一種高壓多相射流切割性能測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高壓多相射流切割性能測(cè)試系統(tǒng)，尤其適用于測(cè)試水力割縫卸壓增透技術(shù)中使用的高壓水射流或高壓氣液兩相射流的切割性能。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層水力割縫卸壓增透技術(shù)是指在煤層中先打瓦斯抽放鉆孔，然后在鉆孔內(nèi)利用高壓水射流沿孔對(duì)煤體進(jìn)行切割，在鉆孔兩側(cè)形成一條具有一定寬度和深度的扁平縫槽。其基本原理是卸壓消突，改變以往鉆孔影響范圍小的現(xiàn)狀，利用高壓水射流對(duì)鉆孔內(nèi)的煤體進(jìn)行切割，使煤體內(nèi)部應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，增大了煤層透氣性，提高了單個(gè)鉆孔影響范圍，顯著降低了煤層瓦斯壓力。但是，該技術(shù)仍存在噴孔、堵孔，偶發(fā)瓦斯超限，工作系統(tǒng)壓力偏高等問(wèn)題，而且純水射流切割能力有待加強(qiáng)，其雖能對(duì)煤體產(chǎn)生一定的剝蝕破壞作用，但形成的卸壓空間受到純水射流工質(zhì)的限制，強(qiáng)化抽采效果尚有提升空間。針對(duì)此問(wèn)題，國(guó)內(nèi)許多專(zhuān)家學(xué)者提出了空化射流、脈沖射流、氣液兩相射流等水力割縫方法，雖可以有效解決上述問(wèn)題，但對(duì)于射流的切割破巖性能及其特征參數(shù)的優(yōu)化，還沒(méi)有有效的測(cè)試裝置和方法進(jìn)行測(cè)試和研宄。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]技術(shù)問(wèn)題:本實(shí)用新型的目的，是解決已有技術(shù)無(wú)法測(cè)試和研宄純水射流、氣液兩相射流等多種射流的切割破巖性能及其特征參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題，提供了一種操作簡(jiǎn)便，性能可靠的高壓多相射流切割性能測(cè)試系統(tǒng)。
[0004]技術(shù)方案:
[0005]一種高壓多相射流切割性能測(cè)試系統(tǒng)，包括高壓水供給系統(tǒng)、高壓空氣供給系統(tǒng)、氣液混合裝置、測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；
[0006]所述高壓水供給系統(tǒng)包括管道連接的乳化液柱塞泵和水箱，以及設(shè)置于高壓水供給系統(tǒng)出水管道上的壓力調(diào)節(jié)閥和智能渦街流量計(jì)，所述壓力調(diào)節(jié)閥和智能渦街流量計(jì)分別對(duì)乳化液柱塞泵的出水壓力和出水流量分別進(jìn)行調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)；
[0007]所述高壓空氣供給系統(tǒng)包括順序連接的空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣鋼瓶和氣源分配箱，所述氣源分配箱實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)高壓空氣供給系統(tǒng)輸出氣體的流量和壓力；
[0008]所述測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái)包括底部支架、玻璃罩、可上下前后移動(dòng)的二維直線導(dǎo)軌、測(cè)試臺(tái)、射流器、激光定位儀、和排水口 ；所述玻璃罩在支架上方密封固定；所述二維直線導(dǎo)軌設(shè)置在玻璃罩內(nèi)，并固定在支架上；所述測(cè)試臺(tái)固定在二維直線導(dǎo)軌上，通過(guò)分別旋轉(zhuǎn)二維直線導(dǎo)軌橫向和縱向上的轉(zhuǎn)輪，實(shí)現(xiàn)測(cè)試臺(tái)沿支架橫向和縱向上的移動(dòng)；所述射流器固定在支架前部中央正上方，射流器前端穿過(guò)玻璃罩前部的孔洞伸到玻璃罩內(nèi)，射流器的后端設(shè)有激光定位儀，對(duì)從射流器中噴出的高壓射流軸心方向進(jìn)行精確定位；所述排水口設(shè)在支架后方，及時(shí)排出玻璃罩內(nèi)的積水；
[0009]所述測(cè)試臺(tái)上可交替設(shè)置可拆卸的靶板和試樣，所述靶板嵌在測(cè)試臺(tái)上的定位槽中，可左右滑動(dòng)；
[0010]所述氣液混合裝置的進(jìn)液口連接至高壓水供給系統(tǒng)的出水管道，進(jìn)氣口連接至高壓空氣供給系統(tǒng)的出氣管道，出流管路連接至射流器的進(jìn)液口 ；
[0011]所述測(cè)試監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括通過(guò)信號(hào)連接的出流壓力監(jiān)測(cè)裝置、射流沖擊力監(jiān)測(cè)裝置、試樣時(shí)空變化監(jiān)測(cè)裝置、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集箱，所述出流壓力監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在氣液混合裝置和射流器之間的出流管路上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管路中的水流壓力；所述射流沖擊力監(jiān)測(cè)裝置固定在靶板上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓射流沿徑向或軸向的沖擊力；所述試樣時(shí)空變化監(jiān)測(cè)裝置可安置在試樣表面，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試樣表面的變形破碎情況，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集箱將采集的信息傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行性能分析檢測(cè)。
[0012]進(jìn)一步的，所述氣液混合裝置的進(jìn)氣口處連接有可防止水流進(jìn)入高壓空氣供給系統(tǒng)的出氣管道中的單向閥。
[0013]有益效果:
[0014](I)本實(shí)用新型可以對(duì)高壓水射流和高壓氣液兩相射流的結(jié)構(gòu)和沖擊特性，以及射流沖蝕破巖性能及其特征參數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)研宄，這對(duì)分析高壓水射流和氣液兩相射流的破巖機(jī)理，選擇最佳的射流特征參數(shù)，優(yōu)化水力割縫卸壓增透技術(shù)具有重要意義。本實(shí)用新型實(shí)用性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)不同水壓、氣壓、含氣率、噴嘴直徑、靶距、淹沒(méi)射流或非淹沒(méi)射流等特征參數(shù)下的氣液兩相射流沖擊試驗(yàn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，安全可靠。
[0015](2)通過(guò)控制壓力調(diào)節(jié)閥和氣源分配箱可以調(diào)節(jié)出不同壓力的純水射流或不同壓力和含氣率等特征參數(shù)的氣液兩相射流。
[0016](3)玻璃罩具有透明度高、耐沖擊，安全性能好的特點(diǎn)，可以避免水花四灘，保障人員安全，還可以在玻璃罩內(nèi)注滿(mǎn)水進(jìn)行淹沒(méi)射流測(cè)試試驗(yàn)。
[0017](4)可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)二維直線導(dǎo)軌橫向和縱向上的轉(zhuǎn)輪，來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試臺(tái)沿支架橫向和縱向上的移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)射流沖擊測(cè)試臺(tái)的靶距。
[0018](5)出流壓力監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管路中水流的壓力，射流沖擊力監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓射流沿徑向或軸向的沖擊力，試樣時(shí)空變化監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試樣表面的變形破碎情況，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集箱將采集的信息傳輸給計(jì)算機(jī)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型一種高壓多相射流切割性能測(cè)試系統(tǒng)示意圖。
[0020]圖2是本實(shí)用新型測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái)示意圖。
[0021]圖中:1-乳化液柱塞泵，2-水箱，3-壓力調(diào)節(jié)閥，4-智能渦街流量計(jì)，5-空氣壓縮機(jī)，6-儲(chǔ)氣鋼瓶，7-氣源分配箱，8-單向閥，9-支架，10-玻璃罩，11- 二維直線導(dǎo)軌，12-測(cè)試臺(tái)，13-射流器，14-激光定位儀，15-排水口，16-靶板，17-轉(zhuǎn)輪，18-出流壓力監(jiān)測(cè)裝置，19-射流沖擊力監(jiān)測(cè)裝置，20-試樣時(shí)空變化監(jiān)測(cè)裝置，21-計(jì)算機(jī)，22-數(shù)據(jù)采集箱，23-試樣，24-氣液混合裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種高壓多相射流切割性能測(cè)試系統(tǒng)，包括高壓水供給系統(tǒng)、高壓空氣供給系統(tǒng)、氣液混合裝置24、測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。
[0024]高壓水供給系統(tǒng)主要由乳化液柱塞泵1、水箱2、壓力調(diào)節(jié)閥3和智能渦街流量計(jì)4等組成，其中壓力調(diào)節(jié)閥3和智能渦街流量計(jì)4可以對(duì)乳化液柱塞泵I的出水壓力和出水流量分別進(jìn)行調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)；高壓空氣供給系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)5、儲(chǔ)氣鋼瓶6和氣源分配箱7組成，其中氣源分配箱7可以實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)輸出氣體的流量和壓力；氣液混合裝置可以將高壓水和高壓空氣進(jìn)行充分混合，形成氣液兩相流，并且在進(jìn)氣口處連接有單向閥8，可以防止水流進(jìn)入高壓氣體管路中。
[0025]如圖2所示，測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái)由支架9、玻璃罩10、可上下前后移動(dòng)的二維直線導(dǎo)軌11、測(cè)試臺(tái)12、射流器13、激光定位儀14、和排水口 15等組成，其中玻璃罩10固定在支架9上，具有透明度高、耐沖擊，安全性能好的特點(diǎn)，可以避免水花四濺，保障人員安全，還可以在玻璃罩內(nèi)注滿(mǎn)水進(jìn)行淹沒(méi)射流測(cè)試試驗(yàn)；二維直線導(dǎo)軌11設(shè)置在玻璃罩10內(nèi)，并固定在支架9上，測(cè)試臺(tái)12固定在二維直線導(dǎo)軌11上，測(cè)試臺(tái)12上可交替設(shè)置可拆卸的靶板16和試樣23 (當(dāng)需要安裝靶板時(shí)，安裝靶板，當(dāng)需要設(shè)置試樣時(shí)，即拆下靶板安裝試樣)，靶板16嵌在測(cè)試臺(tái)12上