Практическая работа №9 Изучение конструкции расходомера промывочной жидкости

Цель работы: изучить конструкцию расходомера промывочной жидкости

Задание: изучить устройство расходомеров

Требования к отчету: отчет по практической работе должен содержать

1. Название и номер работы

2. Цель работы

3. Таблица (либо текст) = места съема сигнала и соответствующих первичных параметров

4. Составьте схему классификация расходомеров по принципу действия, применяемых в практике бурения скважин

5. Описание конструкции электромагнитного расходомера ЭМР-2, ЭМР-3

6. Описание конструкции и принципа действия расходомера промывочной жидкости с поворотной лопастью РПЛ-1

7. Вклейте или перечертите схему датчика расходомера ЭМР-2, РПЛ-1

Краткие теоретические сведения:

В таблице приведена схема мест съёма сигнала и соответствующих первичных исходных параметров, функционально связанных с расходом.

При нормальных условиях работы насоса мерой его производительности может служить частота оборотов вала привода, число ходов поршней, длина хода поршней, частота импульсов давления. Считая производительность насоса постоянной, можно, измеряя расход жидко­сти на слив, судить о расходе жидкости, подаваемой в скважину. Параметры зумпфа - объем и уровень могут служить мерой расхода подаваемой в скважину жидкости, если нет круговой циркуляции. Контро­лировать расход жидкости, подаваемой в скважину, можно по расходу жидкости, выходящей из скважины, если отсутствует поглощение или известна его интенсивность. Знание мест съёма сигнала дает дополнительные возможности, варианты для разработки расходомеров промывочной жидкости. Основным местом постановки (ТСС) датчиков современных расхо­домеров является нагнетательная линия. В этом случае устраняются многие помехи и факторы, вносящие погрешность в измерения.

Основные расходомеры (по принципу работы), применяемые или возможные к применению в практике бурения:

• электромагнитные (ЭМР-1, ЭМР-2, ЭМР-3, ЭМР-4);

• расходомеры обтекания с перемещающимся вдоль оси датчика телом обтекания: расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры, поплавковые, поршневые), с изменяющимся перепадом давления (поплавково-пружинные) и с телом обтекания, закрепленным на оси; мерой расхода является угол поворота, например, лопасти (РПЛ-1);

• тахометрические турбинные (с тангенциальной или аксиальной турбинкой);

• переменного перепада давления;

• переменного уровня.

Электромагнитные расходомеры ЭМР

Электромагнитные расходомеры ЭМР (ЭМР-1, ЭМР-2, ЭМР-3, ЭМР-4) предназначены для измерения расхода воды и глинистого рас­твора, обеспечивают непрерывный визуальный контроль и постоянную точность измерения расхода жидкости при широком изменении ее физи-ко-механических свойств: вязкости, плотности, температуры, давления.

Действие расходомера основано на преобразовании в электромагнитном датчике расхода жидкости в электрическое напря­жение и измерении последнего.

Электромагнитный расходомер ЭМР-2

Электромагнитный расходомер ЭМР-2 предназначен для измерения расхода не содержащей масляных примесей промывочной жидкости. Расходомер включает датчик, показывающий пульт и комплект кабелей.

Датчик (рис. 1) состоит из трубопровода 3 из неферромагнитно­го материала, вмонтированных в него в диаметрально противополож­ных точках двух электродов 2 и электромагнитной системы. Магнитное поле перпендикулярно оси трубопровода и оси электродов. Трубопро­вод изнутри футирован полиэтиленовой трубкой 4.

Разность потенциалов с электродов 2 подается на усилитель. Уси­ленный сигнал выпрямляется и подается на микроамперметр М325, проградуированный в единицах расхода (л/мин).

Установка нуля микроамперметра производится путем подачи на него противоЭДС. Калибровка прибора осуществляется путем подачи на вход усилителя стабилизированного сигнала переменного тока. Опе­рация «калибровка» производится до установки нуля; калибровочная отметка указывается в формуляре расходомера. Установка нуля произ­водится при заполненном трубопроводе промывочной жидкостью.

Рис. 1. Схема датчика расходомера ЭМР-2:

1 - катушки возбуждения (2 шт.); 2 - электрод (2 шт.); 3 - трубопровод

из неферромагнитной нержавеющей стали; 4 - полиэтиленовая трубка

Калибровка и установка нуля производятся перед каждым включе­нием насоса. При прокачке цементных растворов датчик выключается из гидравлической сети и на его место ставится патрубок.

Электромагнитный расходомер ЭМР-3

Электромагнитный расходомер ЭМР-3 предназначен для измере­ния расхода различных, в том числе и маслосодержащих, промывочных жидкостей. В отличие от расходомера ЭМР-2, расходомер ЭМР-3 имеет систему очистки электродов от маслосодержащих пленок. Электриче­ская очистка электродов производится при работе расходомера автома-тически комбинированным воздействием постоянного тока (до 7 мкА) при подаче на электроды малых отрицательных относительно корпуса датчика электрических потенциалов и периодической подаче на элек-троды импульсов повышенного напряжения (120 В). Интервал времени очистки может быть установлен в пределах 6…8 с, а интервал между очистками - от 6 с до 2,5 мин.

На лицевую панель пульта выведен тумблер переключения диапа-зонов измерения «150-300», тумблер режима очистки («работа– очистка») и ось потенциометра «уст. нуля». Калибровка прибора произ­водится при его настройке.

Порядок ввода в работу расходомера следующий: корректором нуля стрелка показывающего прибора выводится на нуль, устанавливается требуемый диапазон измерения. Переключатель режима очистки стави-ся в положение «очистка», включается насос (трубопровод датчика заполняется промывочной жидкостью), включается питание, через 2-3 мин после этого переключатель режима очистки ставится в положение «рабо­та», выключается насос, стрелка показывающего прибора вращением оси переменного резистора «уст. нуля» выводится на нулевую отметку. Включается насос и производятся измерения.

Расходомер промывочной жидкости с поворотной лопастью РПЛ-1

Расходомер РПЛ-1 с поворотной лопастью относится к расходоме­рам обтекания. Он включает датчик и пульт. Датчик монтируется в го­ризонтальном положении в разрыв нагнетательной линии.

Датчик (рис. 2) включает трубопровод 1 и лопасть 2, закрепленную на упругой подвеске 3, и индуктивный преобразователь (5 - магнитопровод, 6 - катушки), расположенный с внешней стороны корпуса 4 напротив лопасти. Трубопровод и корпус датчика выполнены из нержавеющей неферромагнитной стали, лопасть - из нержавеющей ферромагнитной стали.

Рис. 2Схема датчика расходомера РПЛ-1:

1 - трубопровод; 2 - лопасть; 3 -упругая подвеска; 4 - корпус;

5 – магнитопровод; 6 - катушки; 7 – штепсельный разъем

Индуктивный датчик собран по дифференциально-трансформаторной схеме. Под действием потока жидкости лопасть отклоняется на соответствующий угол а, являющийся мерой расхода жидкости. Противодей­ствующей силой является вес лопасти и упругие силы подвески. Ло­пасть выполняет роль сердечника индуктивного преобразователя и взаи­модействует с ним через неферромагнитную стенку а. С поворотом ло­пасти изменяется рабочая площадь индуктивного датчика, что, в свою очередь, ведет к изменению выходного сигнала U _д.

Выпрямленный сигнал датчика подается на электроизмерительный прибор, проградуированный в л/мин расхода. В схему измерителя вве­ден переключатель с рядом резисторов, которые включаются последо­вательно с измерительным прибором. Чем больше плотность жидкости, тем на больший угол отклоняется лопасть, больше разбаланс схемы, а значит и показания прибора при неизменном расходе жидкости. Следо­вательно, с увеличением плотности жидкости в цепь вводится резистор с большим сопротивлением.

Достоинством расходомера является простота конструкции и схем­ного решения. Но расходомеру присущи и недостатки, основными из которых являются старение упругой подвески и износ лопасти, что вы­зывает необходимость проведения частых поверок.

Литература и рекомендуемые ссылки:

1. Храменков В.Г. Автоматизация производственных процессов: учебник. Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2011стр. 157-162