【摘要】：為了克服采用傳統(tǒng)機械方法開采海底富鈷結殼時破碎頭易磨損、效率低以及貧化率高等缺點,通過試驗方法研究了一種利用脈沖功率技術開采海底富鈷結殼的新技術。采用12級全固態(tài)Marx電路和半導體開關IGBT研制了高壓脈沖電源,該電源可產生負高壓方波脈沖,其上升沿上升時間約100ns,最高幅值可達40kV,脈寬可調。破碎方式采用針針電極并與巖石同側表面緊密接觸。為了使兩電極與巖石同側表面接觸的部位電勢盡可能高,采用不銹鋼針作為正、負電極,且電極間距可調。研究發(fā)現(xiàn)當電極間距約為3mm時,該電源產生的幅值約32.5kV的高壓脈沖可在高壓油中的砂巖內部形成等離子通道并破碎砂巖。放電既可發(fā)生在高壓脈沖上升沿階段,也可發(fā)生在上升沿上升時間之后。從放電過程中的電壓電流波形來看,等離子通道回路中有電流時其兩端存在明顯的壓降,因此等離子通道具有阻性,而且阻值在放電過程中是變化的。
[Abstract]:In order to overcome the disadvantages such as easy wear, low efficiency and high dilution rate when using traditional mechanical method to mine cobalt-rich crusts, a new technology of exploiting cobalt-rich crusts on seabed by pulse power technology is studied in this paper. A high voltage pulse power supply is developed by using 12 stage all-solid-state Marx circuit and semiconductor switch IGBT. The power supply can produce negative high voltage square wave pulse. The rising time of rise edge is about 100ns, the maximum amplitude is up to 40kV and the pulse width is adjustable. Needle-needle electrodes and close contact with the ipsilateral surface of the rock are used. In order to make the potential of the two electrodes in contact with the same side surface of rock as high as possible, stainless steel needle is used as positive and negative electrode, and the electrode spacing is adjustable. It is found that when the electrode spacing is about 3mm, the high voltage pulse with amplitude of about 32.5kV can form plasma channel and break sandstone in the sandstone in high pressure oil. The discharge can occur either at the rising edge of the high voltage pulse or after the rising time of the rising edge. From the voltage and current waveform in the discharge process, there is obvious voltage drop at both ends of the plasma channel when there is current in the plasma channel, so the plasma channel has resistance, and the resistance value changes during the discharge process.
【作者單位】： 中南大學機電工程學院;中南大學深圳研究院;
【基金】：深圳市科技計劃項目(JCYJ20140506150310437) 中南大學研究生創(chuàng)新項目(2016zzts298)
【分類號】：TD857

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本文編號：2258636