用于易燃易爆的氣體增壓。 型號(hào):ZYB-2型氣體增壓泵 ③.高壓儲(chǔ)氣瓶 容積2000mL,耐壓25MPa,用于儲(chǔ)存增壓后的高壓氣體。 型號(hào):ZR-I型 ④.調(diào)壓閥 YT-5型高壓壓力調(diào)節(jié)器,進(jìn)口壓力不大于32MPa,出口壓力0~20MPa可調(diào)。 5.注入氣量計(jì)量 采用高壓氣體質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量 流量計(jì)型號(hào):D07-12M/ZM,瞬時(shí)流量量程:500mL/min 流量積算儀 型號(hào):D08-8M/ZM 注入量由計(jì)算機(jī)即時(shí)采集保存并即時(shí)顯示注入量——時(shí)間曲線 6.預(yù)熱器 用于注入流體的加熱,自動(dòng)控制注入流體的溫度。 7.透明試驗(yàn)管 由高強(qiáng)度石英玻璃制成,內(nèi)有效尺寸φ38×500㎜,耐壓20MPa,使用壓力15MPa,管子中間設(shè)計(jì)有兩套梯度取壓,測溫裝置,用于準(zhǔn)確測量壓力和溫度梯度。取壓管、測溫孔全部從一端法蘭插入,考慮填砂方便,另一端法蘭上設(shè)計(jì)一活動(dòng)堵頭(見附圖), 8.高低溫恒溫箱 內(nèi)腔尺寸:長1200×高1200×深550mm,控溫范圍-20~70℃,溫度波動(dòng):±1℃,箱門上開有玻璃觀察窗以便操作人員隨時(shí)觀察,觀察窗有除霜裝置,恒溫試驗(yàn)箱帶有輪子,可以方便移動(dòng)。 9.壓力計(jì)量 分別計(jì)量入口、出口壓力,入口與中間點(diǎn)及出口之間的壓差,壓力及壓差數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)即時(shí)采集保存并即時(shí)顯示壓力——時(shí)間曲線。 入口、出口壓力均采用高精度壓力傳感器計(jì)量,量程20MPa,精度0.1%F•S,型號(hào)DG1300-BZ-C-2-20 壓差選用三臺(tái)高精度、高靜壓、低量程的壓差變送器,分別對(duì)實(shí)驗(yàn)管的三段進(jìn)行測量,壓差變送器型號(hào)DBC300型。 10.溫度計(jì)量 將pt100測溫探頭插入高壓透明梯度試驗(yàn)管內(nèi),保證探頭與流體接觸口,溫度數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)即時(shí)采集保存并即時(shí)顯示——時(shí)間曲線。 11.回壓控制系統(tǒng) 用來控制出口壓力,采用頂部加載式回壓控制器,耐壓25MPa,控制精度±0.05MPa,設(shè)定壓力由精密壓表顯示。 考慮氣瓶控制壓力不足,設(shè)計(jì)手動(dòng)增壓方法,增加大控制壓力。 12.圖像記錄系統(tǒng) 安裝在恒溫箱內(nèi)的高分辨率攝像頭將圖像直接傳入計(jì)算機(jī),可通過顯示器放大觀察透明試驗(yàn)管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)情況,并由計(jì)算機(jī)記錄保存。 13.出口計(jì)量 出口氣體通過氣體質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量,出口液體通過電子天平計(jì)量,數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)采集保存并即時(shí)顯示流量——時(shí)間曲線。 14.?dāng)?shù)據(jù)采集處理系統(tǒng) 包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、采集控制板卡、采集控制電路以及數(shù)據(jù)采集處理軟件等。 適時(shí)采集:注入液量,注入氣量,壓力、壓差,溫度,產(chǎn)出氣量,產(chǎn)出液量,試管內(nèi)圖像變化。 即時(shí)繪制:注入液量——時(shí)間變化曲線; 注入氣量——時(shí)間變化曲線; 壓力、壓差——時(shí)間變化曲線; 溫度——時(shí)間變化曲線; 產(chǎn)出氣量——時(shí)間變化曲線; 產(chǎn)出液量——時(shí)間變化曲線; 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(duì)話,操作筒單方便。 15.安全報(bào)警系統(tǒng) 裝置設(shè)計(jì)超溫、超壓安全報(bào)警系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)過溫、過壓會(huì)自動(dòng)報(bào)警并切斷電源。