[实用新型]一种高压多相射流切割性能测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压多相射流切割性能测试系统，尤其适用于测试水力割缝卸压增透技术中使用的高压水射流或高压气液两相射流的切割性能。

背景技术

煤层水力割缝卸压增透技术是指在煤层中先打瓦斯抽放钻孔，然后在钻孔内利用高压水射流沿孔对煤体进行切割，在钻孔两侧形成一条具有一定宽度和深度的扁平缝槽。其基本原理是卸压消突，改变以往钻孔影响范围小的现状，利用高压水射流对钻孔内的煤体进行切割，使煤体内部应力向深部转移，增大了煤层透气性，提高了单个钻孔影响范围，显著降低了煤层瓦斯压力。但是，该技术仍存在喷孔、堵孔，偶发瓦斯超限，工作系统压力偏高等问题，而且纯水射流切割能力有待加强，其虽能对煤体产生一定的剥蚀破坏作用，但形成的卸压空间受到纯水射流工质的限制，强化抽采效果尚有提升空间。针对此问题，国内许多专家学者提出了空化射流、脉冲射流、气液两相射流等水力割缝方法，虽可以有效解决上述问题，但对于射流的切割破岩性能及其特征参数的优化，还没有有效的测试装置和方法进行测试和研究。

实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的，是解决已有技术无法测试和研究纯水射流、气液两相射流等多种射流的切割破岩性能及其特征参数的优化问题，提供了一种操作简便，性能可靠的高压多相射流切割性能测试系统。

技术方案：

一种高压多相射流切割性能测试系统，包括高压水供给系统、高压空气供给系统、气液混合装置、测试试验平台和测试监测系统；

所述高压水供给系统包括管道连接的乳化液柱塞泵和水箱，以及设置于高压水供给系统出水管道上的压力调节阀和智能涡街流量计，所述压力调节阀和智能涡街流量计分别对乳化液柱塞泵的出水压力和出水流量分别进行调节和监测；

所述高压空气供给系统包括顺序连接的空气压缩机、储气钢瓶和气源分配箱，所述气源分配箱实时控制和监测高压空气供给系统输出气体的流量和压力；

所述测试试验平台包括底部支架、玻璃罩、可上下前后移动的二维直线导轨、测试台、射流器、激光定位仪、和排水口；所述玻璃罩在支架上方密封固定；所述二维直线导轨设置在玻璃罩内，并固定在支架上；所述测试台固定在二维直线导轨上，通过分别旋转二维直线导轨横向和纵向上的转轮，实现测试台沿支架横向和纵向上的移动；所述射流器固定在支架前部中央正上方，射流器前端穿过玻璃罩前部的孔洞伸到玻璃罩内，射流器的后端设有激光定位仪，对从射流器中喷出的高压射流轴心方向进行精确定位；所述排水口设在支架后方，及时排出玻璃罩内的积水；

所述测试台上可交替设置可拆卸的靶板和试样，所述靶板嵌在测试台上的定位槽中，可左右滑动；

所述气液混合装置的进液口连接至高压水供给系统的出水管道，进气口连接至高压空气供给系统的出气管道，出流管路连接至射流器的进液口；

所述测试监测系统包括通过信号连接的出流压力监测装置、射流冲击力监测装置、试样时空变化监测装置、计算机和数据采集箱，所述出流压力监测装置设置在气液混合装置和射流器之间的出流管路上，实时监测管路中的水流压力；所述射流冲击力监测装置固定在靶板上，实时监测高压射流沿径向或轴向的冲击力；所述试样时空变化监测装置可安置在试样表面，实时监测试样表面的变形破碎情况，并通过数据采集箱将采集的信息传输给计算机进行性能分析检测。

进一步的，所述气液混合装置的进气口处连接有可防止水流进入高压空气供给系统的出气管道中的单向阀。

有益效果：

(1)本实用新型可以对高压水射流和高压气液两相射流的结构和冲击特性，以及射流冲蚀破岩性能及其特征参数间的关系进行试验研究，这对分析高压水射流和气液两相射流的破岩机理，选择最佳的射流特征参数，优化水力割缝卸压增透技术具有重要意义。本实用新型实用性强，可实现不同水压、气压、含气率、喷嘴直径、靶距、淹没射流或非淹没射流等特征参数下的气液两相射流冲击试验；结构简单，操作方便，安全可靠。

(2)通过控制压力调节阀和气源分配箱可以调节出不同压力的纯水射流或不同压力和含气率等特征参数的气液两相射流。

(3)玻璃罩具有透明度高、耐冲击，安全性能好的特点，可以避免水花四溅，保障人员安全，还可以在玻璃罩内注满水进行淹没射流测试试验。

(4)可以通过旋转二维直线导轨横向和纵向上的转轮，来实现测试台沿支架横向和纵向上的移动，从而调节射流冲击测试台的靶距。