时间: 2024-12-13 21:18:35 | 作者: 环亚体育全站APP
一、概述 六速旋转粘度计可进行各流变参数测量，依据多点测量数值绘制流变曲 线，确定液体在流动过程中流型，选择适宜计算公式，对非牛顿流体进 行较正确测量，用于现场钻井液流变参数研究分析，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测定。有利于安全、快速、 科学钻井需要。含有操作便捷，测试正确特点。 二、型号及规格 ZNN-D6 型 F1 扭力弹簧测量组件 F0.2 扭力弹簧测量组件 （可选件） 三、仪器关键技术参数 关键技术参数 序号 名 称 技 术 指 标 1 电 源 220V±5% 50Hz 2 .电机功率 7.5W/15W 3 电机转速 750/1500 r/min 4 变速范围 3、6、100、200、300、600r/min 5 速 梯 5、10、170、340、511、1022 S-1 6 .测量精度 1~25 mPa·s±1 mPa.s（牛顿流体） 25 mPa·s 以上 ±4% （牛顿流体） 7 粘度测量范围 牛顿流体： 1~300mPa.s (F1 测量组件) 1~60mPa.s (F0.2 测量组件) 非牛顿流体：1~150 mPa.s (F1 测量组件) 1~30 mPa.s (F0.2 测量组件) 剪切应力： 0~153.3Pa (F1 测量组件) 0~30.7Pa (F0.2 测量组件) 流变梯度τ τo 切应力τ 流变梯度 (图一) 四种流型示意图 四、仪器结构和工作原理 1、动力部分： 上 双速同时电机 转速： 750/1500r/min 、 型号 90TZ5H3 中 电机功率：7.5W/15W、电源：220V±10% 50Hz 下 2、变速部分： 可 变 六 速 ： 3 、 6 、 100 、 200 、 300 、 600r/min 速 梯：5、10、170、340、511、1022 S-1 电机经过传动齿轮（1）、（2）、（3）经弹性连接传至齿轮（6）、 （图二） （9）带动（11）、（12）形成 100 r/min、200 r/min(此时离合器上提位置) 当经弹性连接传至齿轮（7）、（8）带动（11）、（12）形成 300 r/min、600 r/min (此时离合器下压位置) 当经弹性连接传至齿轮（4）、（5）至蜗杆（13）带动蜗轮（10）经齿轮（11） （12）形成 3 r/min、6 r/min(此时离合器在中间位置)。 见（图二～图三）；（表一～表二）。 （图三）传动示意图 （表 一）轴承表 轴承型号 1000085 1000096 16 102 规格 5×11×3 6×15×5 6×17×6 15×32×9 数量 2 5 1 2 （表二）齿轮表 序号 模数 Mn 齿数 Z β 旋向 1 0.5 30 20° 右 2 0.5 90 20° 左 3 0.5 75 20° 右 4 0.5 17 45° 左 5 0.5 17 45° 左 6 0.5 33 30° 左 7 0.5 66 30° 右 8 0.5 66 30° 左 9 0.5 99 30° 右 10 0.5 100 3°25′ 右 11 0.5 73 30° 左 12 0.5 73 30° 右 13 0.5 1 3°25′ 右 3、测量部件：见（图四）、（表三） 由扭力弹簧组件、刻度盘组件、内外筒组成。内筒和轴锥度配合，外转筒和 转筒之间由螺纹连接。 （表三）测量部件零件 序 号 零件编号 名 称 数 量 1 N6·01·02-00 弹簧组件 1 2 N6·03·03-00 刻度盘组件 1 3 N6·03·03-01 内筒轴 1 4 N6·03·04-08 外转筒 1 5 N6·03·01-00 内筒 1 （图四）测量部件结构图 4、支架部件：见（图五）、（表四） 采取托架升降被测容器，操作灵活方便。 AA向放大 2:1 A （ 图五）支架部分结构图 （表四）支架部件零件表： 11 N6·01·03-O7 支架 2 10 N6·01·03-O6 定位套 1 9 N6·01·03-O5 外套管 1 8 GB73-85 平端紧定螺钉M3×6 1 7 N6·01·03-O4 星形手轮 1 6 N6·01·03-O3 锁紧压块（2） 1 5 N6·01·03-O2 锁紧压块（1） 1 4 N6·01·03-O1 托板 1 3 GB95-85 平垫圈d=6 4 2 GB93-87 弹簧垫圈d=6 4 1 GB70-85 内六角圆柱头螺钉 4 序号 图 号 名称及规格 数量 5、六速旋转粘度计结构图： （图六）六速旋转粘度计结构图 （表五）六速旋转粘度计结构明细表 序号 型 号 名称及规格 序号 型 号 名称及规格 1 N6·03·05-01 量杯 41 N6·02·03-08 变速轴垫片 2 N6·03·04-08 外转筒 42 N6·02·03-07 变速环 3 N6·03·01-01 内筒 43 GB276-82 轴承 D16 4 N6·03·03-01 内筒轴 44 N6·01·01-08 传动短轴 5 N6·03·04-06 卡圈 45 N6·02·03-13 扭簧 6 GB893.3-86 弹簧挡圈 46 N66·02·03-15 蜗轮 7 N6·03·04-03 转筒 47 GB73-85 紧定螺钉 8 N6·03·04-05 轴内套 48 N6·02·05-01 主动齿轮（2） 9 N6·03·04-05 轴承盖 49 N6·02·03-16 变速齿轮 10 GB276-82 轴承D1000085 50 N6·02·05-02 主动齿轮（1） 11 GB276-82 轴承 102 51 N6·02·05-03 主动齿轮（3） 12 N6·02·01-01 齿轮箱体 52 N6·02·04-01 蜗杆 13 N6·03·04-02 轴套 53 N6·02·04-05 蜗杆座 14 N6·03·04-14 传动齿轮 54 GB276-82 轴承D1000096 15 N6·03·04-01 轴盘 55 N6·02·04-04 斜齿轮 16 N6·03·03-03 刻度盘座 56 GB276-82 轴承D1000096 17 N6·03·02-01 下簧座 57 N6·01·01-07 连接套 18 GB73-85 紧定螺钉 58 N6·01·03-06 定位套 19 N6·03·02-02 弹簧 59 N6·01·03-05 外套管 20 N6·03·03-06 刻度盘 60 RVV300/500V 电源线·02-02 齿轮箱盖 62 X1 电源插座10A 23 N6·02·02-05 放大镜 63 FU 容断器 250V 2A 24 N6·02·02-03 弹簧座 64 9TZ5H3-2 双速电机 25 N6·02·02-07 调整环 65 N6·01·02-01 底座盖 26 N6·03·02-04 扭结 66 N6·04·00-10 橡胶脚 27 N6·03·03-02 夹紧环 67 N6·01·01-09 底座 28 N6·02·02-06 护罩 68 N6·01·01-01 主动齿轮 29 N6·03·02-05 上簧座 69 KN1-203 三位开关3A250V 30 N6·02·03-06 紧定螺钉 70 GB276-82 轴承D1000096 31 N6·02·03-11 变速齿轮（10 ） 71 N6·01·01-02 过渡齿轮 32 N6·02·03-05 变速齿轮（12 ） 72 N6·01·01-06 传动长轴 33 N6·02·03-10 变速转盘 73 N6·01·01-03 底传动齿轮 34 N6·02·03-03 拉杆 74 GB276-82 轴承D1000096 35 N6·02·03-02 拉杆头 75 GB70-85 螺拴 36 N6·02·03-04 变速轴 76 C 电容 6μF 37 GB73-85 紧定螺钉 77 N6·01·03-07 支架 38 N6·02·02-01 变速轴套 78 N6·01·03-04 星形手轮 39 N6·02·03-07 轴套 79 N6·01·03-01 托板 40 GB308-64 滚珠φ3 80 220V AC 5A 继电器 81 N6·04·00-07 铭牌 6、变速齿轮结构图： 卡 卡 子 圆柱销 垫 片 垫 片 平垫圈d=3 弹簧垫圈d=3 球面圆柱螺钉M3x5 （图七）变速齿轮结构图 注：序号所对应零件和（表五）相附 7、蜗杆组件结构图： （图八）蜗杆组件结构图 垫圈 垫圈 铜套 平端紧定螺钉 M3×5 半圆头螺钉 M3×10 半圆头螺钉 M3×10 轴承D1000096 轴用弹性挡圈 d=6 半圆头螺钉 M3×10 注：序号所对应零件和（表五）相附 8、连接套组件结构图： 平端紧定螺钉 平端紧定螺钉 M3×6 平端紧定螺钉 M3×6 （图九）连接套组件结构图 注：序号所对应零件和（表五）相附 9、底传动组件结构图： 齿轮轴 电机轴 轴承 D1000096 平端紧定螺钉 M4×6 平端紧定螺钉 M4×6 孔用弹性挡圈 d=6 套 轴承 D1000096 轴承 D1000096 轴用弹性挡圈 d=6 （图十）底传动组件结构图 注：序号所对应零件和（表五）相附 孔用弹性挡圈 d=15 10、转筒组件结构图： 轴承 D1060085F 紧定螺钉 平键2×6 轴承 D1060085F 轴承 6002ZZ 定位套 轴承 6002ZZ 轴用弹性挡圈 d=14 轴用弹性挡圈 d= （图十一）转筒组件结构图 注：序号所对应零件和（表五）相附 11、电器原理图： FU 220V～ 220V～ Ｓ KΔ KY KY KΔ KY 1 2 M 5 3 KΔ KY 6 4 （图十二）电器原理图 12、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（图一） 六速旋转粘度计是以电动机为动力旋转型仪器。被测液体处于两个同心园 筒间环形空间内。经过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒经过被测液体 作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接内筒旋转了一个对应角度，依据 牛顿定律，该转角大小和液体粘度成正比，于是液体粘度测量转为内 筒转角测量。反应在刻度盘表针读数，经过计算即为液体粘度、切应力。 五、仪器操作： （一）操作步骤： 1、取出仪器，检验各转动部件、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和内筒 轴锥端配合。动作要轻柔，以免仪器内筒轴变形和损伤。向右旋转外转筒， 装上外转筒。见（图十三）。 转筒 外转筒 转筒 外转筒 卸外转筒 转筒 外转筒 装外转筒 （图十三）操作示意图 3、接通电源 220V 50Hz。 4、按动三位开关，调置高速或低速挡见（图十四）。 高速 停 低速 （图十四）操作示意图 5、仪器转动时，轻轻拉动变速拉杆红色手柄，依据标示变换所需要转 速。见（图十五）。 6、按（图十五）将仪器以 300r/min 和 600r/min 转动，观察外转筒不得有摆 动，如有摆动应停机重新安装外转筒。 转 速 选 择上 转 速 选 择 中 下 （图十五）操作示意图 7、以 300r/min 转动，检验刻度盘指针零位是否摆动，如指针不在零位，应 参考第二节仪器校验第五项“空载零位校验”进行校验。 8、将刚搅拌过钻井液倒入样品杯内至刻线ml），立即置于托盘上， 上升托盘使内杯液面达成外转筒刻线处。见（图十六）。 （图十六）操作示意图 样品杯内筒轴 钻井液 内筒 样品杯 内筒轴 钻井液 内筒 下转筒 定位套 标准刻线、快速从高速调整到低速做测量，待刻度盘读数稳定后，分别统计各 速梯下读数.对其触变性流体应在固定速梯下，剪切一段时间，取最小 读数为准，也可采取在迅速搅拌后，快速转为低速进行读数方法。 10、样品粘度、切应力等测试和数据计算参考“数据测试及计算”进行。 11、测试完后，关闭电源，松开托板手轮，移开样品杯。 12、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。 13、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。 14、测量扭力弹簧要视仪器使用频率 1~2 年内定时校验，校验方法参考第二 节“仪器校验” （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》。假如更换六速旋转粘度计扭力弹簧或使用一年以上，会造成测试 过粘度计读数不正确。所以，应重新在已校验过仪器上进行校验。 1、扭力弹簧更换：（图十七） 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，应参考本节第二项“扭力弹簧校验方法”进行校验。 1.螺钉 2.紧定螺钉 3.刻度盘 4.下簧座 5.紧定螺钉 6.护罩 7.上簧座 8.调整环 9.紧定螺钉 10.扭结 11.弹簧 （图十七）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（内筒和内筒轴锥度配合）， 装上内筒。 取一段没有弹性细丝线，用小块胶纸将丝线一端粘在内筒表面，然后 将丝线 圈，经过专用扭簧测力架，使丝线另一端 系挂钩。见（图十八） 胶带 尼龙线 尼龙线 （图十八）操作示意图 挂 5~70g 标准砝码进行校验，读出刻度盘数应符合《扭力弹簧刚度线性测试 表》。见（图十九）（表六）（表七） （表六）测试工作结构明细表 序号名称及规格 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 （图十九）测试工作结构图 （表七 A）F0.2 扭力弹簧刚度线性测试表 （表七 B）F1 扭力弹簧刚度线性测试表 砝 码 （克） 许可转动范围 （格） 实 测 （格） 砝 码 （克） 许可转动范围 （格） 实 测 （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 砝 码 （克） 许可转动范围 （格） 实 测 （格） 砝 码 （克） 许可转动范围 （格） 实 测 （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：依据虎克定律 G · r Φ= 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： 假如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，均须对扭力弹簧做调整。参考（图十七）做调整。 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全部偏大，扭结（10）应向下微调。 如校验弹簧刚度数值全部偏小，扭结（10）应向上微调。 如校验弹簧刚度数值大小无规律，应检验弹簧是否变形。 调整后，拧紧螺钉（9）参考“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》要求。 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。 扭结调整量是有程度，不能超出紧定螺钉夹紧范围，不然仪器将无法测试。 4、仪器粘度校验： 校验条件： 环境和温度应控制在 20±5℃。采取经计量部门标定后精制石油产品 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刻线处，并使标准粘度油温度恒温在 20±0.2 ℃，静置 10 分钟。参考第五章第一节“步骤”将内筒安装在仪器上，上升 托盘使样品杯内标准粘度油液面达成外转筒刻线处。开启电机，分别统计 刻度盘读数，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，和已标定标准粘度油动力粘度值作比较，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，参考本 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，刻度盘指针零位摆动小于 0.5 格。如指针零 位摆动偏大，参考（图十七）应取下护罩（6），旋松螺钉（5），手捏调整环 （8），调整零位。拧紧松开螺钉，按上护罩。 （三）、数据测试及计算： 将室温调整在 20±5℃，严格根据本章第二节操作步骤操作。如在井场测量 时，应尽可能降低取样所耽搁时间，取样地点、条件应统计在测量表上。 仪器系数为 C = 0.511 1、牛顿液体绝对粘度测试： 将仪器转速调整 300r/min，等到刻度盘上读数恒定，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： 仪器转速调整为 600r/min，待刻度盘上读数恒定其读数 1/2 为视粘度值。 将仪器转速调整为 300r/min，待刻度盘上读数恒定其读数和 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 最大读数值即为初切力。静置 10 分钟统计读数值终切力。 2视粘度： η视 = 1 ×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 2 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，但粘度随切应力增大而降低，假塑性 流体流动服从幂函数，其表示式： dxτ = k ( dv )n dx dxlgτ= lg k+ n lg dv dx n：流行指数。 其值在 0~1 之间 k：稠度系数。 流性指数 n = 3.32 lg 600r/min（读数） 300r/min（读数） (无因次) 稠度系数 k = 六、仪器维护和 0.511×300r/min（读数） 511n Pa·s n 保养 1.测试完后必需清洁仪器和样品接触部件，如外转筒、内筒和样品杯等。 必需将外转筒安装在仪器上，以保护内筒轴。 2.仪器长久不用时，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，每次测试后应立即清洗擦干,清洗时应手指堵住锥孔， 以免脏物和液体进入腔内。 4.确保内筒重量为 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.在操作和保留扭力弹簧组件时，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，防止造成部件变形影响精度 和使用。 8. 维修和移动仪器时应断电，方能排除一些故障和移动。 9. 每次使用完成后，应立即将仪器擦拭洁净，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。 七、仪器运输和储存 仪器运输和储存应符合于 JB/T9329-1999 标准。产品应储存在通风室内， 室内空气中不含有能引发器件腐蚀杂质。 八、故障判定和排除 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 （65）（图六），更换电容器。 2 外转筒摆动 大，超出 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。 参考“仪器校验扭力弹簧校验方 法”进行校正。如扭力弹簧变形，应 更换扭力弹簧，方法参考“仪器校验 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。安装的步骤 参考“测试操作方法 2 条”。 5 300r/min、 600 r/min 转速误差
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