专利名称：煤岩煤粉平衡水快速稳定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量技术领域，属于一种使煤岩煤粉快速达到饱和平衡水状态的定量分析与判识系统，具体而言，涉及一种煤岩煤粉平衡水快速稳定仪。
背景技术：
进行原位(储层条件下的)煤岩等温吸附测试的样品是一定粒度和质量的、且需要达到饱和平衡水状态的煤岩煤粉。煤岩煤粉(包括煤岩或煤粉)饱和平衡水后能够模拟原位湿度状态。样品水分含量的高低对吸附能力影响极大，影响煤储层吸附能力评价与含气饱和度计算，另外煤岩饱和平衡水过程往往需要较长的稳定时间，延长了煤岩吸附能力评价的试验周期，不能满足目前煤层气实验测试快速发展的需要，因此建立起完善的、快速定量的煤岩煤粉平衡水稳定方法以及试制相应实验设备显得至关重要。目前煤岩煤粉饱和平衡水操作主要借助现有的恒湿干燥箱或真空干燥箱完成，通过将一定质量和湿度的煤岩煤粉放置于恒湿干燥箱的内部支架中，手动称量煤岩煤粉每天的质量变化来判断是否达到平衡。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题干燥箱的内部缺少加速样品仓湿度平衡的装置，属于被动平衡，平衡时间过长，另外，称量煤岩煤粉重量时，需要人为手动将恒湿干燥箱或真空干燥箱中的煤岩煤粉取出，拿到恒湿干燥箱或真空干燥箱之外的称重装置称量，在试验中需要多次重复这样的过程，而且，操作无法实时监测样品湿度变化，平衡结果不准确，往往造成少量的过平衡或欠平衡，影响吸附测量结果。

实用新型内容本实用新型提供一种煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，以解决现有技术需要较长时间才能达到平衡时间的问题。另外，本实用新型还要解决现有技术采用手动称量而导致的实验误差大的缺点。为此，本实用新型提出一种煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪包括工作室，所述工作室为密封容器；样品仓，设置在所述工作室中；恒湿池，设置在所述工作室中；气流循环系统，设置在所述工作室中，所述气流循环系统与所述样品仓连接。进一步地，所述气流循环系统包括循环泵和输气管路，所述输气管路连接所述循环泵与所述样品仓。进一步地，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括设置在所述样品仓中的筛网， 所述筛网承载煤岩煤粉样品，所述筛网与所述样品仓的顶端之间形成上部气流空间，所述筛网与所述样品仓的底端之间形成下部气流空间。进一步地，所述样品仓的下部具有气流入口，所述样品仓的上部具有气流出口，所述筛网设置在所述气流入口与所述气流出口之间，所述气流循环系统与所述气流入口相连接。进一步地，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括与所述样品仓连接的称重传感器以及与所述称重传感器连接的数据采集控制系统。进一步地，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括与所述样品仓分别连接的温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器与所述数据采集控制系统连接。进一步地，所述数据采集控制系统与计算机连接，所述计算机设置在所述工作室外。进一步地，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括温度控制器，设置在所述工作室中并连接所述数据采集控制系统。进一步地，所述恒湿池设置在所述工作室的下部，所述样品仓设置在所述工作室的上部。进一步地，所述样品仓的数目为多个，各所述样品仓的所述气流入口相互并联。由于本实用新型具有与所述样品仓连接的所述气流循环系统，气流循环系统加快了样品表面与湿度环境的水分交换，大大缩短了实验周期，平衡时间由原来的7天至15天降低为1天左右，样品称量的频率从M小时一次缩短到一小时一次，称量的频率标准从以天为单位缩短到以小时为单位，可以使煤岩煤粉平衡水测量的国家标准从原有称量以天为频率进步到以小时为频率，加快了以煤岩煤粉平衡水测量为基础的后续试验进度，缩短了气含量、密度、吸附能力等原位基煤储层参数的评价周期。另外，本实用新型采用了称重传感器与样品仓连接，并与数据采集控制系统连接， 因而无需再进行人工称重，消除了以往操作中长时间间隔的人工称重带来的误差及其产生的平衡水饱和不彻底的问题，实现了实时动态监测样品质量变化，达到自动判断水分平衡状态的目的，大大缩短了实验周期。进而，数据采集控制系统严格监测实验过程的温度、湿度状态，自动调节温度湿度到初始设定值，大大提高了实验效率。

图1为根据本实用新型实施例的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪的结构示意图。附图标号说明1、温度控制器2、工作室3、恒湿池41、循环泵43、输气管路5、筛网6、样品仓7、温度传感器8、湿度传感器9、称重传感器10、数据采集控制系统11、计算机
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。如图1所示，根据本实用新型实施例的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪包括工作室 2，所述工作室2为密封容器；样品仓6，设置在所述工作室2中；恒湿池3，设置在所述工作室2中；气流循环系统，设置在所述工作室2中，所述气流循环系统与所述样品仓6连接。 所述恒湿池3可以设置在所述工作室2的下部，恒湿池3盛放K2SO4饱和溶液，以保持工作室2的湿度，恒湿池3的大小和形状只要能保证工作室2的湿度恒定即可。所述样品仓6
4设置在所述工作室2的上部。所述气流循环系统包括循环泵41和输气管路43，所述输气管路43连接所述循环泵41与所述样品仓6。循环泵41从工作室2中吸气并形成气流，然后通过输气管路43输送到样品仓6中。循环泵41气体流量越大越会加速水分交换，但要防止气体流量过大而将煤岩煤粉样品吹出样品仓6。循环泵41的气体流量范围可以选为0 50ml/min。所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括设置在所述样品仓6中的筛网5，所述筛网5承载煤岩煤粉样品(包括煤岩或煤粉)，筛网5要保证煤岩煤粉样品不会从筛网5上漏下来，还要使得筛网能够透过气流，使煤岩煤粉样品被气流穿过。所述筛网5与所述样品仓6的顶端之间形成上部气流空间，所述筛网5与所述样品仓6的底端之间形成下部气流空间，以使气流从上至下或从下至上穿过煤岩煤粉样品，加速水平衡。所述样品仓6的下部可以具有气流入口，所述样品仓6的上部具有气流出口，所述筛网5设置在所述气流入口与所述气流出口之间，所述气流循环系统与所述气流入口相连接。这样，气流从下至上穿过煤岩煤粉样品，煤岩煤粉样品与气流的水分交换更为充分、快速。所述样品仓6的数目可以为多个，以同时获得多个数据。各所述样品仓6的所述气流入口相互并联，以保持各所述样品仓6的水分交换条件相同。所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括与所述样品仓6连接的称重传感器9以及与所述称重传感器9连接的数据采集控制系统10。称重传感器9设置在样品仓6的底部，数据采集控制系统10设置在工作室2之外，数据采集控制系统10通过线路与称重传感器9连接。所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括与所述样品仓分别连接的温度传感器 7和湿度传感器8，所述温度传感器和湿度传感器与所述数据采集控制系统10连接。所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括温度控制器1，设置在所述工作室2中并连接所述数据采集控制系统10。温度控制器1可以采用市场上各种合适型号，通过温度控制器1以及与数据采集控制系统10的连接，可以控制工作室2的温度。数据采集控制系统10可以收集温度、湿度、重量等参数，并根据实时监测情况控制工作室2的温度。所述数据采集控制系统可以与计算机11连接，所述计算机11设置在所述工作室2外。本实用新型的工作过程如下通过温度控制器1、恒湿池3、数据采集控制系统10及计算机11，设置好工作室2 的温度、湿度，将煤岩煤粉样品放置在各样品仓6中的筛网5上，开启循环泵，加速煤岩煤粉样品颗粒表面与高速气流的水分交换，大大缩短了平衡时间。通过称重传感器自动检测样品的质量变化，实时监测水分平衡状态，第一时间得到最佳的平衡水饱和样品。消除了以往操作中长时间间隔的人工称重带来的误差及其产生的平衡水饱和不彻底的问题，大大提高了实验效率。所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪的测试温度为30°C，精度范围为士0.5°C，气体流量范围为0 50ml/min，精度为士 0.1%，称重传感器的范围为0 3000g，精度为士0. 02%，湿度传感器的范围0 99%，精度为士0. 01%，。该系统的技术参数完全依据室内环境与平衡水测试环境而设计的，具有很好的实用性。通过加速气流的方法大大缩短了平衡水稳定的时间，平衡时间由原来的7天 15 天降低为1天左右，另外可实时监测平衡过程，无需手动称量即可第一时间确定稳定时刻，和常规的煤岩煤粉平衡水稳定装置相比，大大提高了工作效率，提高了实验精度。本实用新型的气流循环系统加快了样品表面与湿度环境的水分交换，并实现了实时动态监测样品质量变化，达到自动判断水分平衡状态的目的，大大缩短了实验周期，同时严格监测实验过程的温度、湿度状态，自动调节温度湿度到初始设定值。通过称重传感器9 消除了以往操作中长时间间隔的人工称重带来的误差及其产生的平衡水饱和不彻底的问题，大大提高了实验效率。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员， 在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪包括工作室，所述工作室为密封容器；样品仓，设置在所述工作室中；恒湿池，设置在所述工作室中；气流循环系统，设置在所述工作室中，所述气流循环系统与所述样品仓连接。
2.如权利要求1所述的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述气流循环系统包括循环泵和输气管路，所述输气管路连接所述循环泵与所述样品仓。
3.如权利要求1所述的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括设置在所述样品仓中的筛网，所述筛网承载煤岩煤粉样品，所述筛网与所述样品仓的顶端之间形成上部气流空间，所述筛网与所述样品仓的底端之间形成下部气流空间。
4.如权利要求1所述的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述样品仓的下部具有气流入口，所述样品仓的上部具有气流出口，所述筛网设置在所述气流入口与所述气流出口之间，所述气流循环系统与所述气流入口相连接。
5.如权利要求1所述的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括与所述样品仓连接的称重传感器以及与所述称重传感器连接的数据采集控制系统。
6.如权利要求5所述的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括与所述样品仓分别连接的温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器与所述数据采集控制系统连接。
7.如权利要求5所述的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述数据采集控制系统与计算机连接，所述计算机设置在所述工作室外。
8.如权利要求5所述的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述煤岩煤粉平衡水快速稳定仪还包括温度控制器，设置在所述工作室中并连接所述数据采集控制系统。
9.如权利要求1所述的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述恒湿池设置在所述工作室的下部，所述样品仓设置在所述工作室的上部。
10.如权利要求4所述的煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，其特征在于，所述样品仓的数目为多个，各所述样品仓的所述气流入口相互并联。
专利摘要本实用新型提出一种煤岩煤粉平衡水快速稳定仪，包括工作室，所述工作室为密封容器；样品仓，设置在所述工作室中；恒湿池，设置在所述工作室中；气流循环系统，设置在所述工作室中，所述气流循环系统与所述样品仓连接。气流循环系统加快了样品表面与湿度环境的水分交换，大大缩短了实验周期，并通过实时监测样品平衡状态进一步提高了测试精度，不仅加快了以煤岩煤粉平衡水测量为基础的后续实验进度，还缩短了气含量、密度、吸附能力等原位基煤储层参数的评价周期。
文档编号G01N5/04GK202049094SQ201120158748
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者刘萍, 孙粉锦, 庚勐, 曾良君, 李贵中, 杨泳, 邓泽, 陈振宏 申请人:中国石油天然气股份有限公司