1103旋转粘度计中文版Word格式.docx
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2
驱动器
11
从动同步带轮
20
电机护罩
3
托板
12
放大镜
21
电机
4
星形把手
13
测量弹簧组件
22
"
O"
型圈
5
外套筒
14
护罩
23
立柱
6
浮子
15
控制板
24
电线轴
7
液位线
16
上护罩
25
船型开关
8
浆杯
17
切换开关
26
DC电源插座
9
转子
18
同步带
二、安全原则
A.安全操作
实验室技术员必须熟悉仪器的操作程序,并且了解有潜在危险的仪器设备。
此仪器可用100伏至240伏的电源供电。
保持双手、衣服和其他物品远离仪器的旋转部分。
可选用加热器通过电进行加热。
确保电源以及其他线路与浆杯良好接触,并且将其接地。
在进行清洗、维修之前一定要关闭粘度计,切断电源。
严禁将粘度计弄湿。
如果样品溢出,请用湿布擦拭干净。
切勿将水倒进机座,因为水会损坏电器元件。
B.浮子标准
配有1103型粘度计的标准B1浮子,不可测试高于93摄氏度的样品。
C.可选加热器的安全操作
在使用可选加热器测量加热样品时,应当采取适当措施来避免样品飞溅出来时造成烫伤,严禁用手触摸加热器。
加热器的温度不可超过93摄氏度。
浆杯在350ml处有一个刻度线,将刚搅拌好的测试液体加至液位线处。
外套筒上的液位线能够清晰的显示合适的浸入深度。
从图
(一)可以看出,如果浸入深度超过此刻度线,可能会损坏浮子的轴承。
如果使用其他样品容器,外套筒底部与容器底部的距离应当不小于1.27厘米。
警告:
标准的BI浮子是中空的,不可测试高于93摄氏度的样品。
A.1103型
1103-6型粘度计有六种不同的速度进行测试,速度范围是3转/分钟到600转/分钟,旋转速度由控制面板决定。
使用时,先接通电源,再选择所需的速度按键,从刻度盘上读取不同的剪切应力值。
粘度计控制面板见图
(二)。
B.1103-12型
1103-12型有12种旋转速度。
为了达到更大的测试范围(1转/分钟——600转/分钟),在上壳体右侧安装了一个切换开关,分两档(H档3,6,100,200,300,600;
L档1,2,10,20,30,60)。
粘度计控制面板见图(三),切换开关示意图见图(四),1103-6型和1103-12型测试速度见表
(二)。
图(四)转速切换
转速(转/分钟)
1103-6
1103-12
600
√
300
200
100
√
60
30
表
(二) 1103-6型和1103-12型测试速度
R1-B1-F1外套筒-浮子-扭力弹簧组合适用于所有粘度计。
为了计算所测试液体的剪切速率,可能也会使用其它类型的外套筒-浮子-扭力弹簧组合。
有的组合可能会使剪切应力的读数出现较大的误差,这种组合不符合要求。
A.外套筒的拆除与安装
逆时针转动外套筒,这时外套筒可以被慢慢的拆除,参见(图五)。
顺时针转动外套筒,使其向上旋转到最高位置。
B.浮子的拆除与安装
浮子轴的末端是锥形的,并且插入一个与之相匹配的锥形孔里。
拆除浮子时,要在向下拉动浮子的同时逆时针旋转。
安装浮子时,要在向上推动浮子的同时逆时针旋转。
C.扭力弹簧的拆装
扭力弹簧的各部件见(图六)
①拆除防尘帽(A).
②将螺钉(C)和(D)松动,这时可以拆除弹簧,注意不要拉伸弹簧。
③安装新弹簧,确保芯轴(B)底部正确定位。
将螺钉(D)安装在与弹簧脱离芯轴(B)底部时的同一条直线上。
拧紧螺钉(D),它可以对夹紧环施加压力,从而可以紧固弹簧。
图(六)扭力弹簧的拆装
注意:
在拧紧螺钉(C)之前要确保调节芯轴(B)的顶部与钮结(E)的顶部有一定的间隙。
要做到这一点,可能需要轻轻的压缩或者拉伸弹簧。
拧紧螺钉(C),拧紧螺钉(C)必须顶在钮结(E)上。
图(七)静负载校准装置
图(八)扭力测试组装图
五、仪器校准
1103系列的粘度计应当定期检查,如果发现问题,应当进行校准和维修。
只有按期校准,仪器才能较为准确的测量精度。
通过向浮子轴施加扭矩来进行校准,这里讲述两种校准方法。
A.静负载校准
静负载校准更容易操作,如果弹簧需要调整,其调整结果很容易得到证实。
标准的液体校准需要对整台仪器进行彻底校核,它在检验浮子弯曲问题、外套筒偏心问题等方面比静负载校准更加精确。
参见(图六)B部分。
使用NLJ-A型扭簧测力校准装置进行静负载校准,参照(图七)
1.卸下外套筒,将浮子逆时针方向旋转并向上推(浮子与浮子轴锥度配合),装上浮子。
2.取一段没有弹性的细丝线,用小块胶纸将丝线的一端粘在浮子的表面,然后将丝线向左绕浮子表面旋转2~3圈,通过一水平的固定轮或专用测力架,使丝线的另一端系挂钩。
3.根据(表三)选择一个重量。
4.根据需要,调整扭力弹簧。
参照(图六)C“调整扭力弹簧”部分。
我公司F1弹簧的公差有两种:
50克的为127±
1/2度;
100克的为254±
1/2度。
当主轴旋转时,1/2度的误差是允许的。
当流体被测试时,这个误差通常会变小。
至少要在刻度盘上读三次数据,然后取平均值。
如果弹簧不是一个线性状态,这表明浮子轴是弯曲的,此时仪器需要维修。
扭力弹簧总成(R1-B1组合)
扭力弹簧常数K1Dynes/cm/°
def
扭力弹簧系数
重量(克)
50
刻度盘读数
F-0.2
77.2
0.2
127.0
254.0
-
F-0.5
193.0
0.5
50.8
101.6
F-1
386.0
25.4
F-2
772.0
63.5
F-3
1158.0
43.0
84.7
169.4
F-4
1544.0
F-5
1930.0
F-10
3860.0
表(三)扭力弹簧刚度线性测试表(假设半径是1cm)
B.流体校准
此程序仅适用于符合牛顿认证的流体的校准。
校准液体可以是20,50,100,200和500cP。
所有符合ASTM标准的每一瓶液体都配有一个粘度温度对照表。
1.在把外套筒和浮子浸入标准液之前要保证被检测的仪器是干净的。
如果有必要的话,拆除外套筒,彻底清洗浮子。
确保浮子轴和外套筒是完好无损的。
标准液标签上的批号必须与粘度/温度图上的数字匹配。
2.将校准液加至浆杯的液位线处,把浆杯放在仪器的托盘上。
向上提升托盘,直到浸到适当深度。
参照(图一).
3.将温度计放入被测样品中,选择一个安全位置防止破碎。
4.开机设定300转运行3分钟,平衡浮子、外套筒、样品与环境的温度。
5.记录300转、600转时刻度盘上的读数,温度计的读数精确到0.1°
C(0.15°
F)。
C.扭力弹簧校准
参考(图六)进行部件识别
注意:
确保浮子轴不弯曲,然后开始调整扭力弹簧。
a.卸下外套筒,将浮子逆时针方向旋转并向上推(浮子与浮子轴锥度配合),装上浮子。
b.取一段没有弹性的细丝线,用小块胶纸将丝线的一端粘在浮子的表面,然后将丝线向左绕浮子表面旋转2~3圈,通过一水平的固定轮或专用测力架,使丝线的另一端系挂钩。
c.挂5~65g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》。
a.牛顿粘度的计算
在300rpm运行时,R1B1F1组合刻度盘上的读数就是牛顿粘度。
如果使用其他弹簧需要表盘读数乘以“f”因子(弹簧常数)。
用粘度计确定牛顿粘度cP,使用下面的公式:
N= S ×
θ ×
f ×
C
注释:
S= 速度因子(见表五)
θ= 刻度盘读数
f= 弹簧系数(见表三)
C= 外套筒-浮子因子(见表四)
N= 牛顿粘度-cP
示例:
使用一个R2B1组合600rpm的速度与f5.0弹簧,一个表盘读数189。
N=0.5×
189×
5×
0.315=149cP
1mPa.s等于1cP
校准用标准液有粘度的范围,使用标准的R-B-F组合用于测试。
如果选择不当,会影响到测试数据。
外套筒-浮子组合
外套筒-浮子因子
R1-B1
1.000
R1-B2
8.915
R1-B3
25.392
R1-B4
50.787
R2-B1
0.315
R2-B2
8.229
R2-B3
24.707
R2-B4
49.412
R3-B1
4.517
R3-B2
12.431
R3-B3
28.909
R3-B4
57.815
转速
速度因子
333.3
166.6
3.33
1.667
1.5
表(五)速度因子300rpm=1
b.计算弹簧常数(重量法)
K1=G×
r×
g/θ
K1=弹簧常数——Dynes/cm/°
G=负载在克
g=981=引力常数(厘米/sec2)
半径r=1.725厘米
θ=刻度盘读数
例如:
所需的设置为F1扭簧,扭力弹簧常数是386Dynes/cm/°
def与R1B1组合。
使用50克砝码,公式是:
K1=50×
1.725×
981/386=219.2
c.数据测试及计算:
将室温调整在20±
5℃,严格按照“测试操作方法”工作。
如在井场测量时,应尽可能减少取样所耽搁的时间,取样地点、条件应记录在测量表上。
仪器系数为C=5.11
1、牛顿液体绝对粘度:
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。
η=300r/min(读数)mPa·
s
2、塑性流体粘度:
1)仪器转速调整600r/min,待刻度盘上的读数恒定,其读数的1/2为视粘度值。
2)将仪器转速调整为300r/min,其读数与600r/min读数之差为塑性粘度。
3)将钻井液在高速下搅拌10秒钟,以3r/min转速开始旋转后的最大度数值即为初切力。
静置10分钟记录静切力。
视粘度:
η视=
×
600r/min(读数)mPa·
塑性粘度:
η塑=600r/min(读数)-300r/min(读数)mPa·
动切力:
τ0=5.11(300r/min读数-η塑)Pa
静切力:
τ初=5.11×
3r/min(读数)Pa(静置1分钟)
τ终=5.11×
3r/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:
τ=k(
)n
lgτ=lgk+nlg
n——流行指数其值在0~1之间
k——稠度系数
流性指数n=3.32lg600r/min(读数)/300r/min(读数)(无因次)
稠度系数k=5.11×
300r/min(读数)/511"Pa·
s"
七、测量范围
外套筒-浮子
R1-B1
R2-B1
R3-B1
R1-B2
R1-B3
R1-B4
基本数据
外套筒半径,R0,cm
1.8415
1.7588
2.5866
浮子半径,R1,cm
1.7245
1.2276
0.8622
浮子高,L,cm
3.800
1.900
剪切间隙,cm
0.1170
0.0343
0.8621
0.6139
0.9793
半径比,R1/R0
0.936
0.09805
0.667
0.666
0.468
最高使用温度,°
C(°
F)
99(200)
93(200)
最低使用温度,°
0(32)
仪器常数,K
标准的F1扭力弹簧?
=Kfq/N
300.0
94.18
1355
2672
7620
15,200
剪切应力范围
剪切应力常数为有效浮子表面K2,cm(-3)剪切应力范围,dynes/cm2t=K1K2q
0.01323
0.0261
0.0529
0.106
F0.2q=1°
1.02
2.01
4.1
8.2
F0.2q=300°
307
605
1225
2450
F0.5q=1°
2.56
5.04
10.2
20.4
F0.5q=300°
766
1510
3060
6140
F1q=1°
5.11
10.1
40.9
F1q=300°
1533
3022
6125
12300
F2q=1°
10.22
20.1
40.8
81.8
F2q=300°
3066
6044
12250
24500
F3q=1°
15.3
30.2
61.3
123
F3q=300°
4600
9067
18400
36800
F4q=1°
40.3
81.7
164
F4q=300°
6132
12090
49100
F5q=1°
25.6
50.4
102
205
F5q=300°
7665
15100
30600
61400
F10q=1°
51.1
100.7
204
409
F10q=300°
15330
30200
61200
123000
剪切速率
剪切速率常数K3,秒1/rpm
剪切速率范围内,秒1g=K3
1.7023
5.4225
0.377
0.268
N=0.9rpm
4.9
0.4
0.24
N=1.8rpm
3.1
9.8
0.7
0.48
N=3rpm
5.1
16.3
1.1
0.80
N=6rpm
32.5
2.3
1.61
N=30rpm
163
11.3
8.0
N=60rpm
325
22.6
16.1
N=90rpm
153
488
33.9
24.1
N=100rpm
170
542
37.7
26.8
N=180rpm
306
976
67.9
48.2
N=200rpm
340
1084
75.4
53.6
N=300rpm
511
1627
113
80.4
N=600rpm
1021
3254
226
161
粘度范围
(1)
最大转速600,
0.5(3)
4.5
12.7
注释:
(1)计算出标准扭力弹簧(f=1)。
对于其他扭簧粘度范围乘以f因子。
(2)最低粘度计算了最小剪切应力和最大剪切速率。
(3)出于实用目的最低粘度仅限于0.5cP因为泰勒漩涡。
八、和维故障排除护
a.故障排除
故障
原因
刻度盘读数不稳
1.浮子轴轴承生锈
2.浮子轴弯曲
3.外套筒失准
数据不准
3.外套筒弯曲
4.扭力弹簧损坏或安装不正确
5.电机需要更换
噪音过大
1.电机故障
2.壳体螺丝松动或安装不当
外套筒径跳过大
1.外套筒损坏
2.传动轮或传动皮带损坏
按键失灵
1.主控制板故障
电机不运行
1.电机损坏
2.驱动器损坏
3.电源插头未插好
b.维护
①浮子和外套筒在每次测试后应及时清洗,定期检查压痕、磨损或其他损伤。
②正常使用的粘度计是不需要加油或润滑的。
③在运输过程中将浮子外套筒取下避免浮子轴弯曲及外套筒受损,定期测试浮子轴轴承。
④在没有样品的情况下,操作仪器在3rpm或6rpm观察浮子和外套筒的运转状态,不应该有超过±
1的波动。
不灵敏的浮子轴轴承应及时更换。
刻度盘应由专业的维修人员维修。
编号
型号
电源
尺寸H×
W×
L
净重
毛重
1100
ZNN-D6
3,6,100,200,300,600
220V50Hz/60Hz
410
150
280
9KG
10KG
1103
3,6,100,200,300,600
100V-240V50Hz/60Hz
430
190
15KG
1103A
1103-6
420
6.9KG
13.4KG
1103B
1103-12
1,2,3,6,10,20,30,60,100,200,300,600
十、配件
扭力弹簧
F.
常数
剪切应力
110031A
F0.2
110031B
F0.5
193
110031
F1
386
110331C
F2
772
110031D
F3
1158
110031E
F4
1544
110031F
F5
1930
110031G
F10
3860
11003306
R1,316不锈钢
11003306A
R2,316不锈钢
11003306B
R3,316不锈钢
1100326
B1,316不锈钢,空心
1100326A
B2,316不锈钢,空心
1100326B
B3,316不锈钢
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