室 25顶部设有调压进气口 27和调压出气口 28，调压进气口 27通过第=气管11与煤样夹持器5 的出气口连接，调压出气口 28通过第六气管29与外界连通，第六气管29上设有气动阀30,密 封调压室25顶部内侧设有第四压力传感器31;伸缩油缸24的缸体端部固定在操作箱26内的 底部，伸缩油缸24的活塞杆垂直向上固定有连接杆32，连接杆32顶端设有活塞33，活塞33位 于密封调压室25内且活塞33外缘与密封调压室25内壁滑动密封连接;PLC控制器23设置在 操作箱26内部右侧，操作箱26顶部右侧设有操作面板34，PLC控制器23分别通过数据线与伸 缩油缸24、第四压力传感器31、操作面板34和计算机8连接。
[0013] 操作面板34、PLC控制器23、质量流量计14、计算机8、显示器6及显示控制器61均为 常规技术，其具体结构不再详述。
[0014] -种出口压力可调的煤岩渗流实验系统的实验方法，包括W下步骤： (1)将横截面积为a的煤样装填在煤样夹持器5内，接着打开第一=通阀2、第二=通阀3 和第==通阀4上的所有阀口 W及气动阀30,通过轴压加载累21对煤样加载轴压，并且通过 围压加载累17对煤样加载围压； (2) 打开气动阀30，在操作面板34上输入设定目标压力势3，若目标压力1?为负压，通过 操作操作面板34向PLC控制器23发出指令，PLC控制器接收到指令后启动伸缩油缸24,伸缩 油缸24的活塞杆向上推动连接杆32,直至连接杆32另一端的活塞33达到密封调压室25的顶 部，关闭气动阀30,然后通过操作面板34和PLC控制器23控制伸缩油缸24,伸缩油缸24向下 拉动连接杆32,当化C控制器23通过第四压力传感器31监测到压力达到设定的目标压力裂S 后，向伸缩油缸24发出停止动作的指令； 若目标压力齡为正压，通过操作操作面板34向PLC控制器23发出指令，PLC控制器23接 收到指令后启动伸缩油缸24,伸缩油缸24的活塞杆向下拉动连接杆32,直至连接杆32另一 端的活塞33达到密封调压室25的底部，关闭气动阀30,然后通过操作面板34和化C控制器23 控制伸缩油缸24,伸缩油缸24向上推动连接杆32,当PLC控制器通过第四压力传感器31监测 到压力到达设定的目标压力Pi后，向伸缩油缸24发出停止动作的指令； (3) 打开甲烧气罐1和减压阀13,甲烧气罐1内的气体沿着第一气管9和第二气管10进入 煤样夹持器5内，渗流后的气体紧接着从煤样夹持器5的出气口进入第=气管11内，然后气 体进入到密封调压室25内，同时计算机8上开始记录质量流量计14的流量； (4) 待质量流量计14的流量稳定后，在显示器6上读取第一压力传感器12上的压力值 Pi，然后在计算机8上得出稳定后质量流量计14的平均流量Q; (5) 计算煤样的渗透率k=2媒书S働（#-好満；其中，k为煤样渗透率，单位mD;y为 气体粘度，单位l(T6pa ? s;L为试样长度，单位cm;p日为大气压力，单位Mpa;Q为平均流量，单 位cm3/s; A为煤样底面积，单位cm2; Pi、P2分别为进气端和出气端压力，单位Mpa。
[0015]本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发 明的技术实质对W上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方 案的保护范围。
【主权项】
1. 一种出口压力可调的煤岩渗流实验系统，其特征在于:包括甲烷气罐、围压加载栗、 轴压加载栗、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、煤样夹持器、显示器、压力跟踪仪和计 算机；甲烷气罐通过第一气管与第一三通阀的进口连接，第一三通阀的其中一个出口通过 第二气管与煤样夹持器的的进气口连接，煤样夹持器的出气口通过第三气管与压力跟踪仪 的进气口连接;第一三通阀的另一个出口处密封连接有第一压力传感器;第一气管上设有 减压阀，第三气管上设有质量流量计； 煤样夹持器上设有围压加载接口和轴压加载接口，煤样夹持器的围压加载接口通过第 四气管与第二三通阀的其中一个出口连接，第二三通阀的进口通过围压加压管与围压加载 栗的出口连接，第二三通阀的另一个出口处密封连接有第二压力传感器;煤样夹持器的轴 压加载接口通过第五气管与第三三通阀的其中一个出口连接，第三三通阀的进口通过轴压 加压管与轴压加载栗的出口连接，第三三通阀的另一个出口处密封连接有第三压力传感 器； 显示器内置有显示控制器，显示控制器分别通过数据线与第一压力传感器、第二压力 传感器和第三压力传感器连接;计算机分别通过数据线与质量流量计和压力跟踪仪连接。2. 根据权利要求1所述的一种出口压力可调的煤岩渗流实验系统，其特征在于:压力跟 踪仪包括PLC控制器、伸缩油缸、密封调压室和操作箱，密封调压室固定在操作箱顶部，密封 调压室的底部敞口且与操作箱内腔连通，密封调压室顶部设有调压进气口和调压出气口， 调压进气口通过第三气管与煤样夹持器的出气口连接，调压出气口通过第六气管与外界连 通，第六气管上设有气动阀，密封调压室顶壁设有第四压力传感器;伸缩油缸的缸体端部固 定在操作箱内的底部，伸缩油缸的活塞杆垂直向上固定有连接杆，连接杆顶端设有活塞，活 塞位于密封调压室内且活塞外缘与密封调压室内侧壁滑动密封连接;PLC控制器设置在操 作箱内，操作箱顶部右侧设有操作面板，PLC控制器分别通过数据线与伸缩油缸、第四压力 传感器、操作面板和计算机连接。3. 根据权利要求2所述的一种出口压力可调的煤岩渗流实验系统的实验方法，其特征 在于:包括以下步骤： (1) 将横截面积为a的煤样装填在煤样夹持器内，接着打开第一三通阀、第二三通阀和 第三三通阀上的所有阀门以及气动阀，通过轴压加载栗对煤样加载轴压，并且通过围压加 载栗对煤样加载围压； (2) 打开气动阀，在操作面板上输入设定目标压力_，若目标压力为负压，通过操作 操作面板向PLC控制器发出指令，PLC控制器接收到指令后启动伸缩油缸，伸缩油缸的活塞 杆向上推动连接杆，直至连接杆另一端的活塞达到密封调压室的顶部，关闭气动阀，然后通 过操作面板和PLC控制器控制伸缩油缸，伸缩油缸向下拉动连接杆，当PLC控制器通过第四 压力传感器监测到压力达到设定的目标压力發1后，向伸缩油缸发出停止动作的指令； 若目标压力_为正压，通过操作操作面板向PLC控制器发出指令，PLC控制器接收到指 令后启动伸缩油缸，伸缩油缸的活塞杆向下拉动连接杆，直至连接杆另一端的活塞达到密 封调压室的底部，关闭气动阀，然后通过操作面板和PLC控制器控制伸缩油缸，伸缩油缸向 上推动连接杆，当PLC控制器通过第四压力传感器监测到压力达到设定的目标压力后，向 伸缩油缸发出停止动作的指令； (3) 打开甲烷气罐和减压阀，甲烷气罐内的气体沿着第一气管和第二气管进入煤样夹 持器内，渗流后的气体紧接着从煤样夹持器的出气口进入第三气管内，然后气体进入到密 封调压室内，同时计算机上开始记录质量流量计的流量； (4) 待质量流量计的流量稳定后，在显示器上读取第一压力传感器上的压力值离，然后 在计算机上得出稳定后质量流量计的平均流量Q; (5) 计算煤样的渗透率
【专利摘要】一种出口压力可调的煤岩渗流实验系统，包括甲烷气罐、围压加载泵、轴压加载泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、煤样夹持器、显示器、压力跟踪仪和计算机；甲烷气罐通过第一气管与第一三通阀的进口连接，第一三通阀的其中一个出口通过第二气管与煤样夹持器的进气口连接，煤样夹持器的出气口通过第三气管与压力跟踪仪的进气口连接；第一三通阀的另一个出口处密封连接有第一压力传感器；第一气管上设有减压阀，第三气管上设有质量流量计；本发明过程简单，操作方便，利用该方法在进行较高压力渗流实验时可减少进气端和出气端压差，降低模型误差；该方法均利用电子技术采集实验参数，获取的实验参数精度高，观测误差大大减小。
【IPC分类】G01N15/08
【公开号】CN105717026
【申请号】CN201610199706
【发明人】魏建平, 李波, 王登科, 李涛, 刘华, 张宏图, 秦恒洁, 贾炳
【申请人】河南理工大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年4月1日