[摘要]
渦(wo)輪流量計
是固井(jǐng)作業中不可缺少(shao)的工具,由于使用(yòng)過程的不可見性(xìng),往往會出現很多(duō)問題。針對渦輪流(liu)量計在固井作業(ye)中♻️出現的問題進(jìn)行總結分析，并對(duì)渦輪變送💃🏻器在使(shi)🙇🏻用過程中出現🈲的(de)特殊響聲做了細(xì)緻研究,最終找到(dào)了問題的症結所(suǒ)在,提出針對性的(de)改進措施😍,爲儀器(qi)的現場使用和後(hou)👈期維護提供👄建設(shè)性意見,有🔴效保障(zhang)了儀器在固井作(zuò)業過程中的良好(hǎo)表現。
1概述
渦輪流(liú)量計是固井作業(yè)中技術人員的“耳(ěr)目”,爲判斷井下、地(di)面施工情況提供(gòng)科學依據。根據它(tā)可以🔞确定注水💋泥(ni)漿👄量和頂替鑽井(jing)液排量,起到預防(fáng)憋💋泵、保障🌈安全和(hé)提高頂替效率的(de)作用。在注水泥漿(jiāng)過程中,渦輪流量(liang)計能測定出注水(shuǐ)泥漿的瞬時排量(liang)和累計總量,可以(yǐ)有效防止水泥返(fan)高不足的情🈲況發(fa)生。在頂替鑽井液(ye)的過程中,它能測(cè)定出項替鑽井液(ye)的瞬時排量和累(lèi)☔計總量,可以防止(zhǐ)留水泥塞🈚事故發(fā)生印。
渦輪流量計(jì)由渦輪變送器和(he)二次儀表組成,當(dang)被測液體經⛱️過渦(wō)輪變送器時,渦輪(lun)變送器内的葉輪(lun)借助液體的動💚能(neng)旋轉2)。此時，葉輪葉(ye)片使檢出裝置中(zhōng)的磁路磁阻♻️發生(sheng)周期性變化,在檢(jiǎn)🈚出線圈兩端感應(ying)出頻率與流量成(cheng)正比的電脈沖信(xìn)号,經放大器放大(dà)後通🐉過數據線傳(chuan)輸給二次儀表。
2
.儀(yi)器常見故障分析(xi)與解決方法
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故障(zhang)現象
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可能原因
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解(jiě)決辦法
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打開開關(guān)後儀器無反應
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(1)儀(yi)器沒電或保險絲(sī)熔斷
(2)儀器自身有(yǒu)問題
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(1)接通電源或(huò)更換保險絲
(2)檢修(xiū)儀器
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顯示儀表對(dui)校驗”信号有顯示(shì)但對流量信号無(wú)顯示
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(1)放大器與放(fang)大器座接觸不好(hǎo),或者放大器的磁(ci)頭磁性弱
(2)放大器(qi)有故障或損壞
(3)信(xìn)号線插頭與放大(dà)器接觸不好或者(zhě)信号線插頭不幹(gan)淨
(4)信号傳輸線開(kai)路或短路
(5)葉輪被(bei)雜物卡住或葉輪(lún)偏離水平中心線(xiàn).無法轉動
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(1)重新插(cha)好放大器，并且擦(cā)拭幹淨
(2)更換放大(dà)器
(3)将信号線插頭(tóu)仔細擦拭幹淨
(4)維(wei)修或更換信号傳(chuan)輸線
(5)更換渦輪變(biàn)送器
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儀器顯示數(shu)值不穩:計量不正(zheng)确,偏差大
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(1)實際流(liu)量超出儀表的計(jì)量範圍或流量不(bu)穩定
(2)儀表系數K設(she)置有誤
(3)葉輪挂上(shàng)纖維等雜質
(4)泥漿(jiang)内有氣泡存在
(5)渦(wo)輪變送器旁有較(jiao)強的電磁場幹擾(rǎo)
(6)渦輪變送器導向(xiàng)架及軸嚴重磨損(sun),或者橡膠軸承破(pò)裂㊙️無法支撐軸在(zai)水平線上轉動!
(7)渦(wo)輪變送器電纜屏(píng)蔽層或其他接地(di)導線與線路地線(xiàn)🥵斷開⭐或接觸不良(liáng)
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(1)使被測流量與渦(wō)輪變送器的測量(liang)範圍相适應，并穩(wen)定流量
(2)使系數K設(shè)置正确
(3)清洗渦輪(lun)變送器
(4)待穩定後(hou)取測量值
(5)盡量遠(yuǎn)離千擾源或采取(qǔ)屏蔽措施
(6)更換“導(dǎo)向架”或“葉輪軸"“橡(xiàng)膠軸承"
(7)接好信号(hao)線,或者更換信号(hào)線
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3渦輪流量計使(shi)用時出現的異常(cháng)響聲分析
由于渦(wō)輪變送器使用時(shí)葉輪在不鏽鋼殼(ké)體内部做高速旋(xuan)轉💞，隻能從排量的(de)變化以及産生的(de)響聲🔞判斷其是否(fǒu)正💛常工作，而響聲(sheng)産生的原因主要(yào)有以下幾點:一是(shì)前導向架未固定(dìng)住;二是橡膠軸承(cheng)變形或破裂;三是(shi)軸🔞與鋼珠彈子的(de)間隙不合适[5)。
3.1前導(dǎo)向架未固定
前導(dǎo)向架的側棱與殼(ké)體内壁存在細微(wei)的間隙，如果前導(dǎo)向架的三角爪與(yǔ)台階面存在細微(wei)間隙，在🏃♀️泥漿的沖(chong)⛷️擊下三角爪便會(huì)撞擊台階面，此時(shi)響聲中能聽出在(zai)前台階面👉有輕微(wei)的撞擊聲和刮擦(ca)聲🏃🏻。
三角爪撞擊台(tái)階面一段時間後(hòu)，使三角爪邊緣呈(chéng)斜坡型，壓環失去(qu)固定前導向架的(de)作用，前導向架🏃🏻♂️便(bian)在✍️台階面上🔞來回(hui)撞擊摩擦台階面(miàn),使台階面出現凹(ao)槽，此時在殼體前(qian)部分會聽到連續(xu)刺耳的響聲。
3.2橡膠(jiao)軸承變形或破裂(lie)
當前導向架未固(gu)定住或軸太短時(shi)，葉輪在泥漿沖擊(jī)🏒力的作👉用下偏離(lí)水平線旋轉，導緻(zhì)支撐軸的橡膠軸(zhóu)🐪承受👣力不平衡。鑒(jian)于泥漿的溫度很(hen)高，在不平衡應力(li)長時間作用下，橡(xiàng)膠軸承很容易變(biàn)形甚至破裂。而葉(ye)輪邊緣與♌渦輪變(biàn)送器殼體之間的(de)間隙🌂很小，其内壁(bi)相互刮擦,使❌葉輪(lún)邊緣嚴重磨損，此(cǐ)時♊在安置放大器(qì)處能聽到連續⛷️的(de)刺耳響聲,在變送(sòng)器殼體内壁能清(qing)晰的看到刮痕。
正(zheng)常磨損的橡膠軸(zhou)承的中心孔很均(jun)勻，呈比較規則的(de)圓🔞,僅直✔️徑比新的(de)大。當軸輕微偏離(lí)水平線旋轉時就(jiu)會在軸承的某方(fang)向上留下擠壓的(de)痕迹;若是軸嚴重(zhong)偏離水平線旋轉(zhuan)，橡膠軸承✊承受的(de)應力過大就會🧑🏾🤝🧑🏼導(dao)緻其破裂，使得軸(zhóu)失去水平支撐，與(yu)前後導向架還有(you)不鏽鋼殼體内壁(bi)直接接觸，葉輪、軸(zhou)和導向架内壁的(de)嚴重磨損(圖🈲12),産生(shēng)連續的刺耳響聲(sheng)。
由圖1可看出非正(zheng)常磨損的導向架(jia)與新導向架内壁(bì)的差異。這🔴是軸偏(pian)離水平線與導向(xiàng)架直接作用的結(jié)果;由圖2可⭐看出⛱️軸(zhóu)的磨損情況，正常(cháng)磨損的軸🥰其前後(hòu)端大小變化不大(dà)，隻是長短有變化(huà)，而非正常磨損的(de)軸因過度磨損而(ér)呈現錐形。
渦輪變(bian)送器是由軸高速(su)旋轉切割磁感線(xiàn)産生感應電流，所(suǒ)🚶♀️以保證軸在任何(he)時候都能平穩地(di)旋轉至關重要。在(zai)調節軸與鋼㊙️珠彈(dàn)子之間的間隙時(shí),盡量使軸與彈子(zi)的間隙在1~2mm。若間隙(xì)太小，軸旋轉的阻(zǔ)力大,不能正确測(cè)量小排量時🔞的流(liú)量;若間隙太大，當(dāng)排量變化時，軸不(bú)能保🤟持在水平位(wèi)⭕置旋轉，導緻橡膠(jiao)軸承變👨❤️👨形甚至破(po)裂，葉輪容易刮擦(ca)不鏽鋼殼體内壁(bì)産生異常響聲。
在(zai)放置前後鋼珠彈(dàn)子時有技巧，技巧(qiao)在于大彈子🏃🏻♂️放在(zai)前導🐕向架裏，小彈(dan)子放在後導向架(jià)裏。在測排量時，由(yóu)于排量從小到穩(wěn)定有個過程,葉輪(lun)和軸會受到朝斜(xie)上方🚶和向前的推(tui)力,此時後導向架(jià)裏的橡膠軸承通(tong)過自身變形釋放(fàng)軸受到向👌上的力(li)。若是後導向架裏(li)的鋼珠彈👈子太大(da)，軸插入橡膠軸承(chéng)🥰中心孔的長度太(tai)短，橡膠軸承容易(yì)變形破裂。另方面(miàn),彈子太大會造成(chéng)旋轉困難，軸長時(shi)間作用在鋼珠彈(dàn)子的同-部位,那🎯麽(me)久而久之軸就⭕會(hui)在鋼珠彈子上形(xíng)成一個凹槽。
4改進(jin)方法
綜上所述，當(dāng)放置前導向架的(de)台階面凹凸不平(píng)時會💋産生較大異(yì)響，并對渦輪變送(song)器的正常工作産(chan)生很大影響。
當前(qián)台階面出現凹槽(cáo)時,常用的方法是(shì)用銑刀将♌凹凸不(bú)㊙️平的台階面銑平(píng)整，由于導向架的(de)内徑、軸的長度、壓(yā)🌈環的高度限制🤞了(le)鋼珠彈子的直徑(jìng)，用該☀️方法在調整(zheng)軸與鋼珠♍彈子的(de)間隙時不好調整(zhěng)。
另有兩種方法可(kě)供參考,第-種方法(fǎ)是用焊條點焊,将(jiāng)不平的🌐台🎯階面焊(han)平。此方法除了技(ji)術上的困難外，即(ji)使焊平了,在泥漿(jiang)高速的沖擊下很(hěn)快也會變💯得凹凸(tu)⛱️不平,不能長期使(shi)用。
第二種方法是(shì)改變渦輪流量計(jì)殼體的自身結構(gou)📞(圖3)。
圖3(b)是(shi)構想中的殼體,最(zui)大的差别是安置(zhi)放大器座♈的位置(zhi)與現用殼體的相(xiàng)比它們不在同一(yi)圓周上🌈，而是在同(tong)一條直線上，隻要(yào)在現有的殼體上(shàng)照圖3(b)所示位置裝(zhuang)上☎️-個放大器座後(hou)就可以使用。這樣(yang)做的原因是因爲(wèi)後導向架始終受(shòu)到一個🔴向前的作(zuo)用力,當排量變化(huà)時，後導向架的3個(gè)側棱起到支撐🤟作(zuò)用,由于其側棱與(yu)渦輪變送器殼體(ti)内壁的間隙很小(xiǎo),所以在替漿的過(guo)程✏️中保證了❗軸不(bú)會因爲排量📱的不(bú)穩定而偏離水平(ping)線旋轉。這樣将報(bào)廢的殼體重新利(lì)用,節約了成本,并(bing)保證了計量的正(zheng)确性。
5對比驗證
除(chu)前導向支架外，還(hái)對後導向架的不(bu)平穩是否會對渦(wo)⭐輪流⛱️量計的正确(què)性産生影響進行(hang)了對比驗證。将一(yī)個後台✏️階面不平(píng)整的殼體與後台(tai)階面平🆚整的殼體(ti)相連接,應用于坨(tuo)128-斜74井,該井設計3008m,除(chu)去壓塞液2.0m³,替漿量(liàng)爲34.5m³。在測📐完排量、設(she)定好這兩個殼體(tǐ)系數後,記錄了替(tì)漿時兩個殼體的(de)每分鍾顯示數值(zhí)和最終數值(表2)。通(tōng)過試驗對比瞬時(shi)排量和總排量,可(kě)以發現當安置🥵後(hòu)導向架的台階面(mian)不平整時,二次儀(yí)表上顯示的數據(ju)依然能保持穩定(ding),波動小，且⭐其累計(jì)總量和完好的渦(wo)輪變送器相比兩(liǎng)者的誤差不超過(guo)1%,這點差距完全可(ke)以通過精心保養(yang)和調🎯整系數來彌(mi)補。因此在正常💚情(qíng)況下,安置後導向(xiang)架的台階面不平(píng)整時,渦輪變送⛱️器(qì)仍能達到固井時(shi)㊙️對流量計精度的(de)要求。
6結論
(1)安置前(qián)導向架的台階面(mian)是否平整直接影(yǐng)響渦輪變送器的(de)正常工作,導緻一(yī)系列的問題出現(xian)。
(2)驗證了當安置後(hou)導向架的台階面(mian)不平整時,渦輪變(biàn)送器仍然能正常(cháng)工作,不會出現特(te)殊響聲。
(3)通過前面(miàn)的故障與異響分(fen)析,以及對比驗證(zheng)數據,找到了症結(jie)所在。爲了使流量(liang)計能夠良好地服(fú)務于固井作業施(shī)工，根據分析結論(lùn)與改進措施，已經(jing)完成了部分流量(liàng)計的升級改造,并(bing)在現場試驗與應(yīng)用過程中取得了(le)良好的效果。
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