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往複式泥漿泵出口流量的非接觸丈量方法

2019-11-15 07:36   评论:84 点击:768

摘要 提出一種通過丈量泵的衝數來間接丈量泵的出口流量的方法,具體先容了利用轉速傳感器丈量泵衝數的道理,給出了泵出口流量的計算式。

鑽井用的往複式泥漿泵,俗稱鑽井的“心髒”,它的首要功能是向井下循環輸送鑽井泥漿,將鑽井過程中鑽頭破碎的岩屑從井底攜帶出來並為井下動力動力鑽具提供動力。泵的出口流量是影響鑽井效率的一個首要參數,也是最優化鑽井工藝中必須優選的參數,泵的出口出壓力很高(一般在20—25MPa),且輸送含砂量較高的泥漿,采用普通的流量計對其流量進行直接計量存在兩個題目;一是高壓密封題目,二是泥漿得沉積和堵塞題目。是以直接計量較為困難。

根據往複泵的工作道理,其在單位時間內輸送的液體體積(既泵的理論均勻流量Q理)與泵的活塞截麵積S ..活塞行程長度1,和活塞每分種在缸套種往複的次數(稱作泵的衝數或泵數)n有關。S和I是泵的結構參數,對於給定的泵是確定不變的量,是以,若能丈量出泵的衝數n 。就可計算出泵的出口流量。

主題詞 流量丈量 泥漿流量 往複泵 間接丈量

1. 泵衝數的丈量由於往複式泵的衝數與其驅動軸的轉速成正比 ,是以可通過丈量其驅動軸的轉速換算出泵衝數, 1.1轉速傳感器的工作道理泵驅動軸的轉速采用霍爾轉速傳感器丈量,圖1和圖2分別為霍爾轉速傳感器的結構道理和接線圖。

傳感器的定子上有2個互相垂直的饒組A和B,在繞組的中間線上粘有霍爾片Ha和Hb,轉子為永久磁鋼,霍爾元件Ha和Hb的激勵電機分別與繞組A和B相連 ,它們的霍爾電極串聯後作為傳感器的輸出。 下麵推導傳感器輸出的霍爾電動勢的表達式。當永磁轉子轉動時,在轉子和定子的氣隙中變形成隨時間按正弦規律變化的交便磁場,設穿過霍爾元件Ha的磁通密度Bh 為

由於繞組A在空間上帶後 Ha90º,故繞組A處的磁通密度Ba 為該交變磁場將在繞組 A中感應出交變電動勢Ea由楞次定律而Ea在Ha中將產生交變激勵電源;

由於霍爾元件H a本身也處於磁場中,其霍爾電極上將產生霍爾電動勢;

式中;L1為繞組A的電感;R1 為繞組A和霍爾元件Ha 構成的回路等效電阻;K1為霍爾元件的靈敏度 ,它是與霍爾元件的材料及結構有關的參數。類似地,由於霍爾元件Hb 所出得空間位置超前Ha90º,而繞組B又超前Hb90º,同理可推出Hb產生的霍爾電動勢Ehb為

故傳感器總的輸出電動勢為

它與被測轉速成正比。 1.2轉速傳感器的現場安裝為了用轉速傳感器丈量出泵驅動軸的轉速,可在泵驅動軸上裝上皮帶輪或鏈輪來驅動轉速傳感器的轉子轉動 ,這類安裝方式既簡便易行,又不影響泵的正常工作 。 2. 泵出口流量的計算 測出泵的衝數n 後,既可根據往複泵的結構和感化方式計算其出口的理論均勻流量Q理 。對於單缸單感化泵,理論均勻流量為

Q理 = Sln (m3/min )= Sln/60(m3/s )

式中;S為泵的 活塞麵積;l為活塞行程長度。 對於多缸單感化泵,設缸數位M,則其理論均勻流量為

Q理 = MSln (m3/min )

對於多缸雙感化泵,活塞往複一次,各液缸輸送液體兩次,體積為(2S-S' )式中S'為活塞杆截麵積,則M各缸的理論均勻流量為

Q理=M(2S-S')ln (m3/min )

在實際丈量中發現,往複式泥漿泵工作時,由於吸進閥和排除閥封閉的不及時 ,泵閥,活塞和其他蜜封出有高壓液體陋失;泵缸中或液體內含有氣體等啟事,使泵的實際均勻流量Q要低於理論均勻流量,既Q = aQ理a的大小視泵的工作情況,一般取 0.85-0.95。 3. 結束語 本文提出的通過丈量泵的衝數來間接丈量泵的出口流量的方法,簡單易行,避免了直接丈量中傳感器承受高壓和液體腐蝕的題目,且拆裝方便,易行維護,實際丈量中發現,當泵的布滿度不高或不恒定是 ,此法的丈量誤差將增大,是以 ,當對丈量精確要求高時,則應考率采用其他非接觸式丈量方法。

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