400-633-0508
全球高端道路与岩土工程试验检测设备品质供应商
产品中心
热门产品

岩石真三轴测试系统

设备名称:岩石真三轴测试系统
制  造  商:德国APS-WILLE Geotechnik

资料下载:请点击下载产品资料


0.00
0.00
  
商品描述

设备名称:岩石真三轴测试系统
制  造  商:德国APS-WILLE Geotechnik

资料下载:请点击下载产品资料



岩石真三轴试验机

德国wille岩石真三轴测试系统


这套别具特色德国wille岩石真三轴试验机系统是为研究各种尺寸及各向应力约束(σ1≠σ2≠σ3)条件下的岩石特性量身定制的解决方案,适用于地球热能方向的研究者、水文学家、石油资源工程师和矿产开发、地球物理和岩土工程技术领域的研究者的研究用途。

岩石真三轴试验系统可以满足标准测试参数和各种不同测试条件下的要求。 可进行产品和服务的订制,以满足您 的各种需求。 不同的升级选项可根据测试选项需求设置。 用于不同的试验领域,例如:

●  岩石力学研究

●  采矿和建筑

● 石油天然气的勘探和生产

●  地热能开发


德国wille岩石真三轴试验系统能够测试从花岗岩到泥石的各种广泛材料,以及高强度易碎岩石的破坏条件。岩石真三轴试验系统在通过三个独立的受控主轴(σ1 ≠ σ2 ≠ σ3)在立方体试样上施加应力,产生高达 1200kN(或 更高)的荷载力。 试样室可容纳最大 300mm 的立方体试件,可选配高 达 150° C 的温度控制以及孔隙压力测量装置,可以连续进行声发射记录、超声波测试、水力压裂和渗 透(瞬态或稳态)测量。岩石真三轴试验系统完全自动化,由灵活且可编程的 GEOsys 软件控制。 提供各种传感器、变送器、测量和试验选项。


产品特点
▍ 高刚度独立结构设计

▍ 六个用于施加独立应力的液压作动器(σ1 ≠ σ2 ≠ σ3)

▍ 用于不同试样尺寸的立方测试室,可达 300*300*300mm

▍ 适用于较小试件尺寸的适配器,例如:200,100 或 50mm 立方体试样

▍ 高压压盘与系统摩擦非常小

▍ 六个高精度位移传感器,用于测量三个主要方向上的每个面的应变

▍ 灵活的控制软件适用于几乎没有限制的多轴试验的试验方法

▍ 托架结构,便于在 4 个方向上拆卸和放置试件

▍ 高速动态控制器(2.5kHz 或10kHz),用于监测传感器值并进行闭环控制,例如 载荷、位移、位置和体积或流量

▍ 灵活的控制软件,适用于所有试验选项的测试程序

岩石真三轴试验系统能够施加不同的应力路径或应变率

亮点

优势

选配项

•高刚度系统
•符合CE要求
•可提供水冷和风冷液压动力单元
•直接集成在液压缸上的高精度位移传感器
•不需要额外的实验室基础设施
•提供长的机械和电气零件
•高度方便工作

•应力应变闭环控制
•高达10kHz 的高级动态控制器
•不同的升级选项
•量身定制的设备,涵盖多种技术规格
•适用于运行破坏后的岩石特性的试验
•准确/可重复的结果
•以太网连接到PC进行数据分析
•适用于所有试验方法的专用软件

•不同的压力等级
•不同的样本尺寸
•每个面上的孔隙水压力端口
•渗透性测试(稳态或非稳态)
•用于进行井筒稳定性测试的水力压裂测试组件
•温度控制可从环境温度到150°C
•每个加载面的超声波测试组件 (P & S)

软件测试系统通过 GEOsys 软件控制,根据客户订购的设备参数单独进行设置。 该软件操作系统根据每个不同的测试的进行数据采集。

安全功能•紧急停止按钮,遇不安全状况时,用户 可以立即停止系统  •限位,由软件设置限位,以保护操作人 员的安全、保证设备安全、例如过载或位移超限。

试验方法:•多轴剪切试验  •孔隙压力检测  •破坏后性能  •水力压裂岩石试验 •超声波试验  •温控测试条件  •岩样渗透性测试(稳态或非稳态)  •声发射试验

岩石真三轴试验机

主要配置

① 高刚度/重型设备基础,包括4个方向的液压托架部分

② 真三轴测试室

③ 主应力作动器

④ 伺服液压动力源

⑤ 水力压裂试验增压器

⑥ 高速动态控制器

⑦ 用于孔隙压力/渗透率或水力压裂试验的高压注射泵

⑧ 软件系统


岩石真三轴测试室
立方体岩石真三轴高压测试室安装在刚性框架上,设计用于对岩石试件进行真正的三轴测试。 这使得在每个主应力方向(sigma 1、sigma 2、sigma 3)上进行静态应力应变测量成为可能。 测试室设计用于最大 300x300x 300mm 的不同立方体试件尺寸(可根据要求提供更大的试件尺寸)。测试室设计可将液体(可以是盐水)注入立方体的每个表面以进行压裂测试(钻孔注入测试)或荷载作用条件下的渗透率测试。
以下组件是执行岩石真三轴试验所必需的。 这些测试可以在不同应力下的不同样本尺寸上进行:
● 6 个伺服液压作动器,荷载高达1200kN
● 各个面的加载压板
● 压力控制精度0.1%
● 6个集成的高分辨率位移传感器 (LVDT),可在每个应力方向上进行应变测量,分辨率为0.0001mm

主要特点
大的开口,使试件安装更简单
围压可达50MPa
岩石真三轴测试室能够施加不同的应力路径或应变率
岩石真三轴测试室能够承受动态载荷
▍ 使用辅助机械部件和适配器,系统可测试更小尺寸的试样(边长150mm,100mm 和 50mm)

包括用于升高和降低底部执行器的内置机构
测试室能够容纳以下附加仪器:
● 声发射系统
● P 波和 S 波超声波测量
● 额外的安装,例如被动式电子测量系统
● 用于将液体(可以是盐水)注入立方体的每个表面,以在加载条件下进行压裂测试的组件(钻孔注入测试)

技术参数

最大静态荷载

1400kN

最小加载速度

0.01mm/分钟

最大加载速度

90mm/分钟

作动器行程

100mm (±50mm)

荷载精度

0.1% F.S

试样尺寸

300x300x300mm     200x200x200mm      100x100x100m


液压源
德国wille液压源系列产品,液压增压器和伺服液压试验系统提供合适的液压油,以满足其试验系统的需求。
液压系统的动态性能取决于输入的液压油流量和作动器中的压力,因此我们提供了多种流量以满足您的应用所需的动态性能。所有组件均方便安装、易于检修。
液压动力源的主要特点是它们提供了与需求相关的流量控制,可在210Bar、280Bar或340Bar的稳定压力下工作,可在位于加载架旁边或距离比较远的位置。
油水换热器或空气换热器可控制液压油的温度,当液压油温度超过预设值时,温度开关会关闭液压动力装置,前面板上的指示灯会亮起提示温度超限。
可按需求提供闭环再冷却系统(用于油、水冷却),并可将其集成到系统中。

主要特点

▍ 产生平稳的液压流体,不会出现压力尖峰
▍ 流速范围从 3.8 LPM 到 54 LPM
▍ 使用特殊隔音罩以降低噪音水平
▍ 自动可变流量/恒压
▍ 电源操作键位于前面板,也可作为附加选项进行遥控操作
▍ 设备上有实体的紧急停止按钮
▍ 最高温度保护(限制)
▍ 热恒温调节阀确保最小用水量
▍ 安静的内置齿轮泵,具有恒定的供油量
▍ 带电气安全模式的电机功率指示
▍ 可提供控制软件

▍ 各种油箱容量

▍ 使用寿命长

▍ 整个液压源包括:高压伺服阀、热交换器、液压油加注口、液压软管组(标准长度)、油滤清器、油压和/或液位计、温度指示器、紧急停止按钮、多重隔振、静音内置齿轮泵、泄压阀

选配:●循环水系统(冷水机),减少冷却水用量  ●提供风冷和水冷两种类型


前面板布局


指示灯:主开关、紧急停止、“开始”、“启动”(指示灯)、重置、压力表、油滤(脏)、油位低(闪烁)、油温高(闪烁)、电机温度(油泵电机过载)、急停(按下急停按钮后亮起)


空气冷却方式

空气冷却方法使用大型风扇,使冷空气通过散热器的叶片,以快速有效地降低热液压油的温度。热液压油在散热器中循环变凉恢复工作状态。对于大流量的动力装置,风扇必须产生大量的冷风,或者建议使用水冷方法。


水冷方式
在这种方法中,使用冷却水来降低油的温度,使其达到工作温度条件。 必须根据液压源的功率,正确计算冷水的流量,以提供最佳的制冷性能。 采用水冷方式装置的噪音水平要优于风冷方式。 例如,流量为7LPM的液压源,水冷方式的噪音水平为51db,非常安静,而风冷方式为62db(该值以1米距离为单位测量)。


增压器
增压器为测试样品提供闭环的伺服控制的液体压力。多通道电子控制系统控制增压器内的伺服阀,以产生相关的围压或孔隙压力,可进行渗透率测量或水力压裂测试。增压器可在加压的同时,测量渗透率测试的水量以及三轴测试中的体积变化。
在岩石三轴试验中,需要单独的液压源为增压器提供动力,即主液压动力单元。液压动力单元将流体加压至21MPa (3,000psi),随即填充到增压器的储液罐。然后增压器将储液器中的流体升高到所需的压力,例如140兆帕或210兆帕。当需要连续流量时,可以选配带有两个伺服阀的双活塞增压器作为精确压力或体积控制。

压力控制的不同模式:●恒压  ●连续无级很定速率增加或减少压力  ●恒定流量  ●恒定体积条件闭环控制模式  ●压力控制方式  ●位移控制方式

 

主要特点

▍ 非常适合围压、孔隙压力、渗透率和水力压裂测试

▍ 所有需要操作的阀门都安装在前面板上,使用方便

▍ 用于闭环伺服控制的压力和位移传感器

▍ 可与数字控制箱和 GEO-sys 软件集成

▍ 压力测量和闭环控制,可实现恒定压力或压力梯度

▍ 自动体积测量并根据压力增量进行自动体积校准

▍ 前面板液压示意图

▍ 面板上显示液位

▍ 集成限位开关和限压开关(安全停止)

▍ 高频、双作用(两级伺服阀)、管路里的蓄能器可以最 大限度地减少压力波动和尖峰

▍ 位移控制方式

可选配件:腐蚀性孔隙液体特殊设计方案、特定压力范围的静音高精度电机控制增压器、孔隙液体的温控系统,控制高达140℃


前面板
前面板包括:阀门示意图、液位指示器、压力指示器、手动阀(压力开关,冲洗阀或压力供应/出口作为选配)

且可根据需求定制:开始/停止按钮、电子温度指示器、紧急关闭按钮

增压器具有温度极限范围须加以考虑。由于许多试验都是在高温下进行的,因此重要的是让三轴室中的液体在循环到增压器中之前先冷却下来。另外在试验过程中,孔隙压力也可能被加热到温度极限,也应特别请注意。如忽略了温度范围,储存器、密封件和其他挠性管可能会损坏。内部传感器能够应对各种试验所使用的温度。
德国wille增压器,可将液体加热到大约140℃,并施加孔隙压力或渗透性试验的液体。在该系列中,所有储液罐、管路和连接件都完全隔热,以确保将热量损失降至最低。


配置组成:金属柜(可选带脚轮)、储液器、用于二次加压独立油箱的加注泵、阀门控制系统、MOOG伺服阀、高精度压力传感器、泄压阀、高精度线性位移传感器,可指示活塞相对位置、增压器(作动器)、操作控制面板、连接到作动器的高压软管,连接到液压动力源的液压软管
备注:增压器需要液压动力装置来提供最高21 MPa(3,000 psi)的液压油(需另订购)。在打开液压动力装置之前,请检查使用相同液压动力源的所有系统,确保它们处于正确的状态。


闭环控制模式
在对三轴室加压期间以及整个试验过程中,增压器中有压力传感器、线性位移传感器和集成控制器,可从两个传感器接收反馈信号实现闭环控制,以不同的模式选择闭环控制。

压力控制模式
在此控制模式下,来自压力传感器的信号(显示为三轴室压力)将作为控制反馈信号。在岩石三轴试验中,压力控制模式是首选且常用的控制模式,适合在温度条件下进行试验。
请注意在温度条件下进行试验时,当密闭液体和试样的温度升高时,还必须考虑热膨胀效应。热膨胀会增加三轴室压力,但是由于控制模式仅控制压力,因此当温度升高时,三轴室内部的压力通常不会增加。

位移控制模式
位移控制模式,将位移传感器的输出信号选择为系统的控制反馈信号。这种控制模式并不流行,因为在这种模式下控制器对压力变化不进行调整,位移的微小变化会导致三轴室的压力发生了显着变化。尤其是在温度条件下进行试验时,三轴室内部的密闭液体会发生热膨胀,三轴室内部的压力会增加,并且无法通过控制器来调整。


孔压系统
机械和水力压裂试验可以在干燥和饱和条件下进行,无需施加孔隙水压力。在后一种情况下,试件将在三轴室外饱和并在饱和条件下安装。
可以升级以施加和测量孔隙水压力,允许在增加孔隙水压力条件下进行高达50MPa的机械和水力压裂试验。每个压盘表面的一个孔隙流体端口沿每个主应力轴方向传送和测量流体孔隙压力。

首先要为每个设备上添加高达150MPa的立方体高压外壳,以便在增加孔隙水压力高达100MPa的条件下进行机械和水力压裂测试。其次,要施加孔隙压力,必须在每个方向(上游和/或下游)都有一个增压器。每个压盘表面有两个独立的孔隙流体端口,一个用于输送流体,另一个独立的测量每个沿主应力方向的孔隙压力。

渗透试验
系统可以升级实现渗透率试验,可升级三轴室以进行全方向的渗透测试,包括对每个面进行特殊密封。 在每个压板的表面,应该有一个端口连接一个增压器,以施加沿每个不同应力方向的孔隙压力,从而进行定向的渗透测试。 这包括专门制造的立方密封件以区别每个表面(孔隙压力)方向。压力泵可以设置为恒定流速或恒定压力工作模式。流体通过试件,然后通过过滤器,再从低处流出,被收集在储液器中。


稳态渗透:该方法基于恒定压力差,需要两个单独的注射泵,两个注射泵在试样的顶部和底部产生恒定的压力差。在这种方法中,使用两个单独的注射泵或双机型注射泵进行试验。
瞬态渗透:该方法需要一个注射泵,该泵控制试样顶部的孔隙压力,并需要监测底部的孔隙压力响应。


水力压裂试验
主系统可结合高压注射泵或高压增压器及相关部件,通过钢管对空心试件上施加恒定的高压流体,进行水力压裂试验。 当试件处于所需的主应力和温度下时,在立方体试件一侧的中心施加压力。 专用软件模块将集成到主控制软件中。
为了进行水力压裂试验,需要在试件的一个表面中心钻一个孔,水力压裂口贴在这个面上,并在加载板上进行密封。 然后通过端口将所需的压裂压力施加到预钻孔。

备注:每个样本尺寸都需要特制对应尺寸的专用组件。为了注入流体,我们提供了一个高压泵系统,和与试件尺寸结合的高压压板。(该压板具有将流体注入试件表面中间的通道。)


主要特点

▍ 可以在不同压力范围内进行水力断裂试验

▍ 可选具有不同端口配置的压板

▍ 包括用于水力压裂测试软件模块的主软件

▍ 可以在有或没有围压的情况下进行测试

▍ 必需附件:● 高压注射泵 ● 钻孔设备 (单独订购)


温度控制组件
该组件允许用户在三轴室内以 0.1°C 的精度控制和监测从环境温度到150°C的温度。温度可以通过主软件控制。
专业的控温方法,每个模板上有9个特殊加热器,可高速加热,比传统方法达到所需温度耗时更短。控制器实现闭环反馈控温,温度可在外部显示器(应要求)和软件中显示。整套组件使三轴室和试件内的温度差异非常小。

主要特点
▍ 特殊的加热方式
▍ 隔热部件可最大限度地减少温度损失
▍ 温度传感器直接测量试件的温度
▍ 加热元件和传感器固定在板层之间的压力密封外壳中
▍ 加热元件内置于板中,使用 PT100 热敏电阻和 Eurotherm温度控制器进行闭环温度控制。加热系统功率高达5400 瓦
▍ 内部温度传感器闭环控制加热
▍ 温度范围从环境温度到 150 °C,精度 < 0,1°C
▍ 测试过程中同时监测温度
▍ 控制系统在测试过程中同显示设定温度和实际温度
▍ 通过PC软件实现可编程功能的完全自动化
▍ 测试期间所有控温过程可自由编程,如增加或减少斜率、恒温或改变功能
▍ PC 控制加热系统的控制和数据采集软件模块(包括电缆连接和协议)


超声波试验系统
这是一套完整的超声试验系统,包含所有必需的电气和机械硬件,如信号调节器和脉冲发生器、超声速度和数据采集控制器,包括P波和S波(可选S1和S2)组合换能器的超声底座、上帽以及所需的软件。该软件可对岩石试样进行超声波速测量试验。该试验适用于最高200℃的温度和最高210 MPa的压力。

                                                                                   

数字控制器

数字高速高分辨率可扩展实时控制和数据采集系统,24位分辨率,高达10KHz 的控制和数据采集。动态控制器适用于电机控制系统和液 压控制系统。可驱动±10V的液压设备,能够采集各种传感器的信号,例如荷载传感器、LVDT、应变计、引伸计、热电偶等。

控制器功能强大,允许通过智能传感器插头对测量传感器和控制参数进行模块化设计,模块可存储校准参数,因此可以根据应用灵活使用。


  

主要特点

▍ 多达32个低噪声闭环控制通道,用于静态和动态试验

▍ 每个轴24位分辨率(例如,力、位移、压力、应变等)

▍ 具有数字控制器参数设置和所有控制功能之间的无扰切换

▍ 所有控制功能之间平滑转换

▍ 完整、同步传输数据,无任何数据丢失

▍ 数字可调控制器参数(PID 参数)

▍ 简单灵活的试验或设定点参数调整

▍ 外部连接的I / 0处理

▍ 使用电脑软件进行配置和设置


GEOSYS 试验软件

GEOsys 是 Windows 下的多功能模块化控制和数据采集软件。用户可以通过图形界面上的结构化 Windows 指令对复杂 的用户自定义试验序列进行简单编程。

GEOsys 利用灵活的可编程系统来控制协调各种试验流程的试验设备。灵活的操作面板提供了用于配置硬件设备的工具、 用于执行加载程序的编辑器以及分析、仿真和数据存储功能。

软件支持试验环境的模块化结构,从而实现灵活的配置。 该软件的重要关键特性是用户可以通过图形界面使用结构化的 Windows 操作,简单而自由地编写标准或复杂的试验序列。

Geosys 软件拥有强大的功能,它 不仅与我们的产品兼容,而且还可 以与其他制造商的硬件一起使用, 为类似或更高标准的硬件提供数据 采集和试验控制。

产品特点

▍ 满足所有试验需求的独特试验平台,无论是土力学、沥青、岩石还是其他的动态和静态试验

▍ 控制和数据采集软件

▍ 同步所有动态作动器

▍ 自由可编程的试验序列控制和公式编辑器(升级版)

▍ 使用真正的并行配置通道对每个通道进行完整的实时数据采集和闭环控制

▍ 灵活且用户友好

▍ 支持同类厂商功能 ASCII 数据转换选项

▍ PID 参数的设置(参数优化或调整取决于材料)

▍ 易于管理的用户角色(系统管理员、服务人员、试验开发人员、实验员)——减少出错的可能性

▍ 独立于操作系统平台的软件,例如适用于 WINDOWS、LINUX 或 MAC OSX 等

▍ 用户可以通过图形界面使用结构化的 Windows 操作,简单而自由地编程标准或复杂的试验序列

▍ 适用于多达任意数量的同步且独立的实时、闭环控制通道、机器或试验设备,例如轴向载荷、围压、孔隙水压、孔隙气压等

▍ 硬件组件的管理,自定义测量值计算

▍ 语言:英语、德语、俄语、中文、波兰语等


岩石试验模块
GEOsys专为材料试验中的所有试验应用场合设计,闭环控制静态和动态试验,如应力控制、应变控制、应力路径、循环加载、正弦波、矩形、三角形和自定义波等加载方式。
控制和数据采集软件,还具有根据ASTM或ISRM方法运行试验的不同模块。下面列出的某些试验需选配硬件。根据客户要求随主要软件一起提供一套或几套模块如:

ASTM三轴抗压强度试验

水压致裂试验

极限强度和断裂强度

静态剪切试验

间接拉伸试验

ISRM岩石三轴压缩试验

岩石孔隙性能试验

孔隙液扩散

循环剪切试验

直接拉伸试验

岩石渗透性试验(稳态法、振荡法、瞬态脉冲法)

孔隙弹性系数试验

静水加载

温控试验

单轴压缩中岩石的变形(ASTM D7012)

圆柱体软硬岩石试样在单轴压缩条件下蠕变(ASTM D7070-16)

Biot系数

比例加载试验

单轴压缩试验

岩石强度试验

圆柱状岩芯试样在三轴压缩条件下蠕变(ASTM D4406-04)

Skempton系数

双轴应变试验

单轴应变试验

数据采集

破坏后试验

孔压控制试验

多轴试验

ISRM断裂韧性试验











用户可编程版软件

软件优势在于其应用程序方面,即使没有经验的用户也可以在短时间内学会编辑复杂的试验过程。提供了在运行期间优化试验效果的可能性,自动控制调整的效果立即可以在图形中看出来。
PID控制数据可以存储为文件,执行优化的自动控制调整的不同试验程序。可以设置虚拟试样,轻松对所有试验程序进行仿真验证加快编程进度,也可修改标准试验中现有的软件模块。


主要特点
▍ 同步闭环控制所有作动器,可周期性、动态设定参数或峰值控制
▍ 周期性和动态设定参数的峰值控制
▍ 真正的并行控制,对每个通道进行实时数据采集和闭环控制
▍ 传感器库、波形库和试验库
▍ 物理量和状态显示,以及具有缩放和冻结功能的实时图形,可在试验后和/或试验期间随时输出打印机
▍ 可单独修改每个通道的数据采集
▍ 每个通道均可通过软件设置传感器参数(荷载,位移等)
▍ 可针对通道单独配置的数据采集,如采集速率,参数设置,记录类型(如ASCII)
▍ 交互式更改所有通道或试验系统的试验参数
▍ 操作人员权限管理,不同用户访问不同的界面。如,系统管理员可以设置系统参数,系统配置、PID参数设置、传感器配置和量程设定
▍ 集成仿真功能,无需安装真实试样也可以检查试验程序的功能