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德國wille高溫高壓巖石三軸試驗系統

德國wille三軸巖石力學測試系統能夠幫助客戶按照ASTM標準或ISRM方法滿足巖石研究試驗中的所有試驗需求。
高溫高壓巖石三軸儀模塊化設計，系統可以配置各種作動器、液壓源、各式夾具及附件，完成單軸抗壓強度、三軸強度、破壞后、抗折、間接拉伸、直接拉伸、斷裂韌性、滲透性、蠕變、水壓致裂等復雜的巖石力學測試。

高溫高壓巖石三軸儀系統能夠試驗從軟巖石（如砂巖）到硬巖石的各種材料，用于巖石力學研究中的不同領域，如石油、天然氣的勘探和生產，采礦、建筑、隧道技術和地熱能開發等。

GEOsys軟件具有多個試驗模塊/應用程序來控制巖石力學測試程序，可以作為全自動系統工作，而且提供了創建自定義試驗模塊的簡便方法。用戶可在試驗后和試驗期間，通過功能強大的圖形和數據顯示界面，輸出和保存各種應力、應變等曲線。試驗完成后，導出數據便于數據后處理。
高溫高壓巖石三軸儀提供各種試驗夾具和配套附件來進行巖石單軸抗壓強度、三軸強度、屈服破壞、彎曲、間接拉伸、直接拉伸、斷裂韌性、水壓致裂、滲透性、蠕變、撓曲和循環加載等巖石力學測試。

憑借多年經驗，德國wille能夠根據您的目標和需求量身定制產品和服務。定制解決方案可以幫助您達到個性化及獨特的需求，可以為高溫高壓試驗等不同領域提供各種試驗系統，如：

● 巖石力學研究  ● 采礦和建筑  ● 隧道  ● 化石燃料的勘探和生產  ● 地熱能開發

產品特點

▍ 具有不同荷載范圍的高剛度4柱式加載架，雙向作動器最大5,000kN，包括德國MOOG伺服閥
▍ 加載架的剛度高達10,000kN / mm
▍ 可根據需求提供門式加載架
▍ 先進的高質量液壓源，有強效降噪措施，有緊急停機功能
▍ 三軸室壓力可達210 Mpa，溫度可達200℃
▍ 可選的三軸室底座滑動系統，輕松拆卸和放置三軸室；也可定制自動提升三軸室外壁系統
▍ 可選帶安全門的透明試驗區防護罩
▍ 可選試驗組件：三軸試驗組件、滲透性試驗（穩態或非穩態）、水壓致裂試驗、單軸壓縮試驗組件、直接拉伸試驗組件、間接拉伸組件（巴西試驗）、斷裂韌性試驗組件、點荷載試驗組件
▍ 高速動態控制器（2.5 kHz或10 kHz），用于控制測量值和試驗程序，如：力、位移或速度
▍ 靈活的控制軟件，適用于所有單軸、三軸試驗、水壓致裂、滲透性，以及用戶編程實現幾乎無限的試驗程序

主要配置

① 包括雙向伺服液壓作動器的加載架
② 伺服液壓源
③ 三軸室壓力控制器
④ 液體加注、排空系統
⑤ 三軸室和內置傳感器
⑥ 高壓注射泵，用于反壓、滲透性或水壓致裂試驗
⑦ 高速動態控制器
⑧ 軟件系統

加載架
可定制試驗空間（柱間距和上下壓盤之間的垂直距離），高剛度和堅固結構的加載架，可用于直接剪切和三軸試驗的不同試樣。加載架可選配透明防護罩，以確保試驗過程中操作人員的安全。加載架可以選橫梁型，橫梁一般安裝在四立柱加載架中，或者可以設計為壁裝式加載架。
● 配套荷載傳感器：力值測量精度在系統量程的10％至100％范圍內為±1％
● 位移傳感器：高精度位移傳感器，直接集成到作動器
● 加載架剛度：從750 kN / mm到10.000 kN / mm（> 10 X 10 ^ 9 N / m）

加載架組成：● MOOG伺服閥  ● 在工廠進行的滿量程荷載校準（EN ISO9001認證）單位kN  ● 在工廠進行的滿量程位移校準（EN ISO 9001認證），單位mm
● 帶前安全門的透明防護罩（可選）  ● 可集成高壓三軸室與數字伺服控系統組合  ● 其他試驗組件

說明：所有加載架都可以根據需求升級到更高剛度。 

液壓源
德國wille液壓源系列產品，液壓增壓器和伺服液壓試驗系統提供合適的液壓油，以滿足其試驗系統的需求。
液壓系統的動態性能取決于輸入的液壓油流量和作動器中的壓力，因此我們提供了多種流量以滿足您的應用所需的動態性能。所有組件均方便安裝、易于檢修。
液壓動力總成的主要特點是它們提供了與需求相關的流量控制，可在210Bar、280Bar或340Bar的穩定壓力下工作，可在位于加載架旁邊或距離比較遠的位置。
通過水冷系統或風冷系統控制液壓油溫度。當液壓油溫度超過預設值時，溫度開關會關閉液壓動力裝置，前面板上的指示燈會亮起提示溫度超限。
可按需求提供閉環再冷卻系統（用于油、水冷卻），并可將其集成到系統中。

主要特點

▍ 產生平穩的液壓流體，不會出現壓力尖峰
▍ 流速范圍從 3.8 LPM 到 54 LPM
▍ 使用特殊隔音罩以降低噪音水平
▍ 自動可變流量/恒壓
▍ 電源操作鍵位于前面板，也可作為附加選項進行遙控操作
▍ 設備上有實體的緊急停止按鈕
▍ 最高溫度保護（限制）
▍ 熱恒溫調節閥確保最小用水量
▍ 安靜的內置齒輪泵，具有恒定的供油量
▍ 帶電氣安全模式的電機功率指示
▍ 可提供控制軟件

▍ 各種油箱容量

▍ 使用壽命長

▍ 整個液壓源包括：高壓伺服閥、熱交換器、液壓油加注口、液壓軟管組（標準長度）、油濾清器、油壓和/或液位計、溫度指示器、緊急停止按鈕、多重隔振、靜音內置齒輪泵、泄壓閥

選配：●循環水系統（冷水機），減少冷卻水用量  ●提供風冷和水冷兩種類型

前面板布局

指示燈：主開關、緊急停止、“開始”、“啟動”（指示燈）、重置、壓力表、油濾（臟）、油位低（閃爍）、油溫高（閃爍）、電機溫度（油泵電機過載）、急停（按下急停按鈕后亮起）

風冷方式

風冷卻方法使用大型風扇，該風扇迫使空氣通過散熱器的葉片，以快速有效地降低熱液壓油的溫度。熱液壓油在散熱器中循環變涼恢復工作狀態。對于大流量的動力裝置，風扇必須產生大量的冷風，或者建議使用水冷方法。

水冷方式
在這種方法中，使用冷卻水來降低油的溫度，使其達到工作溫度條件。 必須根據液壓源的功率，正確計算冷水的流量，以提供最佳的制冷性能。 采用水冷方式裝置的噪音水平要優于風冷方式。 例如，流量為7LPM的液壓源，水冷方式的噪音水平為51db，非常安靜，而風冷方式為62db（該值以1米距離為單位測量）。

注液和排液裝置
注液和排液裝置與儲液箱相結合，可控制填充和排空所有相關組件的壓力。如，三軸室、圍壓增壓器等。
包括一個與冷卻回路相結合的循環泵，以降低油溫并將其輸送給系統。在某些系統中，集成在液壓源總成內部，而在某些系統中，它作為獨立的部件提供。包括恒壓泵、集成水冷系統，用于在試驗后冷卻或加熱的三軸室

高溫高壓三軸室
高溫高壓三軸室，設計用于在三軸高壓/溫度條件下，用直徑最大為102mm的試樣做試驗。圓柱形巖石試樣長度/直徑比至少為2。軸向載荷可達5000kN。
三軸室設計用于試驗三軸應力條件下巖心或固體材料（如花崗巖、蒸發巖、膠結土或粘土）的剪切和蠕變特性。
高溫高壓三軸室適用于各種類型的加載架。為了施加圍壓，可提供不同類型的高壓泵以及在不同壓力范圍內的增壓體積壓力控制器。
軸向和徑向應變是通過內部軸向和徑向變形測量裝置測量的，該組件能在高壓和高溫條件下工作。這些可以精確測量局部變形和計算泊松比。
三軸室可置于滑動機構上，能夠更輕松地滑入和滑出試驗區，從而易于安裝試樣和吊起三軸室外壁。也可以使用自動提示機構和加載架相結合。

主要特點
▍ 不銹鋼三軸室配有易鎖功能組件
▍ 特別設計的低摩擦加載軸密封
▍ 試樣直徑從25mm（1英寸）到102mm（4英寸）
▍ 軸向載荷高達5000 kN
▍ 高壓可達210MPa
▍ 溫度范圍高達200℃
▍ 易于安裝試樣
▍ 多組內置傳感器的耐壓過線孔，如：內置荷載傳感器、可內置軸向變形測量裝置、可內置徑向變形測量裝置、超聲波傳感器、聲發射傳感器、溫度感應器
▍ 內置傳感器通過耐高壓過孔穿線，最高耐受200 MPa
▍ 頂部和底部都開有孔隙水進出口，用于不同類型的滲透率試驗
▍ 配備球形座，以補償試樣端面的不平行
可選配件：內置壓力傳感器、用于超聲波速度測量的底座上帽試驗、水壓致裂試驗的上帽或底座、三軸室提升裝置、滲氣性試驗裝置、適合腐蝕性孔隙液體的三軸室

滑動機構
三軸室置于滑動機構上，可更輕松地滑入和滑出試驗區，從而易于安裝試樣和拆卸三軸室外壁。

高溫系統
高溫系統控制和監控三軸室內部的溫度，以及從環境溫度到200℃的巖石，三軸室內部的溫度精度為0.1℃。高溫系統使三軸室和試樣內的溫度差異非常小。

高溫系統包括一組加熱線圈，該加熱線圈連接到三軸室，溫度傳感器安裝在三軸室內部，信號到達控制器以進行溫度的反饋控制，該溫度可顯示在外部顯示器上（可選配）和軟件上。

主要特點
▍ 特殊加熱室
▍ 保溫罩可最大程度地減少溫度損失
▍ 通過內部溫度傳感器進行加熱的閉環控制
▍ 溫度范圍從環境溫度到200℃，精確度<0.1℃
▍ 在試驗過程中同時監控溫度
▍ 控制系統可在試驗過程中同時控制和顯示設定值和實際值
▍ 可編程，通過PC軟件完全自動化
▍ 在試驗過程中可以自由編程所有溫度階段，如定速增加或減少、恒定溫度或循環控溫
▍ 可選配外部溫度傳感器，可最大程度地降低溫度梯度，更好地限制最高溫度，安全等級更高

圍壓控制系統（高壓體積壓力控制器）
控制圍壓壓力和圍壓液體積變化，該體積壓力控制增壓器主要提供閉環伺服控制的壓力。與多通道控制系統（用來管理安裝在增壓器上的伺服閥）結合，可用來控制圍壓或孔隙水壓力，還可用來測量滲透率或進行水壓致裂試驗。滲透性試驗以及三軸試驗中，施加所需壓力的同時還可以測量體積變化。
需要單獨的液壓動力為增壓器提供動力，在三軸巖石力學測試系統中，利用主液壓源將液體增壓至21 MPa（3,000 psi），驅動增壓器的作動器。然后通過增壓器將壓力傳遞給圍壓液。
當需要循環加載時，可以選擇帶有兩個伺服閥的雙泵或雙向增壓器來進行精確的壓力或體積控制。
壓力控制的不同模式：●恒壓  ●連續無級很定速率增加或減少壓力  ●恒定流量  ●恒定的體積變化率

閉環控制模式：●壓力控制方式  ●流量控制方式

主要特點
▍ 非常適合圍壓、孔隙壓力、滲透率和水壓致裂試驗
▍ 所有必需的閥都安裝在前面板上，便于操作
▍ 用于閉環伺服控制壓力和體變
▍ 與控制器和GEOsys軟件系統配套使用
▍ 壓力測量和恒定壓力或定速壓力變化閉環控制
▍ 使用各種壓力增量進行自動體積測量和自動體積校準
▍ 前面板上有閥門和示意圖
▍ 在面板上顯示液位
▍ 集成限位開關和壓力過載限位（安全停止）
▍ 高頻，雙向（兩級伺服閥），歧管蓄能器
▍ 最小化壓力波動和高壓控制電磁閥
▍ 流量控制模式
可選配件：腐蝕性孔隙液體特殊設計方案、特定壓力范圍的靜音高精度電機控制增壓器、孔隙液體的溫控系統，控制高達140℃

前面板
前面板包括：閥門示意圖、液位指示器、壓力指示器、手動閥（壓力開關，沖洗閥或壓力供應/出口可選）
且可根據需求定制：開始/停止按鈕、電子溫度指示器、緊急關閉按鈕
增壓器具有溫度極限范圍須加以考慮。由于許多試驗都是在高溫下進行的，因此重要的是讓三軸室中的液體在循環到增壓器中之前先冷卻下來。另外在試驗過程中，孔隙壓力也可能被加熱到溫度極限，也應特別請注意。如忽略了溫度范圍，儲存器、密封件和其他撓性管可能會損壞。內部傳感器能夠應對各種試驗所使用的溫度。
德國wille增壓器，可將液體加熱到大約140℃，并施加孔隙壓力或滲透性試驗的液體。在該系列中，所有儲液罐、管路和連接件都完全隔熱，以確保將熱量損失降至最低。

配置組成：金屬柜（可選帶腳輪）、水箱、帶油箱的獨立增壓泵，用于二次加壓、閥門控制系統、MOOG伺服閥、高精度壓力傳感器、泄壓閥、高精度線性位移傳感器，可指示活塞相對位置
增壓器（作動器）、操作控制面板、連接到作動器的高壓軟管，連接到液壓動力源的液壓軟管
備注：增壓器需要液壓動力裝置來提供最高21 MPa（3,000 psi）的液壓油（需另訂購）。在打開液壓動力裝置之前，請檢查使用相同液壓動力源的所有系統，確保它們處于正確的狀態。

閉環控制模式
在對三軸室加壓期間以及整個試驗過程中，增壓器中有壓力傳感器、線性位移傳感器和集成控制器，可從兩個傳感器接收反饋信號實現閉環控制，以不同的模式選擇閉環控制。

壓力控制模式
在此控制模式下，來自壓力傳感器的信號（顯示為三軸室壓力）將作為控制反饋信號。在巖石三軸試驗中，壓力控制模式是首選且常用的控制模式，適合在溫度條件下進行試驗。
請注意在溫度條件下進行試驗時，當密閉液體和試樣的溫度升高時，還必須考慮熱膨脹效應。熱膨脹會增加三軸室壓力，但是由于控制模式僅控制壓力，因此當溫度升高時，三軸室內部的壓力通常不會增加。

位移控制模式
位移控制模式，將位移傳感器的輸出信號選擇為系統的控制反饋信號。這種控制模式并不流行，因為在這種模式下控制器對壓力變化不進行調整，位移的微小變化會導致三軸室的壓力發生了顯著變化。尤其是在溫度條件下進行試驗時，三軸室內部的密閉液體會發生熱膨脹，三軸室內部的壓力會增加，并且無法通過控制器來調整。

反壓控制系統（注射泵）
高精度控制孔隙水壓力及體積變化，可用于飽和試樣、控制試樣中的孔隙液，也可用于滲透率試驗。我們建議在這些應用中使用我們的高精度注射泵，當然主要用于圍壓控制的體積壓力控制器也可以用在上述場合。由精密注射泵或其他壓力體積增壓器加壓的液體施加到試樣的一端或兩端，并且可以通過內置的傳感器計算孔隙液體的流速。

壓力控制的不同模式：●恒壓  ●連續無級定速增加或減少壓力  ●恒定流量  ●恒定體變速率

滲透性試驗
滲透率試驗的測量是通過一個或兩個注射泵組合完成的，方法是在試樣的兩端施加不同的壓力，或測量壓力隨時間的衰減。每個直徑的試樣都有一套用于滲透性試驗的上帽和底座。

穩態滲透性：該方法基于恒定壓力差，需要兩個單獨的注射泵，兩個注射泵在試樣的頂部和底部產生恒定的壓力差。在這種方法中，使用兩個單獨的注射泵或雙機型注射泵進行試驗。
瞬態滲透性：該方法需要一個注射泵，該泵控制試樣頂部的孔隙壓力，并需要監測底部的孔隙壓力響應。
 

水壓致裂試驗
我們所有的巖石三軸系統都可以結合高壓注射泵或高壓增壓器以及用于在空心試樣上施加恒定高壓液體的相關組件，對試樣進行水壓致裂試驗。專用軟件模塊將集成到用于控制試驗的主要軟件中。請注意，每個直徑的試樣都需要專用于該尺寸的組件。

主要特點
▍ 可以在我們的任何巖石三軸室中進行水壓致裂試驗
▍ 可以在有或沒有封閉壓力的情況下進行試驗
▍ 主要軟件中包含水壓致裂試驗軟件模塊
▍ 特殊需求，可聯系我們量身定制

試樣表面軸向位移計
巖石試樣的變形可以通過直接安裝在試樣上或上帽底座之間的軸向位移計進行測量。不僅高度精確，而且非常耐用，并且可以在很寬的工作壓力和溫度范圍內測量試樣的應變。
軸向位移計放置在兩個夾具之間，兩個夾具安裝在要試驗的巖石試樣上–使用螺旋彈簧來完成，以避免壓板干擾。該系列位移計是各種試驗類型的理想選擇，如：在溫度受控條件下的單軸壓縮拉伸試驗高壓/高溫三軸試驗靜壓壓縮瀝青，混凝土或巖石試驗。兩只傳感器可以在試樣上相對180°位置，并且可以分別記錄或取平均值。
位移計通常直接連接到試驗系統控制器上。每個傳感器都帶了所需的接頭和線纜，方便直接連接控制器。

主要特點
▍ 易于安裝和拆卸
▍ 可以平均或獨立記錄，高精度
▍ 溫度補償
▍ 大范圍工作壓力和溫度范圍內測量應變
▍ 軸向位移計直接安裝于底座和上帽上
▍ 平均軸向位移計
▍ 可選配2或3個LVDT
▍ 可根據要求提供校準證書

環向傳感器
巖石試樣在被壓縮時周長會發生變化，這種變化可通過環向位移計進行測量。與使用直徑位移計相比，這是一種更精確的方法。環向位移計可測量局部周長的變化再換算成直徑的應變變形。
傳感器試驗套件包括一個環向變形測量系統，該系統使用特制的高質量靈敏鏈條，LVDT位移傳感器（位移計）以及耐壓線纜和接頭。特制的安裝附件可幫助位移計安裝于各種尺寸的試樣。軸向位移計可與環向位移計同時安裝。
這套環向傳感器精確、耐用，可在大范圍工作壓力和溫度下測量試樣的應變。位移計通常直接連接到試驗系統控制器上。位移計套件包括所需的插頭和電線，可直接連接控制器。

超聲波試驗系統
這是一套完整的超聲試驗系統，包含所有必需的電氣和機械硬件，如信號調節器和脈沖發生器、超聲速度和數據采集控制器，包括P波和S波（可選S1和S2）組合換能器的超聲底座、上帽以及所需的軟件。該軟件可對巖石試樣進行超聲波速測量試驗。該試驗適用于最高200℃的溫度和最高210 MPa的壓力。

荷載傳感器
我們提供多種類型的荷載傳感器，您可以選擇內置于三軸室內部的荷載傳感器或者外置型號，滿足您的試驗需求。所有荷載傳感器均已在工廠完成滿量程校準，單位kN。
●內置于三軸室中的內部耐壓荷載傳感器，讀數都經過壓力和溫度補償，可直接測量偏應力對應的荷載。
●外部荷載傳感器的測量范圍更大，可達到加載系統的最大荷載能力。您還可以選配超高剛度版本，可進行無側限試驗，以及進行破壞后試驗。

GEOSYS 試驗軟件

GEOsys 是 Windows 下的多功能模塊化控制和數據采集軟件。用戶可以通過圖形界面上的結構化 Windows 指令對復雜 的用戶自定義試驗序列進行簡單編程。

GEOsys 利用靈活的可編程系統來控制協調各種試驗流程的試驗設備。靈活的操作面板提供了用于配置硬件設備的工具、 用于執行加載程序的編輯器以及分析、仿真和數據存儲功能。

軟件支持試驗環境的模塊化結構，從而實現靈活的配置。 該軟件的重要關鍵特性是用戶可以通過圖形界面使用結構化的 Windows 操作，簡單而自由地編寫標準或復雜的試驗序列。

Geosys 軟件擁有強大的功能，它 不僅與我們的產品兼容，而且還可 以與其他制造商的硬件一起使用， 為類似或更高標準的硬件提供數據 采集和試驗控制。

產品特點

▍ 滿足所有試驗需求的獨特試驗平臺，無論是土力學、瀝青、巖石還是其他的動態和靜態試驗

▍ 控制和數據采集軟件

▍ 同步所有動態作動器

▍ 自由可編程的試驗序列控制和公式編輯器（升級版）

▍ 使用真正的并行配置通道對每個通道進行完整的實時數據采集和閉環控制

▍ 靈活且用戶友好

▍ 支持同類廠商功能 ASCII 數據轉換選項

▍ PID 參數的設置（參數優化或調整取決于材料）

▍ 易于管理的用戶角色（系統管理員、服務人員、試驗開發人員、實驗員）——減少出錯的可能性

▍ 獨立于操作系統平臺的軟件，例如適用于 WINDOWS、LINUX 或 MAC OSX 等

▍ 用戶可以通過圖形界面使用結構化的 Windows 操作，簡單而自由地編程標準或復雜的試驗序列

▍ 適用于多達任意數量的同步且獨立的實時、閉環控制通道、機器或試驗設備，例如軸向載荷、圍壓、孔隙水壓、孔隙氣壓等

▍ 硬件組件的管理，自定義測量值計算

▍ 語言：英語、德語、俄語、中文、波蘭語等

巖石試驗模塊
GEOsys專為材料試驗中的所有試驗應用場合設計，閉環控制靜態和動態試驗，如應力控制、應變控制、應力路徑、循環加載、正弦波、矩形、三角形和自定義波等加載方式。
控制和數據采集軟件，還具有根據ASTM或ISRM方法運行試驗的不同模塊。下面列出的某些試驗需選配硬件。根據客戶要求隨主要軟件一起提供一套或幾套模塊如：

用戶可編程版軟件
軟件優勢在于其應用程序方面，即使沒有經驗的用戶也可以在短時間內學會編輯復雜的試驗過程。提供了在運行期間優化試驗效果的可能性，自動控制調整的效果立即可以在圖形中看出來。
PID控制數據可以存儲為文件，執行優化的自動控制調整的不同試驗程序。可以設置虛擬試樣，輕松對所有試驗程序進行仿真驗證加快編程進度，也可修改標準試驗中現有的軟件模塊。

主要特點
▍ 同步閉環控制所有作動器，可周期性、動態設定參數或峰值控制
▍ 周期性和動態設定參數的峰值控制
▍ 真正的并行控制，對每個通道進行實時數據采集和閉環控制
▍ 傳感器庫、波形庫和試驗庫
▍ 物理量和狀態顯示，以及具有縮放和凍結功能的實時圖形，可在試驗后和/或試驗期間隨時輸出打印機
▍ 可單獨修改每個通道的數據采集
▍ 每個通道均可通過軟件設置傳感器參數（荷載，位移等）
▍ 可針對通道單獨配置的數據采集，如采集速率，參數設置，記錄類型（如ASCII）
▍ 交互式更改所有通道或試驗系統的試驗參數
▍ 操作人員權限管理，不同用戶訪問不同的界面。如，系統管理員可以設置系統參數，系統配置、PID參數設置、傳感器配置和量程設定
▍ 集成仿真功能，無需安裝真實試樣也可以檢查試驗程序的功能