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往复式泥浆泵出口流量的一种非接触测量方法
来源:  作者:本站
摘要 提出一种通过测量泵的冲数来间接测量泵的出口流量的方法,具体介绍了利用转速传感器测量泵冲数的原理,给出了泵出口流量的计算式。

钻井用的往复式泥浆泵,俗称钻井的“心脏”,它的主要功能是向井下循环输送钻井泥浆,将钻井过程中钻头破碎的岩屑从井底携带出来并为井下动力动力钻具提供动力。泵的出口流量是影响钻井效率的一个重要参数,也是最优化钻井工艺中必须优选的参数,泵的出口出压力很高(一般在20—25MPa),且输送含砂量较高的泥浆,采用普通的流量计对其流量进行直接计量存在两个问题;一是高压密封问题,二是泥浆得沉积和堵塞问题。因此直接计量较为困难。

根据往复泵的工作原理,其在单位时间内输送的液体体积(既泵的理论平均流量Q理)与泵的活塞截面积S ..活塞行程长度1,以及活塞每分种在缸套种往复的次数(称作泵的冲数或泵数)n有关。S和I是泵的结构参数,对于给定的泵是确定不变的量,因此,若能测量出泵的冲数n 。就可计算出泵的出口流量。

主题词 流量测量 泥浆流量 往复泵 间接测量

1. 泵冲数的测量

由于往复式泵的冲数与其驱动轴的转速成正比,因此可通过测量其驱动轴的转速换算出泵冲数,

1.1转速传感器的工作原理

泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量,图1和图2分别为霍尔转速传感器的结构原理和接线图。

传感器的定子上有2个互相垂直的饶组A和B,在绕组的中心线上粘有霍尔片Ha和Hb,转子为永久磁钢,霍尔元件Ha和Hb的激励电机分别与绕组A和B相连,它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。

下面推导传感器输出的霍尔电动势的表达式。

当永磁转子转动时,在转子和定子的隙中变形成随时间按正弦规律变化的交便磁场,设穿过霍尔元件Ha的磁通密度Bh

因为绕组A在空间上带后 Ha90º,故绕组A处的磁通密度Ba

该交变磁场将在绕组 A中感应出交变电动势Ea由楞次定律


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