高温高压稠化仪-科力奥尔

天津科力奥尔工程材料技术有限公司第三节 高温高压稠化仪1 高温高压稠化仪的用途高温高压稠化仪是严格按照API 规范10的要求进行设计制造的，用以模拟井下高温高压状态，测定水泥浆的稠化时间，从而确定安全的施工时间。

2 高温高压稠化仪的结构和原理高温高压稠化仪由高压釜体、磁力驱动器、超高压泵、气动液压管路系统、温度控制仪及加热器、釜盖起吊装置、电气控制装置、浆杯、浆叶、用于测量稠度的电位器、冷却系统和壳体组成。

釜体是由特种高强钢构成，而且能承受很高的工作温度和压力。

釜内压力由一个气动超高压泵提供，稠化仪导热油经油箱、油滤、各阀门，由压缩空气压入釜内，再由超高压泵加压，提供初始压力。

高温高压稠化仪的最大工作温度为315℃，最大工作压力为275Mpa ，釜内部使用一个额定功率为2500瓦的加热器。

三笔记录仪与仪器相连，可同时记录釜内温度和浆杯里的水泥浆稠度随时间的变化曲线，浆杯由磁力驱动器带动，以顺时针150r/min 恒速转动。

高温高压稠化仪装有两支J 型热电偶，用来测量油温和水泥浆的温度。

温度调节器显示热电偶测定的温度，并可设定和控制程序升温,压力由压力调节器控制程序升压和恒压，釜内温度和压力即是模拟固井施工作业时的井下温度和压力。

在高压回油管路中，装有单向油滤，滤出油中各种杂质和水泥颗粒。

高压管路装有爆破碟片，可以承受310Mpa 的压力，这是超压的最后保护装置，用来保护整个超高压系统的安全，当碟片破裂时，油随即排到油箱中。

水泥浆杯上部有一个大容积的帽子，由于高温试验时，水泥浆膨胀厉害，会产生溢出现象，此帽就是捕获试验中密封不严，防止水泥浆溢出，污染釜体和油等作用。

测试水泥浆稠度时，水泥浆注入浆杯中，浆杯由磁力驱动器带动，电位计与浆叶轴上的驱动档固定好，水泥浆相对浆叶转动，浆叶受到阻力，使电位计上的弹簧变形。

稠度与扭矩成正比，随着弹簧扭矩及指针旋转角度的增大，电位计的电阻值及电压也随之增大，因此电位计所反应出来的电压值，不仅表示了弹簧扭矩的大小，也反映了测量水泥浆稠度值的大小。

实验后，要打开冷却水冷却釜体和油箱，以便在做高温高压稠化实验后能及时取出电位计和浆杯（釜内温度超过100℃时要降至100℃以下才能打开釜盖），以及使釜体尽快冷却下天津科力奥尔工程材料技术有限公司来，便于进行下一个实验。

3 高温高压稠化仪的类型(1) 基本型增压稠化仪带有一个三笔记录仪，可以记录水泥浆稠度随温度、时间变化的曲线图，温度由温控仪设定和控制升温，压力由压力调节器控制程序升压和恒压。

（2）升级型增压稠化仪带数控等集卡，与计算机相联，可用计算机对升温时间、压力进行设定，并可由计算机控制并检测和使用打印机打印出曲线图。

（3）智能型增压稠化仪增加人机界面，与互联网通讯等相联。

4 温高压稠化仪的安装和调试仪器安装前，在实验室内接好电源、气源和水源，电源线应能安全通过30A 的电流，220v 时电线直径必须大于6mm 2。

电磁线路，如电磁阀、电磁铁等，不能空载（即没有铁芯）状态下去接电源，以造成电磁阀烧毁。

做完试验后停机操作过程中，在回油时，切记要关闭加热器，否则回油后，加热器仍在加热，造成油烟很大，破坏油质，甚至烧毁加热器，这种事故，会给维修工作带来很大的麻烦，必须避免此情况出现。

5 高温高压稠化仪的使用（1）电位计校准电位计必须用负载型电位器校正装置进行校正，校准按照API 规范10及GB10238所规定的方法进行，其步骤如下：先后加50克、100克、150克、200克、250克、300克、350克、400克的砝码，每加完一次砝码后用螺丝刀把轻敲几下校正器台板，以克服机械摩擦造成的误差，分别记下每次加砝码后所对应的电压值，一般情况下校正以下两个点即可。

水泥浆稠度与当量扭矩的关系如下表天津科力奥尔工程材料技术有限公司(2) 水泥浆稠化试验的操作步骤① 稠化仪在试验前，打开主电源，其它电气开关均处于关闭状态。

② 将准备好的浆杯倒置放在支架上，用恒速搅拌器配制好水泥浆，迅速倒入浆杯，并反复敲打浆杯以除去夹带的空气，装上底盖并基本旋转到位，当有部分水泥从底盖中心孔溢出，说明水泥浆充满浆杯，，松动底盖，将中心塞（轴尖支撑座）拧入浆杯底盖，然后将浆杯底盖拧紧到位③ 将浆杯放入釜体内，转动浆杯直到浆杯底部销子插入转动盘上的两个孔内，移走挂钩，打开电机开关看浆叶轴的摆动，浆叶轴不应有很大的晃动才行，如果晃动厉害，则在实验时容易出现刮浆杯现象，必须重新检查和放置浆杯。

④ 用挂钩将电位计放入釜内，电位计的电极片与釜体接触电极对齐。

如果电位计放入正确，浆叶轴上的滑块与电位计底部的联接块凹口应咬合，浆叶轴顶部与电位计顶部平齐，然后观察电压表，应有电压值指示，指针不应有大的晃动，并且指示平稳。

⑤ 旋上釜盖，当螺纹完全齿和时，釜盖与釜体的刻度线对齐，用双手或橡皮锤上紧，不要拧的过紧或过松，过松会从釜体上部溢油，过紧将会降低金属密封圈寿命，并且做完实验打开时比较困难。

⑥ 将内热电偶垂直插入到釜内，拧入锁紧螺母 ，要预留几扣，不要拧紧，并提起热电偶，以便在进油过程中排出釜内空气。

⑦ 打开空气源（进气阀），开始压缩空气，使油箱内的油受压而穿过高压油阀进入釜体内。

由于油的进入，釜内空气逐渐被排出，当油充满釜时，会从内电偶锁紧螺母处溢出，立即拧紧锁紧螺母。

⑧ 打开泵开关，高压泵工作，根据API 规范要求，压力达到要求的初始压力后，关闭泵开关。

⑨ 按规范要求设置增压稠化仪的温度、时间参数，运行升温、升压程序，使温控器进入程序控制状态，打开稠化仪加热器，同时也打开计时器、警报器开关和记录仪。

此时稠化仪应处于正常工作状态，在试验期间，应有试验人员值班，观察试验现象，发现问题及时处理。

⑩观察并记录水泥浆的初始稠度，即15至30分钟内的稠度最大值，。

⑪ 当水泥浆稠度达到100Bc 时，警报器报警，此时计时器显示的时间即为水泥浆的稠天津科力奥尔工程材料技术有限公司化时间。

依次关闭加热器、电机、计时器、警报器、直流电压开关、停止程序运行。

⑫ 关闭进气阀，打开放气阀，待空气放尽后，打开高压阀缓慢释放高压，当压力降到零时，打开回油阀，压缩空气进入釜内将油排回油箱，当听到放气声时表明回油完毕，关闭回油阀。

如果实验温度超过100℃，则先打开冷却水阀门降温，直至温度降至100℃以下再打开釜盖。

⑬ 松开内热电偶锁紧螺母，为避免油气喷出，应用一软布捂住釜盖中心孔，当残余空气排尽后，取出热电偶，旋开釜盖，取出电位计和浆杯。

将浆杯内的水泥倒出，清洗浆杯，浆叶、隔膜、底盖、底塞等，并涂上油脂以备下次使用，最后时关闭所有开关和阀门。

6 高温高压稠化仪的维护与保养每次试验结束（1）高压釜： 检查釜体金属“O ”型密封圈，擦净“O ”型圈上面及釜盖与“O ”型圈接触部分的水泥颗粒，“ O”型圈和座子保持干净，可以重复使用很多次。

如果“O ”型圈有缺损、划痕或变形，则须更换，更换时要先充分润滑，用专门工具拆装，以免划伤金属表面。

（2）电位计： 每次实验结束，电位计必须清洁干净，弹簧、电阻片等外表面的水泥沉淀物要清洗干净，将整个电位计在水中漂洗干净，然后在电阻表面和轴承上涂抹高温油脂以防氧化。

（3）浆杯： 每次实验结束，所有浆杯部件必须彻底清洁和检查；检查浆杯底塞磨损情况，比如内锥度座凹陷或者磨圆了，内锥度座磨损超出磨损范围后，将造成浆叶轴偏心导致浆叶摩擦浆杯内壁或者转动不灵活等。

如果浆叶损坏（偏向、叶片有裂口）应更换新浆叶。

在第一次使用前应记录浆叶重量，做20次实验以后重新记录重量，如果重量少于20%，更换浆叶，最后用油脂润滑所有部件。

每月检修（1）电位计： 电位计必须彻底拆散并清洗干净，如果下面任何部件存在明显磨损，则必须按下面步骤更换电阻片的更换：① 拆掉电阻片，小心不要损坏电阻片槽子。

天津科力奥尔工程材料技术有限公司② 垂直放入一个新电阻片，电阻片两端与接触片重叠部分之外长度应该相同。

③ 将电阻片牢牢卡入槽子，电阻片上表面必须水平。

④ 用一个硬木轻轻磨光电阻片绕线上表面，这样可确保指针滑动光滑⑤ 用手转动指针，确保指针转动光滑，接触良好，并且指针在接触片与接触片之间滑动无发涩感觉，如果需要，上下弯曲调整指针接触。

⑥ 整中心轴上的指针停止臂位置，确保指针在在接触片与接触片之间滑动，所有螺钉必须拧紧。

标定弹簧的更换：安装一个新弹簧，电位计轴逆时针转，弹簧拉紧，并重新进行校正。

（2）磁力传动装置磁力驱动装置可以消除高温下的泄露、污染和密封、发热等问题，维修时，必须在一个没有金属的干净桌面上，用专用工具从稠化仪中将其取出。

碳轴承: 清洁轴承内外直径上的水泥颗粒，如果碳轴承表面有明显伤痕，或者内、外直径磨损掉厉害，更换碳轴承。

铜轴承: 清洁轴承内外直径上、孔槽内的水泥颗粒，如果铜轴承高度磨损掉严重，更换铜轴承。

锁紧圈：如果在底边有缺损时，要更换。

（3）高压过滤器如果出现回油缓慢时，可拆下高压过滤器用柴油、酒精灯烤烧并清洗干净，也可用超声波清洗。

每半年须检修（1）稠化油和低压过滤器稠化油脏后应该全部放掉过滤干净同时更换低压过滤器。

（2）驱动马达API 规范中要求转速范围为150±15 r/min ，马达转速可调节，可用转速表校准。

每年须检修(1) 更换高压过滤器芯，爆破盘、高压释放阀阀座阀杆、空气入釜阀阀座阀杆(2) 泵： 拆散清洗(3) 油箱： 清洁、冲洗天津科力奥尔工程材料技术有限公司(4) 加热器： 检查绝缘和漏电，对地/壳绝缘，加热器绝缘不好会造成严重后果，同时对地绝缘不好将引起加热器工作不正常。

故障排除(1) 仪器无法通电原因：①保险管烧毁 ②主电源开关跳闸（2）异常/错误的温度读数原因： ①热电偶损坏 ②接线端破损/生锈/老化 ③检查热电偶连线与组件。

解决方法： ①更换热电偶连线 ②更换热电偶。

（3）驱动马达异常原因： ①保险烧毁 ②马达或者马达控制板损坏 ③连线 ④开关损坏(4) 加热器系统错误原因： ①加热器无电压/保险烧毁 ②开关损坏 ③加热器供电短路 ④加热器对地短路 ⑤固态继电器损坏 ⑥温控器损坏。

(5) 压力系统错误原因： ①无法增压 ②压力控制阀门打开或者泄漏 ③釜盖泄漏 ④爆破盘破裂 ⑤泵驱动空气压力低或者无 ⑥油箱内油面过低 ⑦泵供气电磁阀损坏(6) 釜盖卡住釜体，取出困难原因：①螺纹润滑不好 ②密封圈上有异物 ③釜盖旋的过紧解决方法：冷却釜盖，用橡胶榔头轻敲釜盖手柄，旋开釜盖。

(7) 泵工作异常原因：①泵活塞被空气锁住 ②泵阀体有杂质解决方法：①慢慢增加空气驱动压力，降低泵循环速度 ②维修泵(8) 记录仪稠度不稳定/异常现象一：稠度读数突降为0原因： ①电位计电阻片损坏 ②电位计与驱动块之间脱落或者电位计与釜体接触销没接触 ③水泥污染了电位计轴承 ④电位计驱动盘上顶丝松了 ⑤电位计剪切销钉已剪断 解决方法： ①维修电位计 ②检查电位计接触片现象二：稠度读数突跳到100天津科力奥尔工程材料技术有限公司原因：接触销与釜体短路现象三：记录仪稠度指针时断时续，晃动厉害原因：① 电位器滑动电阻片不平整，电阻片上沉积有水泥和赃物，使电压输出时断时续 ② 电位器滑动旋转臂缺乏弹性和松动③ 电位器与输出讯号变动即电阻片与接臂片，因夹有水泥或氧化层而接触不良 ④ 电位器的轴承锈死而不能运转⑤ 电位器的定位销松动⑥ 浆杯轴弯曲，浆叶与浆杯壁摩擦⑦ 浆叶轴磨损，浆叶与底塞相刮⑧ 浆叶与橡胶隔膜刮动，由于隔膜没有装好，打压时，反应很明显。