這套別具特色德國wille巖石真三軸試驗機系統(tǒng)是為研究各種尺寸及各向應(yīng)力約束(σ1≠σ2≠σ3)條件下的巖石特性量身定制的解決方案，適用于地球熱能方向的研究者、水文學(xué)家、石油資源工程師和礦產(chǎn)開發(fā)、地球物理和巖土工程技術(shù)領(lǐng)域的研究者的研究用途。
巖石真三軸試驗系統(tǒng)可以滿足標準測試參數(shù)和各種不同測試條件下的要求。 可進行產(chǎn)品和服務(wù)的訂制，以滿足您 的各種需求。 不同的升級選項可根據(jù)測試選項需求設(shè)置。 用于不同的試驗領(lǐng)域，例如：
??巖石力學(xué)研究
??采礦和建筑
??石油天然氣的勘探和生產(chǎn)
??地?zé)崮荛_發(fā)
德國wille巖石真三軸試驗系統(tǒng)能夠測試從花崗巖到泥石的各種廣泛材料，以及高強度易碎巖石的破壞條件。巖石真三軸試驗系統(tǒng)在通過三個獨立的受控主軸（σ1≠σ2 ≠σ3）在立方體試樣上施加應(yīng)力，產(chǎn)生高達1200kN（或 更高）的荷載力。 試樣室可容納300mm 的立方體試件，可選配高達150° C 的溫度控制以及孔隙壓力測量裝置，可以連續(xù)進行聲發(fā)射記錄、超聲波測試、水力壓裂和滲透（瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)）測量。巖石真三軸試驗系統(tǒng)完全自動化，由靈活且可編程的 GEOsys軟件控制。 提供各種傳感器、變送器、測量和試驗選項。
巖石真三軸測試室
立方體巖石真三軸高壓測試室安裝在剛性框架上，設(shè)計用于對巖石試件進行三軸測試。 這使得在每個主應(yīng)力方向（sigma 1、sigma 2、sigma 3）上進行靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測量成為可能。 測試室設(shè)計用于 300x300x 300mm 的不同立方體試件尺寸（可根據(jù)要求提供更大的試件尺寸）。測試室設(shè)計可將液體（可以是鹽水）注入立方體的每個表面以進行壓裂測試（鉆孔注入測試）或荷載作用條件下的滲透率測試。
以下組件是執(zhí)行巖石真三軸試驗所需的。 這些測試可以在不同應(yīng)力下的不同樣本尺寸上進行：
??6 個伺服液壓作動器，荷載高達1200kN
??各個面的加載壓板
?? 壓力控制精度0.1%
??6個集成的高分辨率位移傳感器 (LVDT)，可在每個應(yīng)力方向上進行應(yīng)變測量，分辨率為0.0001mm
主要特點
??大的開口，使試件安裝更簡單
??圍壓可達50MPa
??巖石真三軸測試室能夠施加不同的應(yīng)力路徑或應(yīng)變率
??巖石真三軸測試室能夠承受動態(tài)載荷
??使用輔助機械部件和適配器，系統(tǒng)可測試更小尺寸的試樣(邊長150mm,100mm 和 50mm)
??包括用于升高和降低底部執(zhí)行器的內(nèi)置機構(gòu)
??測試室能夠容納以下附加儀器：聲發(fā)射系統(tǒng)、P波和S波超聲波測量、額外的安裝，例如被動式電子測量系統(tǒng)、用于將液體（可以是鹽水）注入立方體的每個表面，以在加載條件下進行壓裂測試的組件（鉆孔注入測試）
液壓源
德國wille液壓源系列產(chǎn)品，液壓增壓器和伺服液壓試驗系統(tǒng)提供合適的液壓油，以滿足其試驗系統(tǒng)的需求。液壓系統(tǒng)的動態(tài)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(yīng)用所需的動態(tài)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(guān)的流量控制，可在210Bar、280Bar或340Bar的穩(wěn)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(tǒng)或風(fēng)冷系統(tǒng)控制液壓油溫度。當(dāng)液壓油溫度超過預(yù)設(shè)值時，溫度開關(guān)會關(guān)閉液壓動力裝置，前面板上的指示燈會亮起提示溫度超限?？砂葱枨筇峁╅]環(huán)再冷卻系統(tǒng)（用于油、水冷卻），并可將其集成到系統(tǒng)中。
主要特點
??產(chǎn)生平穩(wěn)的液壓流體，不會出現(xiàn)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(shè)備上有實體的緊急停止按鈕
??高溫度保護（限制）
??熱恒溫調(diào)節(jié)閥確保非常小用水量
??安靜的內(nèi)置齒輪泵，具有恒定的供油量
??帶電氣保護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(nèi)置齒輪泵、泄壓閥
選配：循環(huán)水系統(tǒng)（冷水機），減少冷卻水用量；提供風(fēng)冷和水冷兩種類型
前面板布局
指示燈：主開關(guān)、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(fēng)冷方式
風(fēng)冷卻方法使用大型風(fēng)扇，該風(fēng)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(huán)變涼恢復(fù)工作狀態(tài)。對于大流量的動力裝置，風(fēng)扇須產(chǎn)生大量的冷風(fēng)，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。 須根據(jù)液壓源的功率，正確計算冷水的流量，以提供非常適合的制冷性能。 采用水冷方式裝置的噪音水平要優(yōu)于風(fēng)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(fēng)冷方式為62db（該值以1米距離為單位測量）。
增壓器
增壓器為測試樣品提供閉環(huán)的伺服控制的液體壓力。多通道電子控制系統(tǒng)控制增壓器內(nèi)的伺服閥，以產(chǎn)生相關(guān)的圍壓或孔隙壓力，可進行滲透率測量或水力壓裂測試。增壓器可在加壓的同時，測量滲透率測試的水量以及三軸測試中的體積變化。
在巖石三軸試驗中，需要單獨的液壓源為增壓器提供動力，即主液壓動力單元。液壓動力單元將流體加壓至21MPa (3,000psi)，隨即填充到增壓器的儲液罐。然后增壓器將儲液器中的流體升高到所需的壓力，例如140兆帕或210兆帕。當(dāng)需要連續(xù)流量時，可以選配帶有兩個伺服閥的雙活塞增壓器作為準確壓力或體積控制。
壓力控制的不同模式：??恒壓????連續(xù)無級很定速率增加或減少壓力????恒定流量????恒定體積條件閉環(huán)控制模式????壓力控制方式????位移控制方式
可選配件：腐蝕性孔隙液體特殊設(shè)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(tǒng)，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(guān)，沖洗閥或壓力供應(yīng)/出口作為選配）
且可根據(jù)需求定制：開始/停止按鈕、電子溫度指示器、緊急關(guān)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(huán)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(yīng)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(nèi)部傳感器能夠應(yīng)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很低。
配置組成：金屬柜（可選帶腳輪）、儲液器、用于二次加壓獨立油箱的加注泵、閥門控制系統(tǒng)、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高達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(tǒng)，確保它們處于正確的狀態(tài)。
閉環(huán)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(xiàn)閉環(huán)控制，以不同的模式選擇閉環(huán)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，壓力控制模式是首要選擇且常用的控制模式，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(dāng)密閉液體和試樣的溫度升高時，還須考慮熱膨脹效應(yīng)。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(dāng)溫度升高時，三軸室內(nèi)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(tǒng)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(diào)整，位移的微小變化會導(dǎo)致三軸室的壓力發(fā)生了顯著變化。尤其是在溫度條件下進行試驗時，三軸室內(nèi)部的密閉液體會發(fā)生熱膨脹，三軸室內(nèi)部的壓力會增加，并且無法通過控制器來調(diào)整。
孔壓系統(tǒng)
機械和水力壓裂試驗可以在干燥和飽和條件下進行，無需施加孔隙水壓力。在后一種情況下，試件將在三軸室外飽和并在飽和條件下安裝。
可以升級以施加和測量孔隙水壓力，允許在增加孔隙水壓力條件下進行高達50MPa的機械和水力壓裂試驗。每個壓盤表面的一個孔隙流體端口沿每個主應(yīng)力軸方向傳送和測量流體孔隙壓力。
首先要為每個設(shè)備上添加高達150MPa的立方體高壓外殼，以便在增加孔隙水壓力高達100MPa的條件下進行機械和水力壓裂測試。其次，要施加孔隙壓力，須在每個方向（上游和/或下游）都有一個增壓器。每個壓盤表面有兩個獨立的孔隙流體端口，一個用于輸送流體，另一個獨立的測量每個沿主應(yīng)力方向的孔隙壓力。
滲透試驗
系統(tǒng)可以升級實現(xiàn)滲透率試驗，可升級三軸室以進行全方向的滲透測試，包括對每個面進行特殊密封。 在每個壓板的表面，應(yīng)該有一個端口連接一個增壓器，以施加沿每個不同應(yīng)力方向的孔隙壓力，從而進行定向的滲透測試。 這包括專門制造的立方密封件以區(qū)別每個表面（孔隙壓力）方向。壓力泵可以設(shè)置為恒定流速或恒定壓力工作模式。流體通過試件，然后通過過濾器，再從低處流出，被收集在儲液器中。
穩(wěn)態(tài)滲透：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(chǎn)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(tài)滲透：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(jiān)測底部的孔隙壓力響應(yīng)。
水力壓裂試驗
主系統(tǒng)可結(jié)合高壓注射泵或高壓增壓器及相關(guān)部件，通過鋼管對空心試件上施加恒定的高壓流體，進行水力壓裂試驗。 當(dāng)試件處于所需的主應(yīng)力和溫度下時，在立方體試件一側(cè)的中心施加壓力。 專用軟件模塊將集成到主控制軟件中。為了進行水力壓裂試驗，需要在試件的一個表面中心鉆一個孔，水力壓裂口貼在這個面上，并在加載板上進行密封。 然后通過端口將所需的壓裂壓力施加到預(yù)鉆孔。
備注：每個樣本尺寸都需要特制對應(yīng)尺寸的專用組件。為了注入流體，我們提供了一個高壓泵系統(tǒng)，和與試件尺寸結(jié)合的高壓壓板。（該壓板具有將流體注入試件表面中間的通道。）
主要特點
可以在不同壓力范圍內(nèi)進行水力斷裂試驗
可選具有不同端口配置的壓板
包括用于水力壓裂測試軟件模塊的主軟件
可以在有或沒有圍壓的情況下進行測試
必配附件：高壓注射泵、鉆孔設(shè)備 (單獨訂購)
溫度控制組件
該組件允許用戶在三軸室內(nèi)以 0.1°C 的精度控制和監(jiān)測從環(huán)境溫度到150°C的溫度。溫度可以通過主軟件控制。專業(yè)的控溫方法，每個模板上有9個特殊加熱器，可高速加熱，比傳統(tǒng)方法達到所需溫度耗時更短。控制器實現(xiàn)閉環(huán)反饋控溫，溫度可在外部顯示器（應(yīng)要求）和軟件中顯示。整套組件使三軸室和試件內(nèi)的溫度差異非常小。
主要特點
??特殊的加熱方式
??隔熱部件可很大限度地減少溫度損失
??溫度傳感器直接測量試件的溫度
??加熱元件和傳感器固定在板層之間的壓力密封外殼中
??加熱元件內(nèi)置于板中，使用 PT100 熱敏電阻和 Eurotherm溫度控制器進行閉環(huán)溫度控制。加熱系統(tǒng)功率高達5400 瓦
??內(nèi)部溫度傳感器閉環(huán)控制加熱
??溫度范圍從環(huán)境溫度到150°C，精度<0,1°C
??測試過程中同時監(jiān)測溫度
??控制系統(tǒng)在測試過程中同顯示設(shè)定溫度和實際溫度
??通過PC軟件實現(xiàn)可編程功能的完全自動化
??測試期間所有控溫過程可自由編程，如增加或減少斜率、恒溫或改變功能
??PC 控制加熱系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集軟件模塊（包括電纜連接和協(xié)議）
超聲波試驗系統(tǒng)
這是一套完整的超聲試驗系統(tǒng)，包含所有需要的電氣和機械硬件，如信號調(diào)節(jié)器和脈沖發(fā)生器、超聲速度和數(shù)據(jù)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。該試驗適用于高達200℃的溫度和高達210 MPa的壓力。
? ? ??
數(shù)字控制器
數(shù)字高速高分辨率可擴展實時控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，24位分辨率，高達10KHz 的控制和數(shù)據(jù)采集。動態(tài)控制器適用于電機控制系統(tǒng)和液 壓控制系統(tǒng)?？沈?qū)動±10V的液壓設(shè)備，能夠采集各種傳感器的信號，例如荷載傳感器、LVDT、應(yīng)變計、引伸計、熱電偶等。
控制器功能強大，允許通過智能傳感器插頭對測量傳感器和控制參數(shù)進行模塊化設(shè)計，模塊可存儲校準參數(shù)，因此可以根據(jù)應(yīng)用靈活使用。
? ??
主要特點
??多達32個低噪聲閉環(huán)控制通道，用于靜態(tài)和動態(tài)試驗
??每個軸24位分辨率（例如，力、位移、壓力、應(yīng)變等）
??具有數(shù)字控制器參數(shù)設(shè)置和所有控制功能之間的無擾切換
??所有控制功能之間平滑轉(zhuǎn)換
??完整、同步傳輸數(shù)據(jù)，無任何數(shù)據(jù)丟失
??數(shù)字可調(diào)控制器參數(shù)（PID 參數(shù)）
??簡單靈活的試驗或設(shè)定點參數(shù)調(diào)整
??外部連接的I / 0處理
??使用電腦軟件進行配置和設(shè)置