ZNND6六速旋转粘度计说明手册.docx
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ZNND6六速旋转粘度计说明手册
一、概述
六速旋转粘度计可进行各流变参数的测量，根据多点测量数值绘制流变曲线，确定液体在流动过程中的流型，选用合适的计算公式，对非牛顿流体进行较精确的测量，用于现场钻井液流变参数的研究分析，同时，可进行动、静切力、流性指数和稠度系数等一系列技术参数的测定。
有利于安全、快速、科学钻井的需要。
具有操作方便，测试准确的特点。
二、型号及规格
ZNN-D6型F1扭力弹簧测量组件
F0.2扭力弹簧测量组件（可选件）
三、仪器的主要技术参数
主要技术参数
序号
名称
技术指标
1
电源
220V±5%50Hz
2
.电机功率
7.5W/15W
3
电机转速
750/1500r/min
4
变速范围
3、6、100、200、300、600r/min
5
速梯
5、10、170、340、511、1022S-1
6
.测量精度
1~25mPa·s±1mPa.s（牛顿流体）
25mPa·s以上±4%（牛顿流体）
7
粘度测量范围
牛顿流体：
1~300mPa.s（F1测量组件）
1~60mPa.s（F0.2测量组件）非牛顿流体：
1~150mPa.s（F1测量组件）
1~30mPa.s（F0.2测量组件）剪切应力：
0~153.3Pa（F1测量组件）
0~30.7Pa（F0.2测量组件）
（图一）四种流型示意图
四、仪器的结构与工作原理
1、动力部分：
上
双速同步电机转速：
750/1500r/min、型号90TZ5H3中
电机功率：
7.5W/15W、电源：
220V±10%50Hz
下
2、变速部分：
可变六速：
3、6、100、200、300、600r/min
速梯：
5、10、170、340、511、1022S-1
电机通过传动齿轮
（1）、
（2）、（3）经弹性连接传至齿轮（6）、
（图二）
（9）带动（11）、（12）形成100r/min、200r/min（此时离合器上提位置）
当经弹性连接传至齿轮（7）、（8）带动（11）、（12）形成300r/min、600r/min（此时离合器下压位置）
当经弹性连接传至齿轮（4）、（5）至蜗杆（13）带动蜗轮（10）经齿轮（11）
（12）形成3r/min、6r/min（此时离合器在中间位置）。
见（图二～图三）；（表一～表二）。
（图三）传动示意图
（表一）轴承表
轴承型号
1000085
1000096
16
102
规格
5×11×3
6×15×5
6×17×6
15×32×9
数量
2
5
1
2
（表二）齿轮表
序号
模数Mn
齿数Z
β
旋向
1
0.5
30
20°
右
2
0.5
90
20°
左
3
0.5
75
20°
右
4
0.5
17
45°
左
5
0.5
17
45°
左
6
0.5
33
30°
左
7
0.5
66
30°
右
8
0.5
66
30°
左
9
0.5
99
30°
右
10
0.5
100
3°25′
右
11
0.5
73
30°
左
12
0.5
73
30°
右
13
0.5
1
3°25′
右
3、测量部件：
见（图四）、（表三）
由扭力弹簧组件、刻度盘组件、内外筒组成。
内筒与轴锥度配合，外转筒与转筒之间由螺纹连接。
（表三）测量部件零件
序号
零件编号
名称
数量
1
N6·01·02-00
弹簧组件
1
2
N6·03·03-00
刻度盘组件
1
3
N6·03·03-01
内筒轴
1
4
N6·03·04-08
外转筒
1
5
N6·03·01-00
内筒
1
（图四）测量部件结构图
4、支架部件：
见（图五）、（表四）
采用托架升降被测容器，操作灵活方便。
（图五）支架部分结构图
（表四）支架部件零件表：
11
N6·01·03-O7
支架
2
10
N6·01·03-O6
定位套
1
9
N6·01·03-O5
外套管
1
8
GB73-85
平端紧定螺钉M3×6
1
7
N6·01·03-O4
星形手轮
1
6
N6·01·03-O3
锁紧压块
（2）
1
5
N6·01·03-O2
锁紧压块
（1）
1
4
N6·01·03-O1
托板
1
3
GB95-85
平垫圈d=6
4
2
GB93-87
弹簧垫圈d=6
4
1
GB70-85
内六角圆柱头螺钉
4
序号
图号
名称及规格
数量
5、六速旋转粘度计结构图：
（图六）六速旋转粘度计结构图
（表五）六速旋转粘度计结构明细表
序号
型号
名称及规格
序号
型号
名称及规格
1
N6·03·05-01
量杯
41
N6·02·03-08
变速轴垫片
2
N6·03·04-08
外转筒
42
N6·02·03-07
变速环
3
N6·03·01-01
内筒
43
GB276-82
轴承D16
4
N6·03·03-01
内筒轴
44
N6·01·01-08
传动短轴
5
N6·03·04-06
卡圈
45
N6·02·03-13
扭簧
6
GB893.3-86
弹簧挡圈
46
N66·02·03-15
蜗轮
7
N6·03·04-03
转筒
47
GB73-85
紧定螺钉
8
N6·03·04-05
轴内套
48
N6·02·05-01
主动齿轮
（2）
9
N6·03·04-05
轴承盖
49
N6·02·03-16
变速齿轮
10
GB276-82
轴承D1000085
50
N6·02·05-02
主动齿轮
（1）
11
GB276-82
轴承102
51
N6·02·05-03
主动齿轮（3）
12
N6·02·01-01
齿轮箱体
52
N6·02·04-01
蜗杆
13
N6·03·04-02
轴套
53
N6·02·04-05
蜗杆座
14
N6·03·04-14
传动齿轮
54
GB276-82
轴承D1000096
15
N6·03·04-01
轴盘
55
N6·02·04-04
斜齿轮
16
N6·03·03-03
刻度盘座
56
GB276-82
轴承D1000096
17
N6·03·02-01
下簧座
57
N6·01·01-07
连接套
18
GB73-85
紧定螺钉
58
N6·01·03-06
定位套
19
N6·03·02-02
弹簧
59
N6·01·03-05
外套管
20
N6·03·03-06
刻度盘
60
RVV300/500V
电源线
21
N6·02·02-04
指针
61
X2
电源插头10A
22
N6·02·02-02
齿轮箱盖
62
X1
电源插座10A
23
N6·02·02-05
放大镜
63
FU
容断器250V2A
24
N6·02·02-03
弹簧座
64
9TZ5H3-2
双速电机
25
N6·02·02-07
调整环
65
N6·01·02-01
底座盖
26
N6·03·02-04
扭结
66
N6·04·00-10
橡胶脚
27
N6·03·03-02
夹紧环
67
N6·01·01-09
底座
28
N6·02·02-06
护罩
68
N6·01·01-01
主动齿轮
29
N6·03·02-05
上簧座
69
KN1-203
三位开关3A250V
30
N6·02·03-06
紧定螺钉
70
GB276-82
轴承D1000096
31
N6·02·03-11
变速齿轮（10
）71
N6·01·01-02
过渡齿轮
32
N6·02·03-05
变速齿轮（12
）
72
N6·01·01-06
传动长轴
33
N6·02·03-10
变速转盘
73
N6·01·01-03
底传动齿轮
34
N6·02·03-03
拉杆
74
GB276-82
轴承D1000096
35
N6·02·03-02
拉杆头
75
GB70-85
螺拴
36
N6·02·03-04
变速轴
76
C
电容6μF
37
GB73-85
紧定螺钉
77
N6·01·03-07
支架
38
N6·02·02-01
变速轴套
78
N6·01·03-04
星形手轮
39
N6·02·03-07
轴套
79
N6·01·03-01
托板
40
GB308-64
滚珠φ3
80
220VAC5A
继电器
81
N6·04·00-07
铭牌
6、变速齿轮结构图：
（图七）变速齿轮结构图
注：
序号所对应零件与（表五）相附
7、蜗杆组件结构图：
（图八）蜗杆组件结构图
注：
序号所对应零件与（表五）相附
8、连接套组件结构图：
（图九）连接套组件结构图注：
序号所对应零件与（表五）相附9、底传动组件结构图：
齿轮轴
电机轴
轴承D1000096
平端紧定螺钉M4×6
平端紧定螺钉M4×6
孔用弹性挡圈d=6
套
轴承D1000096
轴承D1000096
轴用弹性挡圈d=6
（图十）底传动组件结构图
注：
序号所对应零件与（表五）相附
孔用弹性挡圈d=15
10、转筒组件结构图：
轴承D1060085F
紧定螺钉
平键2×6
轴承D1060085F
轴承6002ZZ
定位套
轴承6002ZZ
轴用弹性挡圈d=14
轴用弹性挡圈d=
（图十一）转筒组件结构图
注：
序号所对应零件与（表五）相附
11、电器原理图：
FU
（图十二）电器原理图
12、工作原理：
对牛顿流体液体流动服从于牛顿内摩擦定律。
塑性流体流动服从于宾汉公式。
假塑流体和膨胀流体流动服从于幂函数式。
见（图一）
六速旋转粘度计是以电动机为动力的旋转型仪器。
被测液体处于两个同心园筒间的环形空间内。
通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转为内筒转角的测量。
反映在刻度盘的表针读数，通过计算即为液体粘度、切应力。
五、仪器的操作：
（一）操作步骤：
1、取出仪器，检查各转动部件、电器及电源插头是否安全可靠。
2、向左旋转外转筒，取下外转筒。
将内筒逆时针方向旋转并向上推与内筒轴锥端配合。
动作要轻柔，以免仪器的内筒轴变形和损伤。
向右旋转外转筒，装上外转筒。
见（图十三）。
（图十三）操作示意图
3、接通电源220V50Hz。
4、按动三位开关，调置高速或低速挡见（图十四）。
高速停低速
（图十四）操作示意图
5、仪器转动时，轻轻拉动变速拉杆的红色手柄，根据标示变换所需要的转速。
见（图十五）。
6、按（图十五）将仪器以300r/min和600r/min转动，观察外转筒不得有摆动，如有摆动应停机重新安装外转筒。
上
中下
（图十五）操作示意图
7、以300r/min转动，检查刻度盘指针零位是否摆动，如指针不在零位，应参照第二节仪器校验的第五项“空载零位校验”进行校验。
8、将刚搅拌过的钻井液倒入样品杯内至刻线处（350ml），立即置于托盘上，上升托盘使内杯液面达到外转筒刻线处。
见（图十六）。
（图十六）操作示意图
上转筒
9、迅速从高速调整到低速进行测量，待刻度盘的读数稳定后，分别记录各速梯下的读数.对其触变性的流体应在固定速梯下，剪切一定时间，取最小的读数为准，也可采用在快速搅拌后，迅速转为低速进行读数的方法。
10、样品的粘度、切应力等测试和数据计算参照“数据测试及计算”进行。
11、测试完后，关闭电源，松开托板手轮，移开样品杯。
12、轻轻左旋卸下外转筒，并将内筒逆时针方向旋转垂直向下用力，取下内筒。
13、清洗外转筒，并擦干，将外转筒安装在仪器上，清洗内筒时应用手指堵住锥孔，以免脏物和液体进入腔内，内筒单独放置在箱内固定位置。
14、测量扭力弹簧要视仪器使用频率1~2年内定期校验，校验方法参照第二节“仪器校验”
（二）仪器校验：
仪器出厂前均已进行扭力弹簧刚度测试，并随机附有《扭力弹簧刚度线性测试表》。
如果更换六速旋转粘度计的扭力弹簧或使用一年以上，会导致测试过的粘度计读数不准确。
因此，应重新在已校验过的仪器上进行校验。
1、扭力弹簧更换：
（图十七）
取下护罩（6），拧松紧定螺钉（5）（9），拧开螺钉
（1），将螺丝刀伸入仪器内拧松紧定螺钉
（2），取出扭力弹簧。
将新弹簧放入，分别拧紧紧定螺钉
（2）（5）（7），然后装入螺钉
（1）。
更换弹簧后，应参照本节第二项“扭力弹簧校验方法”进行校验。
1.螺钉2.紧定螺钉3.刻度盘4.下簧座5.紧定螺钉6.护罩
7.上簧座8.调整环9.紧定螺钉10.扭结11.弹簧
（图十七）操作扭力弹簧示图
2、扭力弹簧校验方法：
卸下外传筒，将内筒逆时针方向旋转并向上推（内筒与内筒轴锥度配合），装上内筒。
取一段没有弹性的细丝线，用小块胶纸将丝线的一端粘在内筒的表面，然后将丝线向左绕内筒表面旋转2~3圈，通过专用扭簧测力架，使丝线的另一端系挂钩。
见（图十八）
胶带
（图十八）操作示意图
挂5~70g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》。
见（图十九）（表六）（表七）
（表六）测试工作结构明细表
序号
名称及规格
数量
1
粘度计扭簧
1
2
粘度计内筒轴
1
3
测力计滑轮固定架
1
4
尼龙线
1
5
测力计滑轮
1
6
砝码
1
7
粘度计内筒
1
（图十九）测试工作结构图
（表七A）F0.2扭力弹簧刚度线性测试表
（表七B）F1扭力弹簧刚度线性测试表
砝码
（克）
允许转动范围
（格）
实测
（格）
砝码
（克）
允许转动范围
（格）
实测
（格）
1
21.55~22.21
8
172.45~177.70
2
43.11~44.42
9
194.00~199.90
3
64.66~66.63
10
215.57~222.13
4
86.23~88.85
11
237.12~244.30
5
107.78~111.06
12
258.68~266.56
6
129.34~133.28
13
280.23~288.77
7
150.89~155.49
14
301.80~310.99
砝码
（克）
允许转动范围
（格）
实测
（格）
砝码
（克）
允许转动范围
（格）
实测
（格）
5
21.55~22.21
40
172.45~177.70
10
43.11~44.42
45
194.00~199.90
15
64.66~66.63
50
215.57~222.13
20
86.23~88.85
55
237.12~244.30
25
107.78~111.06
60
258.68~266.56
30
129.34~133.28
65
280.23~288.77
35
150.89~155.49
70
301.80~310.99
其原理：
根据虎克定律
G·r
Φ=Ks度
G：
砝码重量（克）r：
内筒半径（r=1.7245厘米）φ：
刻度盘读数（度）K：
标准弹簧刚度。
（0.394克·厘米/度）
3、扭力弹簧调整：
如果测试扭力弹簧刚度值不符合《扭力弹簧刚度线性测试表》，测量值偏小或偏大，均须对扭力弹簧进行调整。
参照（图十七）进行调整。
取下护罩（6），拧松紧定螺钉（9），用配置小螺丝刀调整扭结（10）。
如校验弹簧刚度数值都偏大，扭结（10）应向下微调。
如校验弹簧刚度数值都偏小，扭结（10）应向上微调。
如校验弹簧刚度数值大小无规律，应检查弹簧是否变形。
调整后，拧紧螺钉（9）参照“扭力弹簧校验方法”进行校验，直至符合《扭力弹簧刚度线性测试表》规定。
拧紧护罩，可进行粘度测试。
注意：
仪器应在室温20±5℃条件下进行扭力弹簧调整。
扭结调整量是有限度的，不能超过紧定螺钉夹紧范围，否则仪器将无法测试。
4、仪器粘度校验：
校验条件：
环境温度应控制在20±5℃。
采用经计量部门标定后的精制石油产品20#、40#、100#标准粘度油，温度应控制在20±0.2℃。
校验方法：
将仪器放在水平的检定台上，接通电源，调整转速为300r/min,停机。
分别将标准粘度油注入样品杯内的刻线处，并使标准粘度油温度恒温在20±0.2
℃，静置10分钟。
参照第五章第一节“步骤”将内筒安装在仪器上，上升托盘使样品杯内的标准粘度油液面达到外转筒刻线处。
启动电机，分别记录刻度盘读数，在相同条件下连续测定三次读数，填入《检测表内》，计算平均值，与已标定标准粘度油的动力粘度值进行比较，其测定1～25mPa·s误差为±1mPa·s；25mPa·s以上动力粘度误差为±4%。
如误差大，参照本节第三项进行“扭力弹簧调整”。
5、空载零位校验：
仪器以300r/min空转时，刻度盘指针零位摆动不得大于0.5格。
如指针零位摆动偏大，参照（图十七）应取下护罩（6），旋松螺钉（5），手捏调整环
（8），调整零位。
拧紧松开的螺钉，按上护罩。
（三）、数据测试及计算：
将室温调整在20±5℃，严格按照本章第二节操作步骤操作。
如在井场测量时，应尽可能减少取样所耽搁时间，取样地点、条件应记录在测量表上。
仪器系数为C=0.511
1、牛顿液体绝对粘度测试：
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、塑性流体粘度测试：
仪器转速调整为600r/min，待刻度盘上的读数恒定其读数的1/2为视粘度值。
将仪器转速调整为300r/min，待刻度盘上的读数恒定其读数与600r/min读数之差为塑性粘度。
将钻井液在仪器转速为600r/min下搅拌10秒钟，以3r/min转速开始旋转后的最大读数值即为初切力。
静置10分钟记录的读数值终切力。
2
视粘度：
η视=1×600r/min（读数）mPa·s塑性粘度：
η塑=600r/min（读数）－300r/min（读数）mPa·s动切力：
τ0=0.511（300r/min读数－η塑）Pa
静切力：
τ初=0.511×3r/min（读数）Pa（静置1分钟）τ终=0.511×3r/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：
dx
τ=k（dv）n
dx
lgτ=lgk+nlgdv
n：
流行指数。
其值在0~1之间
k：
稠度系数。
流性指数n=3.32lg
600r/min（读数）
300r/min（读数）
（无因次）
稠度系数k=
六、仪器的维护与
0.511×300r/min（读数）
511n
Pa·sn
保养
1.测试完后必须清洁仪器与样品接触的部件，如外转筒、内筒和样品杯等。
必须将外转筒安装在仪器上，以保护内筒轴。
2.仪器长期不用时，应放置在干燥环境中，正常使用无需注油润滑。
3.内筒为空心式结构，每次测试后应及时清洗擦干,清洗时应手指堵住锥孔，以免脏物和液体进入腔内。
4.保证内筒重量为70±5g。
内筒锥孔面不得划伤、碰撞。
5.每次安装内筒时，应动作轻柔，安装时，手拿内筒逆时针旋转向上用力，卸下内筒时应逆时针旋转向下用力，以免内筒轴弯曲变形。
6.在操作和保存扭力弹簧组件时，要轻拿、轻放，以免变形。
7.当移动、维修或清洁仪器时。
要轻拿、轻放，以免造成部件变形影响精度和使用。
8.维修和移动仪器时应切断电源，方能排除故障和移动。
9.每次使用完毕后，应及时将仪器擦拭干净，放置干燥环境处。
内筒内腔不准有任何杂物和液体，以免影响测试精度。
七、仪器的运输与储存
仪器的运输与储存应符合于JB/T9329-1999标准。
产品应储存在通风的室内，室内空气中不含有能引起器件腐蚀的杂质。
八、故障的判定与排除
序号
故障
原因
排除方法
1
接通电源，
电动机不转动。
熔断丝烧断、电容器击穿。
旋开熔断器更换熔断丝。
打开底座板
（65）（图六），更换电容器。
2
外转筒摆动
大，超过0.15mm。
碰撞或用力装卸使其变形。
更换外转筒
（2）。
3
测量误差偏大。
扭力弹簧失去精度。
参照“仪器校验的扭力弹簧校验方法”进行校正。
如扭力弹簧变形，应更换扭力弹簧，方法参照“仪器校验的扭力弹簧更换”。
4
外转筒转动时，内筒掉落。
内筒没安装好、内筒锥孔有杂物或锥孔面碰伤。
清洁内筒锥孔，重新安装内筒。
入锥孔面按碰伤应更换新内筒。
安装方法参照“测试操作方法2条”。
5
300r/min、600r/min转速误差大。
弹性连接套
（57）滑动。
（图六）
按（图六）所示，打开齿轮箱盖（22）和底座板（65）松开螺钉取下齿轮
（73）、（48），从底座（67）处拧松两支架（77）的螺栓（75），取出传动轴（72），拧紧弹性铰链套（57）上紧定螺钉。
如弹性铰链套（57）损坏应更换弹性铰链套（57）。
6
刻度盘不转动。
轴承D85（10）锈蚀。
按（图六）所示取下护罩（27），松
开紧定螺钉（30）（18），将扭力弹簧
（19）和齿轮箱盖（22）拿出，卸下外转筒
（2）、内筒（3）、卡圈（5）、轴承盖（9）轴用弹性挡圈（6），从上部拿出刻度盘和内筒轴，更换轴承
（10）
7
内筒轴弯曲。
碰撞内筒轴或装卸内同时用力不均匀。
更换内筒轴。
维修方法参照上面第6条进行，取出内筒轴组件后压出内筒轴，装入新内筒轴时必须配合牢固。
维修时必须切断电源，方可维修。
九、随机配件、工具、主要零部件及技术文件一览表
（一）、主要零部件
序号
易损件示意图
名称
图号
数量（件/台）
1
变速齿轮组件
N6·02·03-00
1
2
刻度盘组件
N6·03·03-00
1
3
扭力弹簧组件
N6·03·02-00
1
4
D85轴承
2
5
过渡齿轮
N6·01·01-O2
2
6
内筒组件
N6·03·01-00
1
7
轴盘组件
N6·03·04-01N6·03·04-02
1
8
外转筒
N6·03·04-08
1
9
连接套
N6·01·01-07
1
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