天然氣水合物開采實驗裝置

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，主要由以下係統組成。

　　1．天然氣水合物開采實驗裝置供液係統

　　供液主要由一台平流泵完成，可選用北京衛星廠的LB-10C平流泵，該泵流量範圍0.01～9.99mL/min，壓力範圍0～40MPa。

　　該泵具有計算機通訊接口，可由計算機控製其工作，也可手動操作。

　　2．天然氣水合物開采實驗裝置儲(chu) 液係統

　　由3隻ZR-3型1000mL/20Mpa活塞容器組成。

　　活塞容器采用國外新型滑環組合密封結構，其特點是：

　　①．密封力小，動靜摩擦相當，是：“O”型橡膠圈摩擦力的1/4，可消除低速、低壓運行下的“爬行”現象。

　　②．工作壽命長，動態壓力密封工作壽命比常規橡膠密封製品高10倍以上。

　　③．密封性能可靠，工作壓力高，可達200MPa

　　3．液體(ti) 注入量的計量

　　由於(yu) 液體(ti) 流量低，目前沒有此類小流量的流量計能用來計量注入流體(ti) 的量，現提供2種計量方案供選擇：

　　①．利用平流泵計量

　　設定平流泵的注入瞬時流時，由計算機記錄注入時間，計算不同時刻的累積注入量，其精度受平流泵瞬時流量精度的影響。

　　②．用電子天平計量

　　把平流泵工作介質儲(chu) 罐放在電子天平上，平流泵排出液體(ti) 的量等於(yu) 電子天平上質量的變化量。

　　電子天平可選用賽多利斯BP3100S型，量程3100g，精度0.01g。

　　注入量由計量機即時采集保存，並即時顯示注入量——時間曲線。

　　4．供氣係統

　　考慮注入氣體(ti) 的壓力高，普通氣瓶壓力不足，采用氣體(ti) 增壓泵將氣瓶壓力增壓，再經調壓閥調壓後向模型注氣。

　　該係統由以下各部件組成：

　　①．氣瓶（用戶自備）

　　②．氣體(ti) 增壓泵

　　采用普通壓縮空氣驅動，輸出氣體(ti) 壓力可達60MPa，工作時無電火花，可以用於(yu) 易燃易爆的氣體(ti) 增壓。

　　型號：ZYB-2型氣體(ti) 增壓泵

　　③．高壓儲(chu) 氣瓶

　　容積2000mL，耐壓25MPa，用於(yu) 儲(chu) 存增壓後的高壓氣體(ti) 。

　　型號：ZR-I型

　　④．調壓閥

　　YT-5型高壓壓力調節器，進口壓力不大於(yu) 32MPa，出口壓力0～20MPa可調。

　　5．注入氣量計量

　　采用高壓氣體(ti) 質量流量計計量

　　流量計型號：D07-12M/ZM，瞬時流量量程：500mL/min

　　流量積算儀(yi) 型號：D08-8M/ZM

　　注入量由計算機即時采集保存並即時顯示注入量——時間曲線

　　6．預熱器

　　用於(yu) 注入流體(ti) 的加熱，自動控製注入流體(ti) 的溫度。

　　7．透明試驗管

　　由高強度石英玻璃製成，內(nei) 有效尺寸φ38×500㎜，耐壓20MPa，使用壓力15MPa，管子中間設計有兩(liang) 套梯度取壓，測溫裝置，用於(yu) 準確測量壓力和溫度梯度。取壓管、測溫孔全部從(cong) 一端法蘭(lan) 插入，考慮填砂方便，另一端法蘭(lan) 上設計一活動堵頭（見附圖），

　　8．高低溫恒溫箱

　　內(nei) 腔尺寸：長1200×高1200×深550mm，控溫範圍-20～70℃，溫度波動：±1℃，箱門上開有玻璃觀察窗以便操作人員隨時觀察，觀察窗有除霜裝置，恒溫試驗箱帶有輪子，可以方便移動。

　　9．壓力計量

　　分別計量入口、出口壓力，入口與(yu) 中間點及出口之間的壓差，壓力及壓差數據由計算機即時采集保存並即時顯示壓力——時間曲線。

　　入口、出口壓力均采用高精度壓力傳(chuan) 感器計量，量程20MPa，精度0.1%F·S，型號DG1300-BZ-C-2-20

　　壓差選用三台高精度、高靜壓、低量程的壓差變送器，分別對實驗管的三段進行測量，壓差變送器型號DBC300型。

　　10．溫度計量

　　將pt100測溫探頭插入高壓透明梯度試驗管內(nei) ，保證探頭與(yu) 流體(ti) 接觸口，溫度數據由計算機即時采集保存並即時顯示——時間曲線。

　　11．回壓控製係統

　　用來控製出口壓力，采用頂部加載式回壓控製器，耐壓25MPa，控製精度±0.05MPa，設定壓力由精密壓表顯示。

　　考慮氣瓶控製壓力不足，設計手動增壓方法，增加大控製壓力。

　　12．圖像記錄係統

　　安裝在恒溫箱內(nei) 的高分辨率攝像頭將圖像直接傳(chuan) 入計算機，可通過顯示器放大觀察透明試驗管內(nei) 介質流動情況，並由計算機記錄保存。

　　13．出口計量

　　出口氣體(ti) 通過氣體(ti) 質量流量計計量，出口液體(ti) 通過電子天平計量，數據由計算機采集保存並即時顯示流量——時間曲線。

　　14．數據采集處理係統

　　包括計算機、打印機、采集控製板卡、采集控製電路以及數據采集處理軟件等。

　　適時采集：注入液量，注入氣量，壓力、壓差，溫度，產(chan) 出氣量，產(chan) 出液量，試管內(nei) 圖像變化。

　　即時繪製：注入液量——時間變化曲線；

　　注入氣量——時間變化曲線；

　　壓力、壓差——時間變化曲線；

　　溫度——時間變化曲線；

　　產(chan) 出氣量——時間變化曲線；

　　產(chan) 出液量——時間變化曲線；

　　軟件在Windows2000/xp環境下運行，采用VB編程，儀(yi) 器工作流程顯示在界麵上，可實現人機對話，操作筒單方便。

　　15．安全報警係統

　　裝置設計超溫、超壓安全報警係統，當係統過溫、過壓會(hui) 自動報警並切斷電源。