一种深海沉积物保压转移的调压保压系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及液压传动技术领域，旨在提供一种深海沉积物保压转移的调压保压系统及其控制方法。该深海沉积物保压转移的调压保压系统包括低压泵、高压泵、单向阀、过滤器、压力传感器、截止阀、蓄能器、比例溢流阀；该控制方法用于实现保压转移装置的保压转移过程，包括下述过程：保压转移装置加压保压过程，子样品转移筒加压保压过程，安装球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器并加压过程。本发明专利技术在规定范围内，模拟任何深度的深海环境，通过压力传感器Ⅰ测量深海沉积物取样器的内部压力，自动调整保压转移装置的溢流压力，从而使保压转移装置内压力与取样器内部压力一致，达到保压目的。

【技术实现步骤摘要】
一种深海沉积物保压转移的调压保压系统及其控制方法
本专利技术是关于液压传动
，特别涉及一种深海沉积物保压转移的调压保压系统及其控制方法。
技术介绍
深海沉积物采样是深海环境与资源调查的基本手段之一，经过几十年的发展实践，已形成了多种有效的沉积物采样方式，但是采样之后的保压取样转移设备，一直发展缓慢。随着陆地上石油、煤炭等资源日渐枯竭，海底资源越来越引起国际海洋届的重视。尤其是海底沉积物中的天然气水合物，是一种优质燃料。在大洋中，天然气水合物在沉积物中稳定在0～1000m深度。由于天然气水合物稳定存在于一定的低温高压条件下这样特殊的物理学性质，当开采岩心提升到常温常压的海面时，其中含有的天然气水合物组分会全部或大部分分解，达不到原位勘探目的。中国现有的深海沉积物采样器可以在深海取到沉积物、水、气和天然气水合物等样品并进行保压，为了更好的研究天然气水合物的物理性质，样品在保持深海高压的情况下由原位转移到实验室，需要全程保压。专利号201410419344.6中所述的保压转移装置，重点描述了样品切割、转移的工作过程，对装置内保持压力恒定仅粗略描述选用蓄能器、传感器、截止阀等元件来控制，未对如何达到切割、转移过程中的保压效果做具体说明，也未描述保压装置的工作过程及使用方法。因此，研制一种深海沉积物保压转移的调压保压系统以保证保压转移装置工作过程中压力恒定，从而最大限度的保证转移样品环境的不变，以能够真正保证样品检测数据的真实可信至关重要。该研究成果将推动我国天然气水合物保压取样转移研究的发展。其不仅可以应用于水合物项目，还可以有效地推广到其他综合性海洋调查项目，是现代海洋调查研究领域向更高、更精确探测的重要手段，具有十分广阔的应用和推广前景。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于深海沉积物保压转移的调压保压系统及其控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种深海沉积物保压转移的调压保压系统，用于实现保压转移装置内部的压力恒定，保压转移装置包括依次连接的取样器、切割装置、球阀Ⅰ、球阀Ⅱ、卡紧装置、操纵腔，且取样器与切割装置之间、球阀Ⅰ与球阀Ⅱ之间分别采用连通器连通，所述深海沉积物保压转移的调压保压系统包括低压泵、高压泵、单向阀、过滤器、压力传感器、截止阀、蓄能器、比例溢流阀；所述单向阀设有三个，分别为单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ、单向阀Ⅲ；所述过滤器设有六个，分别为过滤器Ⅰ、过滤器Ⅱ、过滤器Ⅲ、过滤器Ⅳ、过滤器Ⅴ、过滤器Ⅵ；所述压力传感器设有两个，分别为压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ，且压力传感器Ⅰ用于和保压转移装置的取样器内部保压腔相连通；所述截止阀设有四个，分别为截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ、截止阀Ⅲ、截止阀Ⅳ；所述低压泵分别与单向阀Ⅰ的背压端口、单向阀Ⅱ的背压端口相连通，单向阀Ⅱ的正向端口与过滤器Ⅵ串联，过滤器Ⅵ的另一端分别用于：和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器连通，以及和截止阀Ⅲ相连通；单向阀Ⅰ的正向端口与单向阀Ⅲ、过滤器Ⅴ之间的连通管路相连接，且单向阀Ⅰ通过过滤器Ⅴ及截止阀Ⅳ，与取样器、切割装置之间的连通器连通；低压泵用于向保压转移装置内泵送至充满低压液体，过滤器Ⅵ用于净化低压泵抽取的液体；所述高压泵与单向阀Ⅲ的背压端口相连通，单向阀Ⅲ的正向端口与过滤器Ⅴ串联，过滤器Ⅴ的另一端分别用于：通过截止阀Ⅲ和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器连通，通过截止阀Ⅳ和保压转移装置中取样器、切割装置之间的连通器连通，以及与压力传感器Ⅱ连接(即比例溢流阀与高压泵的输出管路相连通，用于泄压)；高压泵用于将保压转移装置内的低压液体加压至指定高压，过滤器Ⅴ用于净化高压泵抽取的液体；所述过滤器Ⅰ的一端与截止阀Ⅰ串联，过滤器Ⅰ的另一端用于和保压转移装置中的切割装置、卡紧装置、操纵腔分别相连通；所述过滤器Ⅱ的一端与截止阀Ⅱ串联，过滤器Ⅱ的另一端用于和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器相连通；过滤器Ⅰ和过滤器Ⅱ分别用于净化保压转移装置中流出的液体，截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ都能用于排除保压转移装置内的空气；所述过滤器Ⅲ的一端与蓄能器串联，过滤器Ⅲ的另一端与保压转移装置中的操纵腔、取样器与切割装置之间的连通器、取样器的采样管分别相连通；过滤器Ⅲ用于过滤液体，蓄能器用于减少保压转移装置内的压力波动，并在发生泄漏时及时补压；所述过滤器Ⅳ的一端与比例溢流阀串联，过滤器Ⅳ的另一端分别用于：通过截止阀Ⅲ和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器连通，通过截止阀Ⅳ和保压转移装置中取样器、切割装置之间的连通器连通；且压力传感器Ⅱ串联在过滤器Ⅳ与截止阀Ⅲ、截止阀Ⅳ之间；过滤器Ⅳ用于吸附保压转移装置内液体的沉积物，截止阀Ⅲ用于控制管路开闭；所述截止阀Ⅳ的一端分别用于：通过过滤器Ⅲ与蓄能器连通，与保压转移装置中的操纵腔，以及与取样器、切割装置之间的连通器连通；截止阀Ⅳ的另一端与过滤器Ⅴ相连通；截止阀Ⅳ用于控制管路开闭。在本专利技术中，所述深海沉积物保压转移的调压保压系统还包括控制器，控制器能接收压力传感器Ⅰ实时监测到的取样器内保压腔的压力数据，并将压力数据与比例溢流阀的给定压力相比较，通过调节比例溢流阀，实现保压转移装置内的压力恒定在比例溢流阀的给定压力，即取样器内保压腔的初始压力。在本专利技术中，所述控制器采用51单片机控制板。在本专利技术中，所述高压泵采用上海台恩公司HPP12.25N不锈钢高压柱塞泵，低压泵采用南通雾境公司2821HB型柱塞泵。提供基于所述的一种深海沉积物保压转移的调压保压系统的控制方法，用于实现保压转移装置的保压转移过程，且保压转移装置注水前，保压转移装置中的取样器内部取有子样品，保压转移装置内充满着空气，压强为大气压，所有阀门、泵均处于闭合状态，所述控制方法包括下述过程：一、保压转移装置加压保压过程；二、子样品转移筒加压保压过程；三、安装球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器并加压过程；所述过程一中，即保压转移装置加压保压过程，具体包括下述步骤：步骤A(保压转移装置补充液体阶段)：打开截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ、截止阀Ⅲ、截止阀Ⅳ，打开低压泵，液体介质通过单向阀Ⅱ、单向阀Ⅰ及其相连的截止阀Ⅲ、截止阀Ⅳ快速进入保压转移装置内，待截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ有连续水流流出时，表明保压转移装置内的空气已排尽，此时关闭截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ，关闭低压泵；步骤B(保压转移装置液体加压阶段)：设定比例溢流阀的开启压力为压力传感器Ⅰ的读数，打开高压泵，通过截止阀Ⅲ、截止阀Ⅳ向保压转移装置内加压，直到比例溢流阀开启，有持续液体流出，表明加压过程完成，保压转移装置内部已与取样器内部压力一致；此时高压泵依然继续工作，以溢流方式保证保压转移装置内的高压状态；所述过程二中，即子样品转移筒加压保压过程，具体包括下述步骤：步骤C(拆除球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器)：关闭球阀Ⅰ、球阀Ⅱ，关闭截止阀Ⅲ，打开截止阀Ⅱ，泄压后，拆除球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器；步骤D(安装子样品转移筒并注满液体)：安装子样品转移筒后，打开低压泵，通过单向阀Ⅱ向转移筒内快速注满液体，并通过截止阀Ⅱ排出筒内空气；待截止阀Ⅱ持续地有液体流出后，关闭截止阀Ⅱ，关闭低压泵；步骤E(向子样品转移筒加压)：关闭截止阀Ⅳ，将子样品转移筒与保压转移装置的其他腔室断开连接；打开截止阀Ⅲ，通过高压泵向子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深海沉积物保压转移的调压保压系统，用于实现保压转移装置内部的压力恒定，保压转移装置包括依次连接的取样器、切割装置、球阀Ⅰ、球阀Ⅱ、卡紧装置、操纵腔，且取样器与切割装置之间、球阀Ⅰ与球阀Ⅱ之间分别采用连通器连通，其特征在于，所述深海沉积物保压转移的调压保压系统包括低压泵、高压泵、单向阀、过滤器、压力传感器、截止阀、蓄能器、比例溢流阀；所述单向阀设有三个，分别为单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ、单向阀Ⅲ；所述过滤器设有六个，分别为过滤器Ⅰ、过滤器Ⅱ、过滤器Ⅲ、过滤器Ⅳ、过滤器Ⅴ、过滤器Ⅵ；所述压力传感器设有两个，分别为压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ，且压力传感器Ⅰ用于和保压转移装置的取样器内部保压腔相连通；所述截止阀设有四个，分别为截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ、截止阀Ⅲ、截止阀Ⅳ；所述低压泵分别与单向阀Ⅰ的背压端口、单向阀Ⅱ的背压端口相连通，单向阀Ⅱ的正向端口与过滤器Ⅵ串联，过滤器Ⅵ的另一端分别用于：和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器连通，以及和截止阀Ⅲ相连通；单向阀Ⅰ的正向端口与单向阀Ⅲ、过滤器Ⅴ之间的连通管路相连接，且单向阀Ⅰ通过过滤器Ⅴ及截止阀Ⅳ，与取样器、切割装置之间的连通器连通；低压泵用于向保压转移装置内泵送至充满低压液体，过滤器Ⅵ用于净化低压泵抽取的液体；所述高压泵与单向阀Ⅲ的背压端口相连通，单向阀Ⅲ的正向端口与过滤器Ⅴ串联，过滤器Ⅴ的另一端分别用于：通过截止阀Ⅲ和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器连通，通过截止阀Ⅳ和保压转移装置中取样器、切割装置之间的连通器连通，以及与压力传感器Ⅱ连接；高压泵用于将保压转移装置内的低压液体加压至指定高压，过滤器Ⅴ用于净化高压泵抽取的液体；所述过滤器Ⅰ的一端与截止阀Ⅰ串联，过滤器Ⅰ的另一端用于和保压转移装置中的切割装置、卡紧装置、操纵腔分别相连通；所述过滤器Ⅱ的一端与截止阀Ⅱ串联，过滤器Ⅱ的另一端用于和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器相连通；过滤器Ⅰ和过滤器Ⅱ分别用于净化保压转移装置中流出的液体，截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ都能用于排除保压转移装置内的空气；所述过滤器Ⅲ的一端与蓄能器串联，过滤器Ⅲ的另一端与保压转移装置中的操纵腔、取样器与切割装置之间的连通器、取样器的采样管分别相连通；过滤器Ⅲ用于过滤液体，蓄能器用于减少保压转移装置内的压力波动，并在发生泄漏时及时补压；所述过滤器Ⅳ的一端与比例溢流阀串联，过滤器Ⅳ的另一端分别用于：通过截止阀Ⅲ和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器连通，通过截止阀Ⅳ和保压转移装置中取样器、切割装置之间的连通器连通；且压力传感器Ⅱ串联在过滤器Ⅳ与截止阀Ⅲ、截止阀Ⅳ之间；过滤器Ⅳ用于吸附保压转移装置内液体的沉积物，截止阀Ⅲ用于控制管路开闭；所述截止阀Ⅳ的一端分别用于：通过过滤器Ⅲ与蓄能器连通，与保压转移装置中的操纵腔，以及与取样器、切割装置之间的连通器连通；截止阀Ⅳ的另一端与过滤器Ⅴ相连通；截止阀Ⅳ用于控制管路开闭。...

【技术特征摘要】
1.一种深海沉积物保压转移的调压保压系统，用于实现保压转移装置内部的压力恒定，保压转移装置包括依次连接的取样器、切割装置、球阀Ⅰ、球阀Ⅱ、卡紧装置、操纵腔，且取样器与切割装置之间、球阀Ⅰ与球阀Ⅱ之间分别采用连通器连通，其特征在于，所述深海沉积物保压转移的调压保压系统包括低压泵、高压泵、单向阀、过滤器、压力传感器、截止阀、蓄能器、比例溢流阀、控制器；所述单向阀设有三个，分别为单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ、单向阀Ⅲ；所述过滤器设有六个，分别为过滤器Ⅰ、过滤器Ⅱ、过滤器Ⅲ、过滤器Ⅳ、过滤器Ⅴ、过滤器Ⅵ；所述压力传感器设有两个，分别为压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ，且压力传感器Ⅰ用于和保压转移装置的取样器内部保压腔相连通；所述截止阀设有四个，分别为截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ、截止阀Ⅲ、截止阀Ⅳ；所述低压泵分别与单向阀Ⅰ的背压端口、单向阀Ⅱ的背压端口相连通，单向阀Ⅱ的正向端口与过滤器Ⅵ串联，过滤器Ⅵ的另一端分别用于：和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器连通，以及和截止阀Ⅲ相连通；单向阀Ⅰ的正向端口与单向阀Ⅲ、过滤器Ⅴ之间的连通管路相连接，且单向阀Ⅰ通过过滤器Ⅴ及截止阀Ⅳ，与取样器、切割装置之间的连通器连通；低压泵用于向保压转移装置内泵送至充满低压液体，过滤器Ⅵ用于净化低压泵抽取的液体；所述高压泵与单向阀Ⅲ的背压端口相连通，单向阀Ⅲ的正向端口与过滤器Ⅴ串联，过滤器Ⅴ的另一端分别用于：通过截止阀Ⅲ和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器连通，通过截止阀Ⅳ和保压转移装置中取样器、切割装置之间的连通器连通，以及与压力传感器Ⅱ连接；高压泵用于将保压转移装置内的低压液体加压至指定高压，过滤器Ⅴ用于净化高压泵抽取的液体；所述过滤器Ⅰ的一端与截止阀Ⅰ串联，过滤器Ⅰ的另一端用于和保压转移装置中的切割装置、卡紧装置、操纵腔分别相连通；所述过滤器Ⅱ的一端与截止阀Ⅱ串联，过滤器Ⅱ的另一端用于和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器相连通；过滤器Ⅰ和过滤器Ⅱ分别用于净化保压转移装置中流出的液体，截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ都能用于排除保压转移装置内的空气；所述过滤器Ⅲ的一端与蓄能器串联，过滤器Ⅲ的另一端与保压转移装置中的操纵腔、取样器与切割装置之间的连通器、取样器的采样管分别相连通；过滤器Ⅲ用于过滤液体，蓄能器用于减少保压转移装置内的压力波动，并在发生泄漏时及时补压；所述过滤器Ⅳ的一端与比例溢流阀串联，过滤器Ⅳ的另一端分别用于：通过截止阀Ⅲ和保压转移装置中球阀Ⅰ、球阀Ⅱ之间的连通器连通，通过截止阀Ⅳ和保压转移装置中取样器、切割装置之间的连通器连通；且压力传感器Ⅱ串联在过滤器Ⅳ与截止阀Ⅲ、截止阀Ⅳ之间；过滤器Ⅳ用于吸附保压转移装置内液体的沉积物，截止阀Ⅲ用于控制管路开闭；所述截止阀Ⅳ的一端分别用于：通过过滤器Ⅲ与蓄能器连通，与保压转移装置中的操纵腔，以及与取样器、切割装置之间的连通器连通；截止阀Ⅳ的另一端与过滤器Ⅴ相连通；截止阀Ⅳ用于控制管路开闭；所述控制器能接收压力传感器Ⅰ实时监测到的取样器内保压腔的压力数据，并将压力数据与比例溢流阀的给定压力相比较，通过调节比例溢流阀，实现保压转移装置内的压力恒定在比例溢流阀的给定压力，即取样器内...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，陈家旺，刘俊波，罗高生，顾临怡，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33