摘要 提出一種通過測量泵的沖數(shù)來間接測量泵的出口流量的方法,具體介紹了利用轉速傳感器測量泵沖�(shù)的原�,給出了泵出口流量的計算式�
鉆井用的往復式泥漿�,俗稱鉆井的“心臟”,它的主要功能是向井下循�(huán)輸送鉆井泥漿,將鉆井過程中鉆頭破碎的巖屑從井底攜帶出來并為井下動力動力鉆具提供動力。泵的出口流量是影響鉆井效率的一個重要參�(shù),也是最�(yōu)化鉆井工藝中必須�(yōu)選的參數(shù),泵的出口出壓力很高(一般在20—25MPa),且輸送含砂量較高的泥�,采用普通的流量計對其流量進行直接計量存在兩個問�;一是高壓密封問�,二是泥漿得沉積和堵塞問題。因此直接計量較為困��
根據(jù)往復泵的工作原理,其在單位時間內輸送的液體體積(既泵的理論平均流量Q�)與泵的活塞截面積S ..活塞行程長度1,以及活塞每分種在缸套種往復的次數(shù)(稱作泵的沖數(shù)或泵�(shù))n有關。S和I是泵的結構參�(shù),對于給定的泵是確定不變的量,因此,若能測量出泵的沖�(shù)n 。就可計算出泵的出口流量�
主題� 流量測量 泥漿流量 往復泵 間接測量
1. 泵沖�(shù)的測�
由于往復式泵的沖數(shù)與其驅動軸的轉速成正比,因此可通過測量其驅動軸的轉速換算出泵沖�(shù)�
1.1轉速傳感器的工作原�
泵驅動軸的轉速采用霍爾轉速傳感器測量,圖1和圖2分別為霍爾轉速傳感器的結構原理和接線��
傳感器的定子上有2個互相垂直的饒組A和B,在繞組的中心線上粘有霍爾片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�,它們的霍爾電極串聯(lián)后作為傳感器的輸出�
下面推導傳感器輸出的霍爾電動勢的表達�。當永磁轉子轉動�,在轉子和定子的氣隙中變形成隨時間按正弦�(guī)律變化的交便磁場,設穿過霍爾元件Ha的磁通密度Bh �
因為繞組A在空間上帶后 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�;
由于霍爾元件H a本身也處于磁場中,其霍爾電極上將產生霍爾電動�;
式中;L1為繞組A的電�;R1 為繞組A和霍爾元件Ha 組成的回路等效電�;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(shù)�
類似�,由于霍爾元件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�
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(xiàn)場安�
為了用轉速傳感器測量出泵驅動軸的轉�,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�,這種安裝方式既簡便易�,又不影響泵的正常工��
往復式泥漿泵出口流量測量方�
2. 泵出口流量的計算
測出泵的沖數(shù)n �,既可根�(jù)往復泵的結構和作用方式計算其出口的理論平均流量Q� �
對于單缸單作用泵,理論平均流量為
Q� = Sln (m3/min )= Sln/60(m3/s )
式中;S為泵� 活塞面積;l為活塞行程長度�
對于多缸單作用泵,設缸數(shù)位M,則其理論平均流量為
Q� = MSln (m3/min )
對于多缸雙作用泵,活塞往復一次,各液缸輸送液體兩�,體積為(2S-S" )式中S"為活塞桿截面�,則M各缸的理論平均流量為
Q�=M(2S-S")ln (m3/min )
在實際測量中�(fā)�(xiàn),往復式泥漿泵工作時,由于吸入閥和排除閥關閉的不及時,泵閥,活塞和其他蜜封出有高壓液體陋�;泵缸中或液體內含有氣體等原因,使泵的實際平均流量Q要低于理論平均流�,既
Q = aQ�
a的大小視泵的工作情況,一般取 0.85-0.95�
3. 結束�
本文提出的通過測量泵的沖數(shù)來間接測量泵的出口流量的方法,簡單易行,避免了直接測量中傳感器承受高壓和液體腐蝕的問�,且拆裝方便,易行維�,實際測量中�(fā)�(xiàn),當泵的充滿度不高或不恒定是,此法的測量誤差將增�,因�,當對測量精確要求高時,則應考率采用其他非接觸式測量方法 � |