详细内容

四、系统组成

（一） 系统组成及功能

煤基固废材料矿化固碳测试平台主要由CO₂增压系统、模型系统、温控系统、计量监测系统、数据采集处理系统、样品真空控温装置、注入系统及辅助系统等部分组成。要求具备CO₂气体增压、温度控制、监测计量、数据采集等功能。

（二） 技术指标要求

（1）CO₂增压系统

1）CO₂增压系统：双涡轮增压，静音空压机驱动。

2）高工作压力≥50MPa，压力密封可靠，具有长期运行寿命。

3）空压机工作压力：0.8-1MPa。

 （2）模型系统

1）模型规格：50×50×100/1100ml各一套。

2）工作压力：50MPa；压力曲线自动生成，支持组态应用，可并入如SCADA/DCS/PLC等控制系统中。

（3）温控系统

1）温控系统选用柔性加热保温套，测控范围：室温~+500℃；测控精度：±0.5℃；温度分辨率0.1℃。

2）保温效果好，耐高低温（耐高温550℃，耐低温-70℃）。

3）化学稳定性好，耐各种化学腐蚀；防虫蛀，防霉变。

4）防火阻燃（防火A-不燃，GB8624-2006）。

5）温度传感器：温度传感器直接通过测试点安装到模型内部，温度传感器量程0~250℃，测试精度±0.1℃；温度传感器数据通过数显仪表显示并将数据传输到计算机软件系统并存储。

（4）计量监测系统

1）铝合金控制柜电气控制箱主体采用优质的铝合金型材，具有结构坚固、外形美观、散热性能好等特点。

2）压力传感器：压力传感器量程：≥60MPa；精度：优于0.25％；压力值通过RS232接口实现与计算机通讯；压力值由电脑直接显示。

3）采集模块：压力数值由用压力采集模块采集，并可通过RS232接口实现与计算机通讯。详细指标如下：

① 输入端口：8路差动

② 接线接口：采用外接式10位接线端子，可方便地拆卸连线

③ 输入类型：mA（内部已有高精密100欧电阻，无需外接）

④ 输入范围：4~20mA

⑤ 输入阻抗：100欧

⑥ 采样速率：每15次

⑦ 分辨率：16位

⑧ 精确度：±0.02%或更好

⑨ 零点漂移：20uV/°C

⑩ 满程量漂移：25ppm/°C

⑪ 过电压保护：±35V

⑫ 光电隔离耐压：3750Vrms

4）程序控温仪表，详细指标如下：

① 输入可自由选择热电偶、热电阻、电压、电流并可扩充输入及自定义非线性校正表格，测量精度达0.1。

② 采用的AI人工智能PID调节算法，无超调，具备自整定（AT）功能及全新的精细控制模式。

③ 采用的模块化结构，提供丰富的输出规格，能广泛满足各种应用场合的需要，交货迅速且维护方便。

④ 每12.5次测量采样数率，小控制周期达0.24，能适应快速变化对象的控制精度。

⑤ 通用的100~240VAC输入范围开关电源或24VDC电源供电，并具备多种面板及外型尺寸供选择。

⑥ 抗干扰性能符合在严酷工业条件下电磁兼容（EMC）的要求。

5）数据采集模块，详细指标如下：

① 数据采集模块选用PCI Express多串口卡

② 串口通信速率可达921.6Kbps

③ 芯片内建128字节的FIFO以及芯片内建H/W，S/W流控功能

④ 适用于多种RS-232/422/485接口的电缆/连接盒

⑤ 连接器：SCSI VHDCI68

⑥ 通信控制器：MU860 (兼容16C550C)

⑦ 端口数量：8 (仅需1个IRQ)

6）样品真空控温装置：真空度≤133Pa，抽空速率≥16m³/h，全压力＜1.33MPA。

（5）数据采集处理系统

数据采集处理系统由模拟信号数据采集模块、数据采集板、采集模块、计算机、数据采集控制软件等组成。

图1 采集、测控系统框图

1）实时采集压力（各测压点）、温度传感器、计量装置的数值。

2）实时采集恒速恒压泵的注入速度、累积注入量、注入压力等参数。

3）注入泵：通过泵的通讯接口，计算机可对注入流量、压力进行控制。

4）温度：通过温控仪上的RS232接口，可由计算机控制加热套加热温度。

5）软件在Windows环境下运行，采用LabVIEW编程。仪器工作流程显示在界面上，可实现人机对话，操作人员设定好参数后就可以实现无人值守，计算机可自动采集所有的压力、温度、流量等数值。

6）根据基本功能的要求，采用按键、编辑框等界面元素，分为封面、主界面、子界面。功能子界面分为基础参数、渗透率等等分别实时显示各种数据曲线。    

7）实验系统流程动态显示：用组态工具绘制出每一实验步骤的流程，通过动画的方式显示流入流出的方向；在流程图上显示必要的温度、压力测量数值，注入泵的排量和累计注入量等。

8）实时采集到的模型温度、压力等数据，采用单步文件更新存盘，数据保存备份，有意外停机恢复和续存功能。保证系统软件在实际的实验环境中能长时间可靠工作。

9）系统运行压力、温度设有限值，确保试验安全可靠，操作提示以防误操作。

10）计算机采集的数据经处理可生成原始数据报表、分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式，以便用户灵活使用。

11） 计算机采集的数据经处理可生成原始数据报表、分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式，以便用户灵活使用。实时采集/分析一体化软件，包括参数采集、外参量输入采集，包括渗透压力、渗透时长、温度等，计算机不低于i5 CPU，8GB内存，1TB硬盘，win10系统，24寸液晶显示器。

（6）样品真空控温装置

1）样品真空装置，真空度-0.1MPa预留安全观察窗。

（7）注入系统

1）注入用恒速恒压泵具有恒压模式、恒流模式等功能。PLC控制系统实时显示压力、流量，具有超压停泵功能，通过RS232接口可与电脑连接，通过软件实现电脑控制、操作。轴向压力可通过计算机控制施加，具备应力控制与应变控制两种方式。

（8）辅助系统

1）管阀件，流程要求：Ø3、Ø6，316不锈钢材质，主要有阀门、三通、四通、压帽、压环、直通、转换接头等，耐压，70MPa，仿制HIP结构，采用石墨密封材料密封，耐温500℃以上

 2）安全阀选用耐压≥30MPa，当系统超压后，通过溢流孔将系统内气体、液体直接排出系统，降低系统内部压力，保护系统安全。

3）CO₂浓度检测仪，浓度超过自动报警，浓度范围0-100，带远程采集。
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更新时间：2024/3/12 16:29:46

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