詳細內容

四、系統組成

（一） 系統組成及功能

煤基固廢材料礦化固碳測試平臺主要由CO₂增壓系統、模型系統、溫控系統、計量監測系統、數據采集處理系統、樣品真空控溫裝置、注入系統及輔助系統等部分組成。要求具備CO₂氣體增壓、溫度控制、監測計量、數據采集等功能。

（二） 技術指標要求

（1）CO₂增壓系統

1）CO₂增壓系統：雙渦輪增壓，靜音空壓機驅動。

2）高工作壓力≥50MPa，壓力密封可靠，具有長期運行壽命。

3）空壓機工作壓力：0.8-1MPa。

 （2）模型系統

1）模型規格：50×50×100/1100ml各一套。

2）工作壓力：50MPa；壓力曲線自動生成，支持組態應用，可并入如SCADA/DCS/PLC等控制系統中。

（3）溫控系統

1）溫控系統選用柔性加熱保溫套，測控范圍：室溫~+500℃；測控精度：±0.5℃；溫度分辨率0.1℃。

2）保溫效果好，耐高低溫（耐高溫550℃，耐低溫-70℃）。

3）化學穩定性好，耐各種化學腐蝕；防蟲蛀，防霉變。

4）防火阻燃（防火A-不燃，GB8624-2006）。

5）溫度傳感器：溫度傳感器直接通過測試點安裝到模型內部，溫度傳感器量程0~250℃，測試精度±0.1℃；溫度傳感器數據通過數顯儀表顯示并將數據傳輸到計算機軟件系統并存儲。

（4）計量監測系統

1）鋁合金控制柜電氣控制箱主體采用優質的鋁合金型材，具有結構堅固、外形美觀、散熱性能好等特點。

2）壓力傳感器：壓力傳感器量程：≥60MPa；精度：優于0.25％；壓力值通過RS232接口實現與計算機通訊；壓力值由電腦直接顯示。

3）采集模塊：壓力數值由用壓力采集模塊采集，并可通過RS232接口實現與計算機通訊。詳細指標如下：

① 輸入端口：8路差動

② 接線接口：采用外接式10位接線端子，可方便地拆卸連線

③ 輸入類型：mA（內部已有高精密100歐電阻，無需外接）

④ 輸入范圍：4~20mA

⑤ 輸入阻抗：100歐

⑥ 采樣速率：每15次

⑦ 分辨率：16位

⑧ 精確度：±0.02%或更好

⑨ 零點漂移：20uV/°C

⑩ 滿程量漂移：25ppm/°C

⑪ 過電壓保護：±35V

⑫ 光電隔離耐壓：3750Vrms

4）程序控溫儀表，詳細指標如下：

① 輸入可自由選擇熱電偶、熱電阻、電壓、電流并可擴充輸入及自定義非線性校正表格，測量精度達0.1。

② 采用的AI人工智能PID調節算法，無超調，具備自整定（AT）功能及全新的精細控制模式。

③ 采用的模塊化結構，提供豐富的輸出規格，能廣泛滿足各種應用場合的需要，交貨迅速且維護方便。

④ 每12.5次測量采樣數率，小控制周期達0.24，能適應快速變化對象的控制精度。

⑤ 通用的100~240VAC輸入范圍開關電源或24VDC電源供電，并具備多種面板及外型尺寸供選擇。

⑥ 抗干擾性能符合在嚴酷工業條件下電磁兼容（EMC）的要求。

5）數據采集模塊，詳細指標如下：

① 數據采集模塊選用PCI Express多串口卡

② 串口通信速率可達921.6Kbps

③ 芯片內建128字節的FIFO以及芯片內建H/W，S/W流控功能

④ 適用于多種RS-232/422/485接口的電纜/連接盒

⑤ 連接器：SCSI VHDCI68

⑥ 通信控制器：MU860 (兼容16C550C)

⑦ 端口數量：8 (僅需1個IRQ)

6）樣品真空控溫裝置：真空度≤133Pa，抽空速率≥16m³/h，全壓力＜1.33MPA。

（5）數據采集處理系統

數據采集處理系統由模擬信號數據采集模塊、數據采集板、采集模塊、計算機、數據采集控制軟件等組成。

圖1 采集、測控系統框圖

1）實時采集壓力（各測壓點）、溫度傳感器、計量裝置的數值。

2）實時采集恒速恒壓泵的注入速度、累積注入量、注入壓力等參數。

3）注入泵：通過泵的通訊接口，計算機可對注入流量、壓力進行控制。

4）溫度：通過溫控儀上的RS232接口，可由計算機控制加熱套加熱溫度。

5）軟件在Windows環境下運行，采用LabVIEW編程。儀器工作流程顯示在界面上，可實現人機對話，操作人員設定好參數后就可以實現無人值守，計算機可自動采集所有的壓力、溫度、流量等數值。

6）根據基本功能的要求，采用按鍵、編輯框等界面元素，分為封面、主界面、子界面。功能子界面分為基礎參數、滲透率等等分別實時顯示各種數據曲線。    

7）實驗系統流程動態顯示：用組態工具繪制出每一實驗步驟的流程，通過動畫的方式顯示流入流出的方向；在流程圖上顯示必要的溫度、壓力測量數值，注入泵的排量和累計注入量等。

8）實時采集到的模型溫度、壓力等數據，采用單步文件更新存盤，數據保存備份，有意外停機恢復和續存功能。保證系統軟件在實際的實驗環境中能長時間可靠工作。

9）系統運行壓力、溫度設有限值，確保試驗安全可靠，操作提示以防誤操作。

10）計算機采集的數據經處理可生成原始數據報表、分析報表以及曲線圖，同時生成數據庫文件格式，以便用戶靈活使用。

11） 計算機采集的數據經處理可生成原始數據報表、分析報表以及曲線圖，同時生成數據庫文件格式，以便用戶靈活使用。實時采集/分析一體化軟件，包括參數采集、外參量輸入采集，包括滲透壓力、滲透時長、溫度等，計算機不低于i5 CPU，8GB內存，1TB硬盤，win10系統，24寸液晶顯示器。

（6）樣品真空控溫裝置

1）樣品真空裝置，真空度-0.1MPa預留安全觀察窗。

（7）注入系統

1）注入用恒速恒壓泵具有恒壓模式、恒流模式等功能。PLC控制系統實時顯示壓力、流量，具有超壓停泵功能，通過RS232接口可與電腦連接，通過軟件實現電腦控制、操作。軸向壓力可通過計算機控制施加，具備應力控制與應變控制兩種方式。

（8）輔助系統

1）管閥件，流程要求：Ø3、Ø6，316不銹鋼材質，主要有閥門、三通、四通、壓帽、壓環、直通、轉換接頭等，耐壓，70MPa，仿制HIP結構，采用石墨密封材料密封，耐溫500℃以上

 2）安全閥選用耐壓≥30MPa，當系統超壓后，通過溢流孔將系統內氣體、液體直接排出系統，降低系統內部壓力，保護系統安全。

3）CO₂濃度檢測儀，濃度超過自動報警，濃度范圍0-100，帶遠程采集。
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更新時間：2024/3/12 16:29:46

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