流变测试-青岛新领六速旋转粘度计说明书.doc

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1、青岛新领机电科技有限公司 一、概述六速旋转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。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、仪器的主要技术参数主要技术参数序号名 称技 术 指 标1电 源220V5% 50Hz2.电机功率7.5W/15W3电机转速750/1500 r/min4变速范围3、6

2、、100、200、300、600r/min5速 梯5、10、170、340、511、1022 S-16.测量精度125 mPas1 mPa.s（牛顿流体）25 mPas以上 4% （牛顿流体）7粘度测量范围牛顿流体： 1300mPa.s (F1测量组件)160mPa.s (F0.2测量组件)非牛顿流体：1150 mPa.s (F1测量组件)130 mPa.s (F0.2测量组件)剪切应力： 0153.3Pa (F1测量组件)030.7Pa (F0.2测量组件) (图一) 四种流型示意图四、仪器的结构与工作原理 1、动力部分：双速同步电机 转速：750/1500r/min、 型号90TZ5H3

3、电机功率：7.5W/15W、电源：220V10% 50Hz2、变速部分：（图二）可变六速：3、6、100、200、300、600r/min 速 梯：5、10、170、340、511、1022 S-1电机通过传动齿轮（1）、（2）、（3）经弹性连接传至齿轮（6）、 （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

4、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1000085100009616102规格51136155617615329数量2512（表二）齿轮表序号模数Mn齿数Z旋向10.53020右20.59020左30.57520右40.51745左50.51745左60.53330左70.56630右80.56630左90.59930右100.5100325右110.57330左120.57330右130.51325右 3、测量部件：见（图四）、（表三）序号零件编号名 称数量1N60102-00弹簧组件12N60303-00刻度盘组件13N60303

5、-01内筒轴14N60304-08外转筒15N60301-00内筒1（表三）测量部件零件表由扭力弹簧组件、刻度盘组件、内外筒组成。内筒与轴锥度配合，外转筒与转筒之间由螺纹连接。（图四）测量部件结构图4、支架部件：见（图五）、（表四）采用托架升降被测容器，操作灵活方便。 （ 图五）支架部分结构图（表四）支架部件零件表： 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1N60305-01量杯41N60203-08变速轴垫片2N60304-08外转筒42N60203-07变速环3N60301-01内筒43GB276-

6、82轴承 D164N60303-01内筒轴44N60101-08传动短轴5N60304-06卡圈45N60203-13扭簧6GB893.3-86弹簧挡圈46N660203-15蜗轮7N60304-03转筒47GB73-85紧定螺钉8N60304-05轴内套48N60205-01主动齿轮（2）9N60304-05轴承盖49N60203-16变速齿轮10GB276-82轴承D100008550N60205-02主动齿轮（1）11GB276-82轴承 10251N60205-03主动齿轮（3）12N60201-01齿轮箱体52N60204-01蜗杆13N60304-02轴套53N60204-05蜗杆

7、座14N60304-14传动齿轮54GB276-82轴承D100009615N60304-01轴盘55N60204-04斜齿轮16N60303-03刻度盘座56GB276-82轴承D100009617N60302-01下簧座57N60101-07连接套18GB73-85紧定螺钉58N60103-06定位套19N60302-02弹簧59N60103-05外套管20N60303-06刻度盘60RVV300/500V电源线21N60202-04指针61X2电源插头10A22N60202-02齿轮箱盖62X1电源插座10A23N60202-05放大镜63FU容断器 250V 2A24N60202-03

8、弹簧座649TZ5H3-2双速电机25N60202-07调整环65N60102-01底座盖26N60302-04扭结66N60400-10橡胶脚27N60303-02夹紧环67N60101-09底座28N60202-06护罩68N60101-01主动齿轮29N60302-05上簧座69KN1-203三位开关3A250V30N60203-06紧定螺钉70GB276-82轴承D100009631N60203-11变速齿轮（10）71N60101-02过渡齿轮32N60203-05变速齿轮（12）72N60101-06传动长轴33N60203-10变速转盘73N60101-03底传动齿轮34N602

9、03-03拉杆74GB276-82轴承D100009635N60203-02拉杆头75GB70-85螺拴36N60203-04变速轴76C电容 6F37GB73-85紧定螺钉77N60103-07支架38N60202-01变速轴套78N60103-04星形手轮39N60203-07轴套79N60103-01托板40GB308-64滚珠380220V AC 5A继电器81N60400-07铭牌6、变速齿轮结构图：（图七）变速齿轮结构图注：序号所对应零件与（表五）相附7、蜗杆组件结构图：（图八）蜗杆组件结构图注：序号所对应零件与（表五）相附8、连接套组件结构图： （图九）连接套组件结构图注：序号所

10、对应零件与（表五）相附9、底传动组件结构图： （图十）底传动组件结构图注：序号所对应零件与（表五）相附10、转筒组件结构图： （图十一）转筒组件结构图注：序号所对应零件与（表五）相附11、电器原理图：（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。通过变速传动外转筒以恒速旋转，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

11、粘度的测量转为内筒转角的测量。反映在刻度盘的表针读数，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（图十三）。 卸外转筒装外转筒（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）。（图十四）操作示意图5、仪器转动时，轻轻拉动变速拉杆的红色手柄，根据标示变换所需要的转速。见（图十五）。（图十五）操作示意图6、按（图十五）将仪器

12、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。7、以300r/min转动，检查刻度盘指针零位是否摆动，如指针不在零位，应参照第二节仪器校验的第五项“空载零位校验”进行校验。8、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。见（图十六）。（图十六）操作示意图9、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。10、样品的粘度、切应力等测试和数据计算参

13、照“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12年内定期校验，校验方法参照第二节“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。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：（图十七）取下护

14、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（内筒与内筒轴锥度配合），装上内筒。（图十八）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23圈，通过专用扭簧测力架，使丝线的另一端系挂钩。见（图十八）挂570g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

15、。见（图十九）（表六）（表七）序号名称及规格数量1粘度计扭簧12粘度计内筒轴13测力计滑轮固定架14尼龙线15测力计滑轮16砝码17粘度计内筒1 （表六）测试工作结构明细表 （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砝 码（克）允许转动范围（格）实 测（格）砝 码（克）允许转动范围（格）实 测（格）121.5522.21 8172.45177.70243.1144.42 9194.00199.90364.6666.63 10215.57222.13486.2388.85 11237.12244.305107.78111.0612258.68266.566129.3413

16、3.2813280.23288.777150.89155.4914301.80310.99 （表七B）F1扭力弹簧刚度线性测试表砝 码（克）允许转动范围（格）实 测（格）砝 码（克）允许转动范围（格）实 测（格）521.5522.21 40172.45177.701043.1144.42 45194.00199.901564.6666.63 50215.57222.132086.2388.85 55237.12244.3025107.78111.0660258.68266.5630129.34133.2865280.23288.7735150.89155.4970301.80310.99其原理

17、：根据虎克定律 = 度G：砝码重量（克） r：内筒半径（r=1.7245厘米）：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（图十七）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

18、，可进行粘度测试。注意：仪器应在室温205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205。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200.2。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200.2，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，分别记录刻度盘读数，在相同条件下连续测定三次读

19、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125mPas误差为1mPas；25 mPas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，刻度盘指针零位摆动不得大于0.5格。如指针零位摆动偏大，参照（图十七）应取下护罩（6），旋松螺钉（5），手捏调整环（8），调整零位。拧紧松开的螺钉，按上护罩。 （三）、数据测试及计算：将室温调整在205，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 = 0.5111、牛顿液体绝

20、对粘度测试：将仪器转速调整300r/min，等到刻度盘上的读数恒定，其读数为绝对粘度值。=300r/min （读数） mPas2、塑性流体粘度测试：仪器转速调整为600r/min，待刻度盘上的读数恒定其读数的1/2为视粘度值。将仪器转速调整为300r/min，待刻度盘上的读数恒定其读数与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： 视 = 600 r/min (读数) mPas 塑性粘度： 塑 = 600 r/min (读数) 300r/min（读数）mPas

21、动 切 力： 0 = 0.511（300r/min 读数 塑）Pa静 切 力：初 = 0.5113r/min (读数) Pa (静置1分钟)终 = 0.5113r/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： = k ()n lg= lg k+ n lgn：流行指数。 其值在01之间 k：稠度系数。 (无因次)流性指数 n = 3.32 lg511n0.511300r/min（读数）稠度系数 k = Pas n六、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

22、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705g。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

23、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。七、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。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（65）（图六），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

24、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”。5300r/min、600 r/min转速误差大。弹性连接套（57）滑动。（图六）按（图六）所示，打开齿轮箱盖（22）和底座板（65）松开螺钉取下齿轮（73）、（48），从底座（67）处拧松两支架（77）的螺栓（75），取出传动轴（72），拧紧弹性铰链套（57）上紧定螺钉。如弹性铰链套（57）损坏应更换弹性铰链套（57）。6刻度盘不转动。轴承D85（10）锈蚀。按（图六）所示取下护罩（27），松开紧定螺钉（30）（18），将扭力弹簧（19）和齿轮箱盖（22）拿出，卸下外转筒（2）、内筒（3）、卡圈（5）、轴承盖（9）轴用弹性挡圈（6），从上部拿出刻度盘和内筒轴，更换轴承（10）7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。维修方法参照上面第6条进行，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、随机配件、工具、主要零部件及技术文件一览表（一）、主要零部件（二）、随机配件、工具：序号名称及规格单位数量备 注1电源线套12钻井液杯只13内六角扳手只145（三）、技术文件：序号名称及规格单位数量备 注1使用说明书份12合格证份13装箱单份1- - 25 - -