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岩石真三轴测试系统

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商品描述
这套独具特色的试验测试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。
系统可以测试从花岗岩到泥石的广泛材料,以及高强度易碎岩石的破坏条件。
岩石真三轴测试系统设计为通过三个独立控制的基本轴(σ1≠σ2≠σ3)对立方体试样施加应力,最高可达600MPa。
试样室可放置立方体试样,最大尺寸达300mm,还有配备温度控制选项,控制温度达200°C,以及孔隙水压力装置,压力达到210MPa,可以连续进行声发射记录,声速和渗透性(瞬变或稳态)测量。

主要特点
  • 高强度独立结构设计。
  • 六个(6)液压作动器,施加独立应力(σ1≠σ2≠σ3)荷载达600 Mpa。
  • 立方体试样三轴室,适合不同尺寸的试样,最大 300*300*300mm。
  • 高压压盘和低摩擦系统相结合 。
  • 六个(6)高精度位移传感器, 测量每个面的应变。
  • 动态高速闭环控制荷载、位移、位置、体积或流量的闭环控制 。
  • 灵活的控制软件,可以几乎毫无限制地执行所有真三轴测试程序。

技术规格
  • 三个主应力轴的最大荷载     1400 kN 
  • 荷载精度                            0.2%
  • 体积分辨率                         0.01 cm3 
  • 最大试样尺寸                     300 mm 
  • 温度控制范围(可选)        200 °C
  • 最大孔隙压力(可选)        140 MPa
选件
  • 液压破碎测试
  • 渗透性测试
  • 孔隙水压
  • 非饱和条件
  • 与声发射结合测量P-波和S-波的系统
  • 温度控制系统,最高控温 200 °C
  • 系统可施加不同的应力路径或应变速率
  • 液压动力单元配备高质量噪声保护和急停功能
  • 用于测试参数优化和调整的数字式PID参数设置
  • 实时图形软件,有缩放和定格功能,可随时打印输出
  • 可扩展的实时高分辨率数据采集和闭环控制系统
岩石真三轴测试单元
立方体真三轴高压测试三轴室安装于坚固的机架之上执行岩石试样的真三轴测试。
能够在每个基本应力方向上进行静态应力-应变测量(σ1、σ2 、σ3)。
这个三轴室的设计可满足不同立方体试样需要,最大尺寸300 mmx300mmx300mm(更大尺寸的测试单元可根据需求定制)在执行测试需要下列组件,可以实现对一系列不同尺寸的试样施加不同应力的不同测试:
6个液压伺服作动器,荷载可达600MPa
压力控制精度0.1%
每个作动器行程10 mm
6个集成的高精度位移传感器(LVDTs),用于每个应力方向上的应变测量,分辨率0.0001 mm
高压不锈钢盘与液压作动器连接,实现立方体试样上的应力分布
高压盘结合有摩擦减低系统

特性
系统可施加不同的应力路径或应变速率
系统可承受动态荷载
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)。

三轴室可配置下列辅助系统:
  • 一套声发射系统
  • P-和 S-波测量
  • 辅助安装装置,如:被动电子测量系统
  • 三轴室可注入液体(也可以含盐)到立方体各个表面,进行加载条件下的破裂测试(钻孔注液测试)
  • 伺服液压动力单元
    通过德国MOOG(穆格)伺服阀为6个液压作动器提供恒定压力。
特性
  • 油箱低噪声水冷系统
  • 低噪声内置齿轮泵,恒定液压油量输出
  • 液压油过滤器,带过滤器阻塞指示
  • 最大油温保护 (系统超温关闭)
  • 电器安全模式下电机功率指示
  • 电器开关板集成启动器、继电器,噪声保护架内配置远程控制单元,包含相应连接电缆
  • 包含满装用量的液压油 (单独发送)
  • 噪声水平:58 dB
安全保护限制
  • 系统可安全关机和/或软件上报告原因:
  • 加载限制达到
  • 位移限制达到
  • 应变限制达到
  • 急停按钮按下
  • 急停按钮位于机器和控制台上 。
数据采集系统
数字实时多通道控制系统,可达1000kHz闭环控制频率,包含高分辨率数据采集系统,2个独立或2对液压伺服作动器及其全部放大器和智能传感器插头 。

主要特点
  • 高性能多通道控制系统
  • 可扩展到12个控制器,有主/辅之分
  • 闭环控制,1毫秒的采样速率(每秒1000数值)
  • 控制器是一个数字控制器,这意味着所有调整,如PID参数等的调整均可以软件完成
  • 接口:以太网接口 。
  • 可平稳地在荷载、位置和应变控制之间转换
  • 几乎所有的模拟或增量传感器均可通过插卡连接
  • 所有传感器的校正存储在传感器插头上的EEPROM上
  • 通讯使用串口,USB或以太网端口

增压器
先进的数字式液压伺服闭环控制增压器产生的液压压力供给3个加载轴系统对立方体试样加压的液压作动器,压力达到150 MPa。

主要特点
恒定压力或压力梯度的测量和闭环控制
多通道数字高分辨率控制器,数字PID参数控制

系统包括
液压动力单元提供初级压力(见前文)
带油箱的分离式注油泵用于次级加压
阀控制系统
高精度位移传感器,
德国Moog伺服阀
高精度压力传感器, 0.1% 精度
连接油缸的高压油管
连接到液压动力单元的液压油管

选项
低噪声,高精度电机增压器
可选不同压力流体的无腐蚀分离系统

软件
GEOsys软件可以任意定义可编程测试标准程序和复杂测试顺序。可以在控制和数据采集软件图形化用户界面中的结构窗口中完成.用于在材料测试(岩石和混凝土)中闭环控制静态和动态测试,任意编程测试控制顺序,还有计算公式编辑功能。
通过菜单,可快速访问测试设置和按标准测试程序测试所需的所有控制。
软件可以创建无限次测试步骤,设置实时闭环控制的交互和计算参数。不限制可同时控制的控制和测量通道数量。
可接受不同的附加测试组件。
单独配置数据采集(采集速率,参数设置,记录类型,如 ASCII格式)
测试过程中,所有通道或测试装置的测试参数的交互式改变。
各种操作者和不同用户平台的系统参数设置(配置,PID参数,传感器配置, 可靠性范围)
当出现问题时,有自诊断和自动警示。当突然停电,系统自动保存数据并采取自动保护措施,有过载保护功能 。

试样准备附件
有立方形/圆形测试试样准备装置,超过ISRM标准要求。
有不同试样尺寸的试样准备附件和装置,可按要求制作,包括:
- 岩石锯,成套适当的附件
- 岩石磨削机
从更大的岩石块切割成要求尺寸岩石立方形试样。更大的立方形试样使用高精度磨削机压缩到所需尺寸的测试试样。
在每个表面的高精度磨平保证试样边缘一致均匀,达到边缘密封的要求。

选项/升级
岩石真三轴测试系统有不同的选项,如:
水压致裂测试模块
执行水压致裂测试,需要在试样一个表面的中央钻孔,水压致裂端口被嵌入这个面并对着荷载盘密封。 然后所需的水压将通过嵌入的端口施加到预先钻孔中。
注射液体或气体,我们提供多通道的高压泵系统和与试样尺寸一样的高压盘,注射流体进试样表面的中央。
如果流体从多面注入,就需要订购附加的高压泵。

渗透性测试模块
系统可以进行渗透性测试升级。三轴室可以在每个方向升级到渗透性测试模式,包括对每个面进行特别的密封。
在每个盘的表面,连接一个端口到增压器以便在每个应力方向施加不同的孔隙压力,执行定向的渗透测试 (稳态方法)。这包含特别制作的立方形密封,以隔离每个表面/孔隙压力方向。
压力泵可以设置为恒流速或恒压力模式。
流体穿过试样,然后通过过滤器向下排出,进入到蓄流容器。
执行渗透测试,需要有两个压力增压器,每个方向一个 (上溢流和/或下溢流)。
关于压力泵的详细的信息,参见 “压力增压器”。

孔隙水压测试模块
机械和液压破碎可以在无需施加孔隙水压的干和饱和条件下执行。后者,试样在三轴室外面进行饱和处理,在饱和条件下安装入测试三轴室。
系统可做施加和测量孔隙水压的升级。这样系统可以执行增加孔隙水压(最大150MPa)条件的机械和液压破碎测试。
每块加载盘表面有一个孔隙液体流入端口,用于传递和测量液体沿每个基本应力轴的孔隙压力。
首先被添加到每个装置上的是立方形高压壳,可承载150 MPa压力,可执行在增加孔隙水压到100MPa的条件下的机械测试和液压破碎测试。
其次,施加孔隙压力,在每个加载方向需要有增压器(上溢流和/或下溢流)。

湿度控制测试的测试模块
非饱和条件:
系统应该允许注入低压空气控制试样内部的相对湿度以控制试样吸入条件。
升级非饱和条件,(在低压条件下),包括低压壳体,外围压力室压力可达500kPa,空气压力控制器可控制试样内部相对湿度的饱和度以控制吸入条件(没有专门的湿度控制装置)。

结合声发射装置测量p-波和s-波超声波测试模块
先进紧凑的超声波测试系统用于测量P-波和S-波速度以及声发射测量

特性
成套系统包含超声波的发射、接受、转换和监测。
多通道调制、脉冲发生、高速数据采集和计算机接口
所有功能通过鼠标操作,10MHz带宽接受器

整套包含:
剪切和压缩波传感器组,集成到安装试样和声发射的三轴压力盘内

温度控制升级到 200 °C
系统可升级为温度-水-力学耦合系统(THM),最大岩石试样温度200°C。
试样加热室设计用于高压/高温立方形单元,温度达到 200°C。
专用加热室
25mm 厚的隔热层
加热室外层由不锈钢制作
内部单元温度传感器闭环控制,加热精度+/-0.2K ,最大 +/-1K ,整个试样表面
温度范围,室温以上+5°C到 200°C
控制系统 ,可同时显示测试过程中的实时温度和设定温度
具有通过PC软件的可编程功能
外部数据采集和测试控制的控制端口 (可选)
外部温度传感器,用于温度极限检测和安全保护



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