[摘要]渦(wo)輪流量計(ji) 是固井作(zuo)業中不可(ke)缺少的工(gong)具,由于使(shi)用過程的(de)不可見性(xing)❗,往💜往會出(chu)現很多問(wen)題。針對渦(wo)輪流量計(ji)💘在固井作(zuo)業中出現(xian)的問🤩題進(jin)行總結分(fen)析，并對渦(wo)輪變送器(qi)在使用過(guo)程中出現(xian)的特殊響(xiang)聲做了細(xi)緻研究,最(zui)終找到了(le)問題的症(zheng)結所在,提(ti)💋出針對性(xing)的改進措(cuo)施🚶,爲儀器(qi)的現場使(shi)用和後期(qi)維護提供(gong)🤩建設性意(yi)見🈲,有效保(bao)障了儀器(qi)在固井作(zuo)業過✔️程中(zhong)的良好表(biao)現。
1概述
　　渦(wo)輪流量計(ji)是固井作(zuo)業中技術(shu)人員的“耳(er)目”,爲判斷(duan)🏃🏻‍♂️井下、地面(mian)施工情況(kuang)提供科學(xue)依據。根據(ju)它可以⭕确(que)定🔴注水泥(ni)漿量和頂(ding)替鑽井液(ye)排量,起到(dao)預防憋泵(beng)、保障安全(quan)和🈲提高頂(ding)替效率🍓的(de)作用。在注(zhu)水泥漿過(guo)程中,渦🏃🏻‍♂️輪(lun)流量計🐕能(neng)測定出注(zhu)水泥漿🐕的(de)瞬時排量(liang)和累計總(zong)量,可以有(you)效⛱️防止水(shui)泥返高不(bu)足的情👄況(kuang)發生。在頂(ding)替鑽井液(ye)的過程✌️中(zhong),它能測定(ding)出項替鑽(zuan)井液的瞬(shun)時排量和(he)累計總量(liang),可🐕以防止(zhi)留水泥塞(sai)事故發生(sheng)印。
　　渦輪流(liu)量計由渦(wo)輪變送器(qi)和二次儀(yi)表組成,當(dang)被🙇‍♀️測液體(ti)經過渦輪(lun)變送器時(shi),渦輪變送(song)器内的葉(ye)輪🌈借助液(ye)體的動能(neng)旋轉2)。此時(shi)，葉輪葉片(pian)使檢出裝(zhuang)置中的磁(ci)路磁阻發(fa)生周📧期性(xing)變化,在檢(jian)出線圈兩(liang)端感應出(chu)頻率與流(liu)量成正比(bi)的👈電脈沖(chong)信号,經放(fang)大器放大(da)後通過數(shu)據線傳輸(shu)給二次儀(yi)表。
2.儀器常(chang)見故障分(fen)析與解決(jue)方法

故障(zhang)現象	可能(neng)原因	解決(jue)辦法
打開(kai)開關後儀(yi)器無反應(ying)	(1)儀器沒電(dian)或保險絲(si)熔斷 (2)儀器(qi)自身有問(wen)題	(1)接通電(dian)源或更換(huan)保險絲 (2)檢(jian)修儀器
顯(xian)示儀表對(dui)校驗”信号(hao)有顯示但(dan)對流量信(xin)号無顯示(shi)	(1)放大器與(yu)放大器座(zuo)接觸不好(hao),或者放大(da)器的磁頭(tou)🙇‍♀️磁性弱⁉️ (2)放(fang)大器有故(gu)障或損壞(huai) (3)信号線插(cha)頭與放大(da)器接觸不(bu)好或者信(xin)号線插頭(tou)不幹淨 (4)信(xin)号傳輸線(xian)開路或短(duan)路 (5)葉輪被(bei)雜物卡住(zhu)或葉輪偏(pian)離水平中(zhong)心線.無法(fa)轉🔞動	(1)重新(xin)插好放大(da)器，并且擦(ca)拭幹淨 (2)更(geng)換放大器(qi) (3)将信号線(xian)插頭仔細(xi)擦拭幹淨(jing) (4)維修或更(geng)換信号傳(chuan)輸線 (5)更換(huan)渦輪變送(song)器
儀器顯(xian)示數值不(bu)穩:計量不(bu)正确,偏差(cha)大	(1)實際流(liu)量超出儀(yi)表的計量(liang)範圍或流(liu)量不穩定(ding) (2)儀表系數(shu)K設置有誤(wu) (3)葉輪挂上(shang)纖維等雜(za)質 (4)泥漿内(nei)有氣泡存(cun)在 (5)渦輪變(bian)送器旁有(you)較強的電(dian)磁場幹擾(rao) (6)渦輪變送(song)器導向架(jia)及軸嚴重(zhong)磨損,或者(zhe)橡膠軸承(cheng)破裂無法(fa)支㊙️撐軸在(zai)水平線上(shang)轉動! (7)渦輪(lun)變送器電(dian)纜屏蔽層(ceng)或其他接(jie)地導線與(yu)線路地線(xian)斷開或接(jie)觸不良	(1)使(shi)被測流量(liang)與渦輪變(bian)送器的測(ce)量範圍相(xiang)适應，并穩(wen)定流量 (2)使(shi)系數K設置(zhi)正确 (3)清洗(xi)渦輪變送(song)器 (4)待穩定(ding)後取測量(liang)值 (5)盡量遠(yuan)離千擾源(yuan)或采取屏(ping)蔽措施 (6)更(geng)換“導向架(jia)”或“葉輪軸(zhou)"“橡膠軸承(cheng)" (7)接好信号(hao)線,或者更(geng)換信号線(xian)

3渦輪流量(liang)計使用時(shi)出現的異(yi)常響聲分(fen)析
　　由于渦(wo)輪變送器(qi)使用時葉(ye)輪在不鏽(xiu)鋼殼體内(nei)部做✨高速(su)🔴旋♊轉，隻能(neng)從排量的(de)變化以及(ji)産生的響(xiang)聲判斷其(qi)是😍否正常(chang)工作，而響(xiang)聲産生的(de)原因主要(yao)有以下幾(ji)點:一是前(qian)導向架未(wei)固定住;二(er)是橡膠軸(zhou)承❤️變形或(huo)破❌裂;三是(shi)軸與鋼珠(zhu)彈子的間(jian)隙不合适(shi)[5)。
3.1前導向架(jia)未固定
　　前(qian)導向架的(de)側棱與殼(ke)體内壁存(cun)在細微的(de)間隙，如果(guo)♈前導向架(jia)的三角爪(zhao)與台階面(mian)存在細微(wei)間隙，在泥(ni)漿的沖擊(ji)下三角🤞爪(zhao)便會撞擊(ji)台階面，此(ci)時響聲🔱中(zhong)能聽💃出在(zai)前台階面(mian)有輕微的(de)撞擊聲和(he)刮擦聲。
　　三(san)角爪撞擊(ji)台階面一(yi)段時間後(hou)，使三角爪(zhao)邊緣呈斜(xie)坡型，壓環(huan)失去固定(ding)前導向架(jia)的作用，前(qian)導向架便(bian)在💃🏻台階面(mian)上來回撞(zhuang)擊摩擦台(tai)階面,使台(tai)階面出現(xian)凹槽✌️，此時(shi)在殼體前(qian)部分會聽(ting)到連續刺(ci)耳的響聲(sheng)。
3.2橡膠軸承(cheng)變形或破(po)裂
　　當前導(dao)向架未固(gu)定住或軸(zhou)太短時，葉(ye)輪在泥漿(jiang)沖擊力的(de)作⭐用下偏(pian)離水平線(xian)旋轉，導緻(zhi)支撐軸的(de)橡膠軸承(cheng)受🈲力不平(ping)衡。鑒于泥(ni)漿的溫度(du)很高，在不(bu)平🌈衡應力(li)長時間作(zuo)用下，橡膠(jiao)軸承很容(rong)易變形甚(shen)至破裂。而(er)葉🌈輪邊緣(yuan)與渦輪變(bian)送器殼體(ti)之間的間(jian)隙很小，其(qi)内壁☔相互(hu)刮擦,使葉(ye)輪邊緣嚴(yan)重磨損，此(ci)時在安置(zhi)放大器處(chu)能聽到連(lian)續的刺耳(er)響聲,在🌈變(bian)送器殼體(ti)内⁉️壁能清(qing)晰的看到(dao)刮痕。
　　正常(chang)磨損的橡(xiang)膠軸承的(de)中心孔很(hen)均勻，呈比(bi)較規則的(de)圓,僅直⭕徑(jing)比新的大(da)。當軸輕微(wei)偏離水平(ping)線旋⛷️轉時(shi)就會在軸(zhou)承的某方(fang)向上留下(xia)擠壓的痕(hen)迹;若是軸(zhou)嚴重偏離(li)水平線旋(xuan)轉，橡膠軸(zhou)承👉承受的(de)應力過大(da)就會導緻(zhi)其破裂，使(shi)得軸♻️失去(qu)水平🈲支撐(cheng)，與前後導(dao)向架還有(you)不鏽鋼殼(ke)體内壁直(zhi)接接觸，葉(ye)輪、軸和導(dao)向架内壁(bi)的嚴重磨(mo)損(圖12),産生(sheng)連續的刺(ci)💋耳響聲。
 

　　由(you)圖1可看出(chu)非正常磨(mo)損的導向(xiang)架與新導(dao)向架内壁(bi)☔的差異。這(zhe)是軸偏離(li)水平線與(yu)導向架直(zhi)接作用🐅的(de)結果;由💜圖(tu)2可看出軸(zhou)的磨損情(qing)況，正常磨(mo)損的軸其(qi)前後端大(da)小變化不(bu)大，隻是㊙️長(zhang)短有變化(hua)，而非正常(chang)磨損的軸(zhou)因過度磨(mo)損而呈現(xian)錐形。
 
　　渦輪(lun)變送器是(shi)由軸高速(su)旋轉切割(ge)磁感線産(chan)生感應電(dian)流，所以保(bao)證軸在任(ren)何時候都(dou)能平穩地(di)旋轉至關(guan)重要。在調(diao)節軸🏃🏻‍♂️與鋼(gang)珠彈子之(zhi)間的間隙(xi)時,盡量使(shi)軸與彈子(zi)的間隙在(zai)1~2mm。若間隙太(tai)小，軸旋轉(zhuan)的阻力大(da),不能正确(que)測量🌈小排(pai)量時的流(liu)量;若間隙(xi)太大，當排(pai)量變化時(shi)，軸不能保(bao)持在水平(ping)位置旋轉(zhuan)，導緻♊橡膠(jiao)軸承變形(xing)甚至破裂(lie)，葉輪容易(yi)刮擦不鏽(xiu)鋼殼體内(nei)壁産生異(yi)常響聲。
　　在(zai)放置前後(hou)鋼珠彈子(zi)時有技巧(qiao)，技巧在于(yu)大彈子放(fang)在✌️前導向(xiang)架裏，小彈(dan)子放在後(hou)導向架裏(li)。在測排量(liang)時🔅，由于排(pai)量從小到(dao)穩定有個(ge)過程,葉輪(lun)和軸會受(shou)到朝斜上(shang)方🏒和向前(qian)的推力,此(ci)時後導向(xiang)架裏的♋橡(xiang)膠軸承通(tong)過自身變(bian)形釋放軸(zhou)受到向上(shang)的力。若是(shi)後導向架(jia)裏的鋼珠(zhu)彈子太大(da)，軸插💞入橡(xiang)膠軸承🍓中(zhong)心孔的長(zhang)度太短，橡(xiang)膠軸承❓容(rong)易變形破(po)裂。另方面(mian),彈子太💃大(da)會造成旋(xuan)轉困難，軸(zhou)長時間作(zuo)用在鋼珠(zhu)彈子的同(tong)-部位,那麽(me)久而久之(zhi)軸就會在(zai)鋼珠彈子(zi)上形成一(yi)個凹槽。
4改(gai)進方法
　　綜(zong)上所述，當(dang)放置前導(dao)向架的台(tai)階面凹凸(tu)不平時💯會(hui)産生較大(da)異響，并對(dui)渦輪變送(song)器的正常(chang)工作産生(sheng)很大影響(xiang)。
　　當前台階(jie)面出現凹(ao)槽時,常用(yong)的方法是(shi)用銑刀将(jiang)凹凸不平(ping)的台階面(mian)銑平整，由(you)于導向架(jia)的内徑、軸(zhou)的長度、壓(ya)環的高度(du)限制了鋼(gang)珠彈子的(de)直徑，用該(gai)方法在調(diao)整軸與鋼(gang)珠✌️彈子的(de)🥰間隙時不(bu)好調整。
　　另(ling)有兩種方(fang)法可供參(can)考,第-種方(fang)法是用焊(han)條點焊🔅,将(jiang)不平的台(tai)階面焊平(ping)。此方法除(chu)了技術上(shang)的困難⚽外(wai)，即使焊平(ping)了,在泥漿(jiang)高速的沖(chong)擊下很快(kuai)也會變得(de)凹凸不平(ping),不👄能長期(qi)❓使用。
　　第二(er)種方法是(shi)改變渦輪(lun)流量計殼(ke)體的自身(shen)結構(圖3)。
 
　　圖3(b)是(shi)構想中的(de)殼體,最大(da)的差别是(shi)安置放大(da)器座💔的位(wei)置與現用(yong)殼體的相(xiang)比它們不(bu)在同一圓(yuan)周上，而是(shi)在同一條(tiao)直線⭐上，隻(zhi)要在現有(you)的殼體上(shang)照圖3(b)所示(shi)位置裝上(shang)🧡-個放大器(qi)座後就可(ke)以使用。這(zhe)樣做的原(yuan)因是因爲(wei)後導向架(jia)始終受到(dao)一個向前(qian)的作用力(li),當排量變(bian)化時，後導(dao)向架的3個(ge)側棱起到(dao)支撐💋作用(yong),由于其側(ce)棱與渦輪(lun)變送器殼(ke)體内壁的(de)🌂間隙很小(xiao),所以在替(ti)漿的過程(cheng)♌中保證了(le)🌈軸不會因(yin)爲排量的(de)不穩定而(er)偏離水平(ping)線旋轉。這(zhe)樣将💚報廢(fei)的殼體重(zhong)新利用,節(jie)約了成本(ben),并保證了(le)計量的正(zheng)♋确性。
5對比(bi)驗證
　　除前(qian)導向支架(jia)外，還對後(hou)導向架的(de)不平穩是(shi)否會對渦(wo)輪😄流量計(ji)的正确性(xing)産生影響(xiang)進行了對(dui)比驗證。将(jiang)一個㊙️後台(tai)階面不平(ping)🛀🏻整的殼體(ti)與後台階(jie)面平整的(de)殼體相連(lian)接,應用于(yu)坨128-斜74井,該(gai)井📧設計3008m,除(chu)去壓塞液(ye)2.0m³,替漿量爲(wei)34.5m³。在測💰完排(pai)量、設定好(hao)這兩個殼(ke)體系🚩數後(hou),記錄了替(ti)漿時兩個(ge)殼體的每(mei)分鍾顯示(shi)數值和最(zui)終數值(表(biao)2)。通過試驗(yan)對比🌈瞬時(shi)排量和總(zong)排量,可以(yi)發現當安(an)置後導向(xiang)架的台階(jie)面不平整(zheng)時,二次儀(yi)表上顯示(shi)的數據依(yi)然能保持(chi)穩定,波動(dong)小，且其累(lei)計總量和(he)完好的🌈渦(wo)輪變💋送器(qi)相比兩者(zhe)的誤差不(bu)超過1%,這點(dian)差距完全(quan)可以通過(guo)精心保養(yang)和調整系(xi)數來彌補(bu)。因此在正(zheng)常情況下(xia),安置後導(dao)向架的台(tai)階面不平(ping)整時,渦輪(lun)變送器仍(reng)能達到固(gu)井時🔞對流(liu)量計精度(du)的要求。
 
6結(jie)論
(1)安置前(qian)導向架的(de)台階面是(shi)否平整直(zhi)接影響渦(wo)輪變🤩送器(qi)的💚正常工(gong)作,導緻一(yi)系列的問(wen)題出現。
(2)驗(yan)證了當安(an)置後導向(xiang)架的台階(jie)面不平整(zheng)時,渦輪變(bian)送器♌仍然(ran)能正常工(gong)作,不會出(chu)現特殊響(xiang)聲。
(3)通過前(qian)面的故障(zhang)與異響分(fen)析,以及對(dui)比驗證數(shu)據,找到了(le)症結所在(zai)。爲了使流(liu)量計能夠(gou)良好地服(fu)務于固井(jing)作業施工(gong)，根據分析(xi)結論與改(gai)進措施，已(yi)經完成了(le)部分流量(liang)計的升級(ji)改造,并在(zai)現場試驗(yan)與應用過(guo)程中取得(de)了良好的(de)效果。

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