[摘要(yào)]渦輪流量計 是(shi)固井作業中不(bú)可缺少的工具(jù),由于使用過程(chéng)的💃🏻不可見性,往(wang)往會出現很多(duō)問題。針對渦輪(lún)流量計🧡在固井(jǐng)作業中出現的(de)問🎯題進行總結(jié)分析，并對渦輪(lun)變送器在使用(yong)過程中出現的(de)特殊響聲做了(le)細緻研究,最🏃終(zhōng)找到了問題的(de)症結所在,提☀️出(chu)針對性的改進(jin)措施,爲儀器的(de)現場使用和後(hou)期維護提供建(jian)設性意見,有效(xiào)保障了儀器在(zài)固井作業過程(chéng)中的良好表🌏現(xiàn)。
1概述
　　渦輪流量(liang)計是固井作業(yè)中技術人員的(de)“耳目”,爲判斷井(jing)下、地面施工情(qíng)況提供科學依(yī)據。根據它可以(yǐ)确定注水泥漿(jiang)量和頂替鑽井(jing)液排量,起到預(yu)防憋泵、保障👣安(an)全和提高頂替(ti)效率🔞的作用。在(zài)注水泥漿過程(chéng)中,渦♻️輪流量計(jì)能測定出注水(shuǐ)泥漿的瞬時排(pái)量和累計總量(liang),可以有效♈防止(zhǐ)水泥返高不足(zu)的情況發生。在(zai)頂替鑽井液的(de)過程中,它能測(ce)定出項替鑽井(jǐng)液的瞬時排♍量(liang)和累✊計總量,可(ke)以防止留水泥(ní)塞事故發生印(yin)。
　　渦輪流量計由(you)渦輪變送器和(he)二次儀表組成(chéng),當被測液體經(jing)過渦輪變送器(qì)時,渦輪變送器(qi)内的葉輪借助(zhu)液體✍️的動能旋(xuan)轉2)。此🤟時，葉輪葉(yè)片使檢出裝置(zhì)中的磁路磁阻(zǔ)🤟發生周期性變(bian)化,在檢💛出線圈(quan)兩端感應出頻(pin)率與流量成正(zheng)比的🐉電脈沖信(xin)号,經放大器放(fang)大後通💜過數據(jù)線傳輸給二次(ci)儀表。
2.儀器常見(jian)故障分析與解(jiě)決方法

故障現(xian)象	可能原因	解(jie)決辦法
打開開(kai)關後儀器無反(fan)應	(1)儀器沒電或(huò)保險絲熔斷 (2)儀(yi)器自身有問題(tí)	(1)接通電源或更(geng)換保險絲 (2)檢修(xiu)儀器
顯示儀表(biao)對校驗”信号有(you)顯示但對流量(liang)信号無顯示	(1)放(fang)大器與放大器(qi)座接觸不好,或(huo)者放大器的磁(ci)頭磁性弱 (2)放大(dà)器有故障或損(sǔn)壞 (3)信号線插頭(tóu)與放大器接觸(chù)不好或者信号(hao)線插頭不♍幹淨(jing)📐 (4)信号傳輸線開(kāi)路或短路 (5)葉輪(lun)被雜物卡住或(huò)葉輪偏離水平(píng)中心線.無法轉(zhuan)動	(1)重新插好放(fàng)大器，并且擦拭(shì)幹淨 (2)更換放大(dà)器 (3)将信号線插(chā)頭仔細擦拭幹(gan)淨 (4)維修或更換(huàn)信号傳輸線 (5)更(gèng)換渦輪變送器(qì)
儀器顯示數值(zhí)不穩:計量不正(zhèng)确,偏差大	(1)實際(jì)流量超出儀表(biǎo)的計量範圍或(huo)流量不穩定 (2)儀(yí)表系數K設置有(yǒu)誤 (3)葉輪挂上纖(xiān)維等雜質 (4)泥漿(jiang)内有氣泡存在(zai) (5)渦輪變送器旁(páng)有較強的電磁(cí)場幹擾 (6)渦輪變(biàn)送器導向架及(ji)軸嚴重磨損,或(huo)者橡膠軸承破(po)裂無法支撐軸(zhou)在水平線上轉(zhuan)動! (7)渦輪變送器(qi)電纜屏蔽層或(huo)其他接地導線(xian)與線路地線斷(duàn)開或❗接觸不良(liáng)	(1)使被測流量與(yǔ)渦輪變送器的(de)測量範圍相适(shì)應，并穩♻️定流量(liàng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼 (2)使系數K設置正(zheng)确 (3)清洗渦輪變(biàn)送器 (4)待穩定後(hou)取測量值 (5)盡量(liàng)遠離千擾源或(huò)采取屏蔽措施(shi) (6)更換“導向架”或(huo)“葉輪軸"“橡膠軸(zhou)承" (7)接好信号線(xian),或者更換信号(hào)線

3渦輪流量計(jì)使用時出現的(de)異常響聲分析(xī)
　　由于渦輪變送(song)器使用時葉輪(lún)在不鏽鋼殼體(ti)内部做高👅速旋(xuán)轉，隻能從排量(liang)的變化以及産(chan)生的響聲判斷(duàn)其是否正常工(gōng)作，而🙇🏻響聲産生(shēng)的原因主要有(you)以下幾點:一是(shi)前導向⛱️架未固(gu)定住;二是橡膠(jiao)軸承變形或破(pò)裂;三是軸與鋼(gāng)珠彈🔅子的間隙(xì)不合适[5)。
3.1前導向(xiang)架未固定
　　前導(dao)向架的側棱與(yǔ)殼體内壁存在(zài)細微的間隙，如(ru)果♈前導向架的(de)三角爪與台階(jiē)面存在細微間(jiān)隙，在泥漿的沖(chòng)擊下✉️三角爪便(biàn)會撞擊台階面(miàn)，此時響聲中能(neng)聽✔️出在前台階(jie)面📱有輕微的撞(zhuàng)擊聲和刮擦聲(sheng)。
　　三角爪撞擊台(tái)階面一段時間(jian)後，使三角爪邊(bian)緣呈斜坡型，壓(ya)環失去固定前(qian)導向架的作用(yòng)，前導向架便在(zài)台階面上來回(hui)撞擊摩擦台階(jie)面,使台階面出(chū)🌂現凹槽，此時在(zai)殼體前部分會(huì)聽到連續刺耳(er)的響聲。
3.2橡膠軸(zhóu)承變形或破裂(lie)
　　當前導向架未(wei)固定住或軸太(tài)短時，葉輪在泥(ni)漿沖擊力的㊙️作(zuò)用♉下偏離水平(píng)線旋轉，導緻支(zhi)撐軸的橡膠軸(zhóu)承受力不平衡(héng)。鑒于泥漿的溫(wēn)度很高，在不平(ping)衡應力長時間(jiān)作用下，橡膠軸(zhou)🏃承很容易變形(xing)甚至破裂。而葉(ye)💛輪邊緣與♊渦輪(lun)變送器殼體之(zhī)間的間隙很小(xiǎo)，其内壁相互刮(guā)擦,使葉輪邊緣(yuan)嚴重磨損，此時(shi)☂️在安置放大器(qì)處能聽到連續(xu)🛀的刺耳響聲,在(zài)變送器殼體内(nèi)🔞壁能清晰的看(kan)到刮痕。
　　正常磨(mó)損的橡膠軸承(chéng)的中心孔很均(jun1)勻，呈比較規則(ze)🐕的圓,僅直徑比(bi)新的大。當軸輕(qīng)微偏離水平線(xian)旋轉時就會在(zài)軸承的某方向(xiang)上留下擠壓的(de)痕迹;若是軸嚴(yán)📧重偏離水平線(xian)旋轉，橡膠軸承(chéng)承受的應力過(guò)大就會導緻其(qí)破裂，使得軸失(shī)去水平🌏支撐，與(yu)前後導向架還(hái)有不鏽鋼殼體(ti)内壁直接接觸(chu)，葉輪、軸🎯和導向(xiang)架内壁的嚴重(zhong)磨損(圖🐅12),産生連(lian)續的刺耳響🧑🏾‍🤝‍🧑🏼聲(sheng)。
 

　　由圖1可看出非(fei)正常磨損的導(dao)向架與新導向(xiang)架内壁👈的👉差異(yì)。這是軸偏離水(shuǐ)平線與導向架(jià)直接作用🌍的結(jié)果;由圖2可🈲看出(chu)軸的磨損情況(kuàng)，正常磨損的軸(zhou)其前後端大小(xiǎo)變化不大，隻是(shì)長短有變化，而(er)非正常磨損的(de)軸因過度磨損(sǔn)而呈現錐形。
 
　　渦(wo)輪變送器是由(yóu)軸高速旋轉切(qiē)割磁感線産生(shēng)感應電☎️流，所以(yi)保證軸在任何(hé)時候都能平穩(wen)地旋轉至關重(zhòng)要。在調節軸與(yǔ)鋼珠彈子之間(jian)的間隙時,盡量(liang)使軸與彈子的(de)間隙⭕在1~2mm。若間隙(xì)太小，軸旋轉的(de)阻🆚力大,不能正(zheng)确測量小排量(liang)時☀️的流量;若間(jiān)隙太大📐，當排量(liàng)變化時，軸不能(neng)保持在水平位(wei)置旋轉，導緻橡(xiang)膠軸承變形甚(shèn)至破裂，葉輪容(rong)易刮擦不鏽鋼(gang)殼體内壁産生(shēng)異常🛀響聲。
　　在放(fàng)置前後鋼珠彈(dan)子時有技巧，技(ji)巧在于大彈子(zi)放在前🔆導向架(jià)裏，小彈子放在(zai)後導向架裏。在(zai)測排🌈量時，由于(yú)💯排量從小到穩(wěn)定有個過程,葉(yè)輪和軸會受到(dao)朝斜上方和向(xiang)前♌的推力,此時(shí)後📐導向架裏的(de)橡膠軸承通過(guò)自身⭕變形釋放(fang)軸受到向上的(de)力。若🌈是後導向(xiang)架裏的鋼珠彈(dan)子太大，軸插入(ru)橡膠軸承中心(xīn)孔的長度太短(duǎn)，橡膠軸承容易(yì)變形破裂。另方(fāng)🔞面,彈子太大會(huì)造☔成旋轉🚶‍♀️困難(nán)，軸長時間作用(yong)在鋼✏️珠彈子的(de)同-部位,那麽久(jiǔ)而久之軸就會(huì)🏃‍♂️在鋼珠彈⭕子上(shàng)形成一個凹槽(cao)。
4改進方法
　　綜上(shang)所述，當放置前(qián)導向架的台階(jie)面凹凸不平時(shi)會産生較大異(yì)響，并對渦輪變(bian)送器的正常工(gong)作産🥰生很大影(ying)響。
　　當前台階面(mian)出現凹槽時,常(chang)用的方法是用(yòng)銑刀将凹🏃‍♂️凸💃不(bú)平的台階面銑(xi)平整，由于導向(xiang)架的内徑、軸的(de)長度、壓環的✊高(gao)度限制了鋼珠(zhū)彈子的直徑，用(yong)該👉方法在調整(zhěng)軸與鋼珠彈子(zi)的間隙時不好(hao)調整。
　　另有兩種(zhǒng)方法可供參考(kao),第-種方法是用(yòng)焊條點焊,将不(bu)平的台階面焊(hàn)平。此方法除了(le)技術上的困難(nán)外，即使焊平了(le),在泥漿高🈲速的(de)沖擊下很快也(yě)會變得凹凸不(bu)平,不能長期使(shi)用。
　　第二種方法(fa)是改變渦輪流(liu)量計殼體的自(zì)身結構(圖3)。
 
　　圖3(b)是構(gòu)想中的殼體,最(zuì)大的差别是安(ān)置放大器座的(de)位置與現用殼(ké)體的相比它們(men)不在同一圓周(zhōu)上，而是在同🔞一(yi)條直線🤞上，隻要(yào)在現有的殼體(tǐ)上照圖3(b)所示位(wei)置裝上-個放大(da)🌈器座後就可以(yǐ)使用。這樣做的(de)原因是因爲後(hou)導向架始終受(shou)到一個向前的(de)作用力,當排量(liàng)變化時，後導向(xiàng)架的3個側棱起(qi)到支撐作用,由(you)于其🔴側棱與渦(wo)輪變送器殼體(tǐ)内壁的🏃‍♀️間隙很(hen)小,所以在替漿(jiāng)的過程中保證(zheng)了軸不會因爲(wei)排量的不穩定(dìng)而偏離水平線(xian)旋轉。這樣将報(bào)廢的殼體重新(xīn)利用,節約了成(chéng)本,并保證了計(ji)量的正确性。
5對(dui)比驗證
　　除前導(dǎo)向支架外，還對(dui)後導向架的不(bu)平穩是否會對(dui)渦輪流量計的(de)正确性産生影(ying)響進行了對比(bǐ)驗證。将一個💜後(hòu)台階面不平整(zhěng)的殼體與後台(tai)階面平整的殼(ké)體相連接,應用(yong)于坨128-斜🥰74井,該井(jǐng)設計3008m,除去壓塞(sāi)液2.0m³,替漿量爲34.5m³。在(zài)測完排量、設定(ding)好這兩個殼體(ti)系數後,記錄了(le)替漿時兩個殼(ké)體的每分鍾顯(xiǎn)示數值💃🏻和最終(zhong)數值(表❤️2)。通過試(shi)驗對比瞬時排(pai)量和總🔞排量🈚,可(kě)以發現當安置(zhi)✊後導向架的台(tái)階面不平整時(shi),二次儀表上顯(xian)示的數據依然(rán)能保持穩定,波(bo)動小，且其累計(ji)總量和完好的(de)渦輪變送器相(xiàng)比兩者的誤差(cha)不超過1%,這點差(chà)距完全可以通(tong)過精心保養和(he)調🈲整系數來彌(mí)⭕補。因此在正常(cháng)情況下,安置後(hòu)導向架的台階(jiē)面不平整時,渦(wo)輪👅變送👉器仍能(neng)達到固井時🙇🏻對(dui)流量計精度的(de)要求。
 
6結論
(1)安置(zhi)前導向架的台(tai)階面是否平整(zheng)直接影響渦輪(lún)變送💚器的🌂正常(chang)工作,導緻一系(xì)列的問題出現(xiàn)。
(2)驗證了當安置(zhi)後導向架的台(tái)階面不平整時(shí),渦輪變送器仍(réng)然🔴能正常工作(zuo),不會出現特殊(shū)響聲。
(3)通過前面(miàn)的故障與異響(xiǎng)分析,以及對比(bǐ)驗證數據,找到(dao)了症結所在。爲(wèi)了使流量計能(neng)夠良好地服務(wù)于固井作業施(shī)工，根據分析結(jie)論與改進措施(shi)，已經完成了部(bù)分流量計的升(sheng)級改造,并在現(xiàn)場試驗與應用(yong)過程中取得了(le)良好的效果。

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