ZNN-D6S/12S数显六速/十二速旋转粘度计
青岛鑫睿德石油仪器有限公司
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一、概述1、ZNN-D6S数显粘度计可进行各流变参数的测量,根据多点测量数值绘制流变曲线,确定液体在流动过程中的流型,选用合适的计算公式,对非牛顿流体进行较精确的测量,用于现场钻井液流变参数的研究分析,同时,可进行动、静切力、流性指数和稠度系数等一系列技术参数的测定。有利于安全、快速、科学钻井的需要。具有操作方便,测试准确的特点。
2、本机采用高细分电机驱动器,配合步进电机保证电机扭矩大,转速准确、平稳。同步带传动,噪声小、调速方便。
3、直接数字显示测量粘度值及转速;(分度值0.1mPa.S,其他同类产品是1mPa.S)、测量精确稳定,传感器抗干扰性好。
4、本机可自动记录开机3秒内的最大测量数据(仅供参考)。
5、本机装有排气及双密封装置,最大限度的减少了测量过程中,气体对测量轴承(85轴承)的腐蚀,从而延长了仪器的使用寿命,是同类产品中较为先进的测量仪器。
二、型号及规格 ZNN-D6S型数显粘度计 三、仪器的主要技术参数主要技术参数(表1)
序号 |
名 称 |
技 术 指 标 |
1 |
电 源 |
220V±5% 50Hz |
2 |
变速范围 |
3、6、100、200、300、600r/min |
3 |
速 梯 |
5. 10. 170、340、511、1022 S-1 |
4 |
.测量精度 |
1~25 mPa·s±1 mPa.s(牛顿流体) 25mPa·s以上 ±4% (牛顿流体) |
5 |
粘度测量范围 |
牛顿流体: 0~300mPa.s 非牛顿流体:1~150 mPa.s 剪切应力: 0~153.3Pa |
(图A) 四种流型示意图
四、工作原理
对牛顿流体液体流动服从于牛顿内摩擦定律。
塑性流体流动服从于宾汉公式。
假塑流体和膨胀流体流动服从于幂函数式。见(图A)
六速旋转粘度计是以步进电机为动力的旋转型仪器。被测液体处于两个同心园筒间的环形空间内,有步进电机带动外转筒旋转,外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩,使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度,依据牛顿定律,该转角的大小与液体的粘度成正比,于是液体粘度的测量转为内筒转角的测量。通过计算即为液体粘度、切应力。
五、仪器的操作:
(一)操作步骤:
1、取出仪器,检查各转动部件、电器及电源插头是否安全可靠。
2、向左旋转外转筒,取下外转筒。将内筒逆时针方向旋转并向上推与内筒轴锥端配合。动作要轻柔,以免仪器的内筒轴变形和损伤。向右旋转外转筒,装上外转筒。见(图B)。
装外转筒 |
卸外转筒 |
(图B)操作示意图
3、将刚搅拌过的钻井液倒入样品杯内至刻线处(350ml),立即置于托盘上,上升托盘使内杯液面达到外转筒刻线处。
4、迅速从高速调整到低速进行测量,待刻度盘的读数稳定后,分别记录各速梯下的读数.对其触变性的流体应在固定速梯下,剪切一定时间,取最小的读数为准,也可采用在快速搅拌后,迅速转为低速进行读数的方法。
5、样品的粘度、切应力等测试和数据计算参照“数据测试及计算”进行。
6、测试完后,关闭电源,松开托板手轮,移开样品杯,轻轻左旋卸下外转筒,并将内筒逆时针方向旋转垂直向下用力,取下内筒清洗外转筒,并擦干,将外转筒安装在仪器上,清洗内筒时应用手指堵住锥孔,以免脏物和液体进入腔内,内筒单独放置在箱内固定位置。
(二)仪器校验:
仪器出厂前均已进行扭力弹簧刚度测试,并随机附有《扭力弹簧刚度线性测试表》。如果更换六速旋转粘度计的扭力弹簧或使用一年以上,会导致测试过的粘度计读数不准确。因此,应重新在已校验过的仪器上进行校验。
1、扭力弹簧更换:
取下外罩壳,见(图C),取下护罩(6),拧松紧定螺钉(5)(9),拧开螺钉(1),将螺丝刀伸入仪器内拧松紧定螺钉(2),取出扭力弹簧。
将新弹簧放入,分别拧紧紧定螺钉(2)(5)(7),然后装入螺钉(1)。更换弹簧后,应参照本节第二项“扭力弹簧校验方法”进行校验。
(图C)操作扭力弹簧示图
2、扭力弹簧校验方法:
卸下外传筒,将内筒逆时针方向旋转并向上推(内筒与内筒轴锥度配合),装上内筒。
(图D)操作示意图
取一段没有弹性的细丝线,用小块胶纸将丝线的一端粘在内筒的表面,然后将丝线向左绕内筒表面旋转2~3圈,通过专用扭簧测力架,使丝线的另一端系挂钩。见(图D)
挂5~70g标准砝码进行校验,读数显数值应符合《扭力弹簧刚度线性测试表》。见(图E)、(表二)、(表三)、(表四)
序号 |
名称及规格 |
数量 |
1 |
粘度计扭簧 |
1 |
2 |
粘度计内筒轴 |
1 |
3 |
测力计滑轮固定架 |
1 |
4 |
尼龙线 |
1 |
5 |
测力计滑轮 |
1 |
6 |
砝码 |
1 |
7 |
粘度计内筒 |
1 |
(表二)测试工作结构明细表
(图E)测试工作结构图
(表三)F0.2扭力弹簧刚度线性测试表
砝 码 (克) |
允许转动范围 mPa.s (格) |
实 测 mPa.s(格) |
砝 码 (克) |
允许转动范围 mPa.s (格) |
实 测 mPa.s(格) |
1 |
21.55~22.21 |
|
8 |
172.45~177.70 |
|
2 |
43.11~44.42 |
|
9 |
194.00~199.90 |
|
3 |
64.66~66.63 |
|
10 |
215.57~222.13 |
|
4 |
86.23~88.85 |
|
11 |
237.12~244.30 |
|
5 |
107.78~111.06 |
|
12 |
258.68~266.56 |
|
6 |
129.34~133.28 |
|
13 |
280.23~288.77 |
|
7 |
150.89~155.49 |
|
14 |
301.80~310.99 |
|
(表四)F1扭力弹簧刚度线性测试表
砝 码 (克) |
允许转动范围 mPa.s (格) |
实 测 mPa.s(格) |
砝 码 (克) |
允许转动范围 mPa.s (格) |
实 测 mPa.s(格) |
5 |
21.55~22.21 |
|
40 |
172.45~177.70 |
|
10 |
43.11~44.42 |
|
45 |
194.00~199.90 |
|
15 |
64.66~66.63 |
|
50 |
215.57~222.13 |
|
20 |
86.23~88.85 |
|
55 |
237.12~244.30 |
|
25 |
107.78~111.06 |
|
60 |
258.68~266.56 |
|
30 |
129.34~133.28 |
|
65 |
280.23~288.77 |
|
35 |
150.89~155.49 |
|
70 |
301.80~310.99 |
|
其原理:根据虎克定律
Φ= G · r Ks 度
G:砝码重量(克) r:内筒半径(r=1.7245厘米)
φ:刻度盘读数(度) KS:标准弹簧刚度。(0.394 克·厘米/度)
3、扭力弹簧调整:
如果测试扭力弹簧刚度值不符合《扭力弹簧刚度线性测试表》,测量值偏小或偏大,均须对扭力弹簧进行调整。参照(图C)进行调整。
取下护罩(6),拧松紧定螺钉(9),用配置小螺丝刀调整扭结(10)。
如校验弹簧刚度数值都偏大,扭结(10)应向下微调。
如校验弹簧刚度数值都偏小,扭结(10)应向上微调。
如校验弹簧刚度数值大小无规律,应检查弹簧是否变形。
调整后,拧紧螺钉(9)参照“扭力弹簧校验方法”进行校验,直至符合《扭力弹簧刚度线性测试表》规定。
拧紧护罩,可进行粘度测试。
注意:仪器应在室温20±5℃条件下进行扭力弹簧调整。
扭结调整量是有限度的,不能超过紧定螺钉夹紧范围,否则仪器将无法测试。
4、仪器粘度校验:
校验条件:
环境温度应控制在20±5℃。采用经计量部门标定后的精制石油产品20#、40#、100#标准粘度油,温度应控制在20±0.2℃。
校验方法:
将仪器放在水平的检定台上,接通电源,调整转速为300r/min,停机。分别将标准粘度油注入样品杯内的刻线处,并使标准粘度油温度恒温在20±0.2℃,静置10分钟。参照第五章第一节“步骤”将内筒安装在仪器上,上升托盘使样品杯内的标准粘度油液面达到外转筒刻线处。启动电机,分别记录数显数值,在相同条件下连续测定三次读数,填入《检测表内》,计算平均值,与已标定标准粘度油的动力粘度值进行比较,其测定1~25mPa·s误差为±1mPa·s;25 mPa·s以上动力粘度误差为±4% 。如误差大,参照本节第三项进行“扭力弹簧调整”。
5、空载零位校验:
仪器以300r/min空转时,数显数值显示不得大于0.5格。如数值偏大,可参照(图C)应取下外罩及护罩(6),旋松螺钉(5),手捏调整环(8),调整零位。拧紧松开的螺钉,按上护罩及外罩。
六、数据测试及计算:
将室温调整在20±5℃,严格按照本章第二节操作步骤操作。如在井场测量时,应尽可能减少取样所耽搁时间,取样地点、条件应记录在测量表上。
仪器系数为 C = 0.511
1、牛顿液体绝对粘度测试:
将仪器转速设定为300r/min,待显示屏上的数字稳定后其读数为绝对粘度值。
η=300r/min (读数) mPa·s
2、塑性流体粘度测试:
将仪器转速设定为600r/min,待显示屏上的数字稳定后其读数的1/2为视粘度值。
将仪器转速设定整为300r/min,待显示屏上的数字稳定后其读数与600r/min读数之差为塑性粘度。
将钻井液在仪器转速为600r/min下搅拌10秒钟,以3r/min转速开始旋转后的最大读数值即为初切力。静置10分钟记录的读数值终切力。
视粘度: η视 = 1 2 ×600 r/min (读数) mPa·s
塑性粘度: η塑 = 600 r/min (读数) -300r/min(读数)mPa·s
动 切 力: τ0 = 0.511(300r/min 读数 -η塑)Pa
静 切 力:τ初 = 0.511×3r/min (读数) Pa (静置1分钟)
τ终 = 0.511×3r/min (读数) Pa (静置10分钟)
3、假塑流体:
其流动特点是有切应力就开始流动,但粘度随切应力的增大而降低,假塑性流体的流动服从幂函数,其表达式:
τ = k ( dv dx)n
lgτ= lg k+ n lg dv dx
n:流行指数。 其值在0~1之间
600r/min(读数) 300r/min(读数) |
(无因次) |
511n |
0.511×300r/min(读数) |
七、仪器的维护与保养
1、测试完后必须清洁仪器与样品接触的部件,如外转筒、内筒和样品杯等,必须将外转筒安装在仪器上,以保护内筒轴。
2、仪器长期不用时,应放置在干燥环境中,正常使用无需注油润滑。
3、内筒为空心式结构,每次测试后应及时清洗擦干,清洗时应手指堵住锥孔,以免脏物和液体进入腔内。
4、保证内筒重量为70±5g。内筒锥孔面不得划伤、碰撞。
5、每次安装内筒时,应动作轻柔,安装时,手拿内筒逆时针旋转向上用力,卸下内筒时应逆时针旋转向下用力,以免内筒轴弯曲变形。
6、在操作和保存扭力弹簧组件时,要轻拿、轻放,以免变形。
7、当移动、维修或清洁仪器时。要轻拿、轻放,以免造成部件变形影响精度和使用。
8、维修和移动仪器时应切断电源,方能排除故障和移动。
9、每次使用完毕后,应及时将仪器擦拭干净,放置干燥环境处。
内筒内腔不准有任何杂物和液体,以免影响测试精度。
八、故障的判定与排除
序号 |
故障 |
原因 |
排除方法 |
1 |
接通电源,电动机不转动。 |
熔断丝烧断、电容器击穿。 |
旋开熔断器更换熔断丝。打开底座板,更换电容器。 |
2 |
外转筒摆动大,超过0.15mm。 |
碰撞或用力装卸使其变形。 |
更换外转筒(2)。 |
3 |
测量误差偏大。 |
扭力弹簧失去精度。 |
参照“仪器校验的扭力弹簧校验方法”进行校正。如扭力弹簧变形,应更换扭力弹簧,方法参照“仪器校验的扭力弹簧更换”。 |
4 |
外转筒转动时,内筒掉落。 |
内筒没安装好、内筒锥孔有杂物或锥孔面碰伤。 |
清洁内筒锥孔,重新安装内筒。入锥孔面按碰伤应更换新内筒。安装方法参照“测试操作方法2条”。 |
5 |
内筒轴弯曲。 |
碰撞内筒轴或装卸内同时用力不均匀。 |
更换内筒轴。取出内筒轴组件后压出内筒轴,装入新内筒轴时必须配合牢固。 |
维修时必须切断电源,方可维修。
九、仪器的运输与储存
仪器的运输与储存应符合于JB/T9329-1999标准。产品应储存在通风的室内,室内空气中不含有能引起器件腐蚀的杂质。
十、 面板操作
1、 打开电源后,默认显示300转,选择所需转速 ,然后按“运行停止” 键,屏幕显示“准备”然后显示“运行”开始运行,此时粘度数字“000.0”闪动三下(已记录3秒内最大剪切应力,仅供参考。),仪器进入工作状态;再按一下“运行停止”键停止工作,同时显示所测数据。工作中转速键可任意切换。
2、按“清零”键可查看开机瞬间(3秒内)最大剪切应力,(此时按“运行停止”键,可返回到测试状态),再按“清零”键,进入砝码状态,(此功能用来调试扭簧),继续按“清零”键进入“调试”状态(此功能用来传感安装调试),再次按“清零”键,返回到上次测试状态。
面 板 示 意 图
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十一、 随机配件、工具、及技术文件一览表
(一)、随机配件、工具:
序号 |
名称及规格 |
单位 |
数量 |
备 注 |
1 |
电源线 |
套 |
1 |
|
2 |
钻井液杯 |
只 |
1 |
|
3 |
螺丝刀 |
只 |
1 |
|
4 |
|
|
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5 |
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