[实用新型]数控高压恒压源装置

说明书

本实用新型涉及一种地质高压试验的数控恒压供给装置，它适用于石油、地质的勘探研究试验场所，属于机电一体化的装备技术领域。

在石油、矿山、地质勘探中，经常需要从地层深处取出岩芯，进行各种试验分析，以研究确认地质构造和矿藏贮量及分布。为此，要把岩芯放入地质高压物性试验室，并模拟产生地层深处的高压环境对岩芯进行各种理化试验。传统的高压物性试验手段非常昂贵，设备庞杂，控制手段也十分繁琐，很难在勘探现场应用推广。

本实用新型的目的是利用当代高新科技，提供一种机电一体化的数控高压恒压源装置，用于在高压物性试验室里供给试验的恒定高压源设备。

本实用新型的结构如图1所示，它包括有柱塞2、高压缸3、进液阀4、进液管41、排液阀5、排液管51、压力传感器6，其特点是油缸的柱塞2装在数控线位移操纵器1的输出轴上，并由其推移，该油缸的输出口经过进液阀4、进液管41与高压缸3相连通，高压缸又通过排液阀5、排液管51、与高压试验装置8的供液口相连通，在高压缸近旁有标准工业控制介面7，在该介面中插有分别与数控线位移控制器1、量测高压缸液压的压力传感器6相连接并对其进行控制的适配模块，标准工业控制介面7通过标准通信串行接口与可以和其他试验测控设备共用的中央控制计算机9相连。

本实用新型是利用当代先进的标准机电一体化通用设备，再配以必要的专用附加装置，对传统的地质高压试验装置进行技术改造，使之成为供给试验使用的恒压高压源的一个典型装置。其中数控线位移操纵器（中国专利申请号：91225364.9，已初审合格），数控针形阀（中国专利申请号：CN91232063.X）和标准工业控制接口介面（中国专利号：CN90217927）等都是利用当代高新技术研制成功的机电一体化基础部件，均已络续在科研、设计、生产、工程等领域中发挥其节能、高效、优质等多项社会经济效益。本实用新型则是融机械与电子为一体的现代工程技术在试验设备中的新拓展，由于采用程序控制，可以实行随机动态过程控制，因而其输出压力可以是恒定值，也可以是随时间变化的动态变量；它既能自成小系统独立工作，也能成为由试验室过程控制系统统一协调支配的子系统。装置本身结构简单、工作可靠、操作方便、精度高，可以大大改善高压地质试验室的操作环境和试验室质量。

本实用新型的工作过程是这样的：试验前，先将排液阀5关闭，进液阀4打开。数控线位移操纵器1后移，使油缸内吸满液压油（也可采用其他传压液体）。本实用新型中的进液阀4和排液阀5可以使用普通的手动针阀，也可以采用数控针形阀（中国专利申请号：91232063.X）。使用后者可以把此针形阀的控制适配模块与其他测控设备的适配模块一起插入控制介面里连为一体，对针阀的开度进行自动调节，并利用测量参数进行反馈控制，得到较高的控制精度和较快的响应速度。高压缸3的容积应至少满足一次高压试验过程的需要。准备工作就绪后就打开排液阀，在中央控制计算机的统一指令下达后，数控线位移操纵器的数控电机就接受由介面箱控制适配模块送来的数字指令开始缓慢移动推进，其位移距离可以达到很高精度。装在其输出轴上的柱塞2也随之向前位移进给，使高压缸内的液压随之上升，其压力的动态变化则由压力传感器6采集后，经介面箱后送入计算机9中进行数据处理，当液压达到实验过程的动态设定值后，计算机就会使数控装置的电源频率减小，线位移操纵器位移速度减慢，以使试验装置的压力保持在恒定的高压状态，或所需的动态变化状态之内。数控线位移操纵器的位移量，数控针形阀的针阀开启度与高压缸的液压关系可以经多次试验后总结出其数量关系后编制相应的控制处理程序，也可以采用PID等高级控制策略编制程序。其控制程序由试验规范所确定，程序员应根据试验规范的压力需求，本实用新型中各参数与试验压力之间的数学模型关系编制好程序放入控制计算机，通过标准串行通信接口送入介面中的适配模块，籍此控制本实用新型与整个试验装置协调配合同步工作。

本实用新型的标准工业控制介面可以选用美国ME公司（MECHATRONIC  EQUIPMENTINC.）的I／OK32或是美国OPTO22公司的PB16AH，适配模块可以选用美国OPTO22公司的LC4控制器，也可以选用ME公司的PCS－1工业过程工作站，还可以选用普通PC微型计算机。