. . 恒 泰 达 机 电 设 备 Qingdao Heng Taida Electromechanical Equipment Co. Ltd. ZNN-D12十二速旋转粘度计 使 用 说 明 书 版本 1.0 ?所有 恒泰达机电设施 请你仔细阅读 《使用手册》，正确掌握本产品的安装和使用方法。 阅读后请将本 《使用手册》谨慎保管， 以备今后进行检修和维护时使用。 . . . . 目 录 一、概述 1 二、型号与规格 1 三、仪器的主要技术参数 1 四、基本流体的流变曲线 五、仪器的结构与工作原理 2 十二、样品测试与操作： 11 七、仪器的维护与保养 14 八、仪器的运输与储存 14 九、故障的判定与排除 14 十、随机配件、工具、与技术文件一览表 15 1 / 20 . . 2 / 20 . . 一、概述 ZNN-D12 型数显旋转粘度计由传统的物理运动改为单片机控制，数据在 经常使用中更稳定。可在十二速、十二速下进行流变参数的测量，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，选用适宜的计算 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、型号与规格 znn-12 型 F1 扭力弹簧测量组件 三、仪器的主要技术参数 主要技术参数（表一） 序号 名 称 技 术 指 标 1 电 源 220V ±5% 50Hz 2 .电机功率 100W 3、6、100、200、300、600r/min （十二速） 4 变速围 1、2、3、6、30、60、90、100、180、200、 300、600r/min （十二速） 十二 速： 5.11、10.22、 170.33、340.66、 -1 511、1022 S 5 速 梯 十二速： 1.703、3.41、5.11、 10.22、51.1、 102.2、 153.29、 170.33、 306.6、 -1 340.66、511、1022 S 1~25 mPa·s±1 mPa. s （牛顿流体） 6 .测量精度 25 mPa ·s 以上 ±4% （牛顿流体） 牛顿流体： 1~300mPa.s (F1测量组件 ) 非牛顿流体： 1~150 mPa.s (F1测量组件 ) 7 粘度测量围 剪切应力： 0~153.3Pa (F1测量组件 ) 1 / 20 . . 四、基本流体的流变曲线 （图一） 五、仪器的结构与工作原理 1、动力部分： 同步电机 转速： 600r/min 电机功率： 100W、电源： 220V ±10% 50Hz 选用优质步进电机和电子元件相匹配的机电一体动力装置，大幅度的降低了噪音 和故障率。 2、变速部分和参数的确定： a、十二 速： 3、6、100、200、300、600r/min -1 速 梯： 5.11、10.22、170.33、340.66、511、1022 S 十 二 速： 1、2、3、6、30、60、90、100、180、200、300、600r/min 速 梯：1.703、3.41、5.11、10.22、51.1、102.2、153.29、170.33、306.6、 -1 340.66、511、1022 S b、仪器参数的确定（表二） R2 R1 R2/R1 h ф k cm cm cm 格 dyn.cm/格 1.8415 1.7245 1.0678 3.8 300 386 将仪器参数代入γ = πR22n / [ 15 (R22 - R12) ] 中，得到：γ =1.703 n 2 / 20 . . 利用该式，可以计算出不同转速下的剪切速率。 r/min 600 300 200 100 6 3 r.s-1 1022 511 340.7 170.3 10.22 5.11 又根据测定扭距 M = k ф，得到仪器最大测定扭距： Mmax = 300 380 = 115800 dyn.cm 将其代入τ =M / ( 2 πR12h )，得：τ max = 1533 dyn/cm2 由此，可得到仪器扭簧系数： C = τ/ ф = 1533/300 = 5.11 dyn/cm2/格 综上可见，我们已得到了如下公式： τ= C ф = 5.11ф γ=1.703 n 流变参数精确计算公式（根据直线的两点法则推得） 因此，可通过这些公式导出以下钻井液流变参数的直读计算公式： 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。 1 视粘度： η视 = 2 ×600 r/min (读数 ) mPa ·s 塑性粘度： η塑 = 600 r/min (读数 ) －300r/min （读数）mPa ·s 0 动 切 力： τ = 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： 3 / 20 . . 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： dvn τ = k ( ) dx dv lg τ= lg k+ n lg dx n：流行指数。 其值在 0~1 之间 k ：稠度系数。 600r/min （读数） 流性指数 n = 3.32 lg (无因次 ) 300r/min （读数） 稠度系数 k = 0.511×300r/min （读数） Pa ·s n 511n ④、卡森流体 : η 1/2 = 2.42 ( ф6001/2 - ф3001/2) (mPa.s)1/2 τc1/2 = 0.4931 (6 ф1001/2 - ф6001/2 ) Pa1/2 3、测量部件：见（图二） 、（表三） 由扭力弹簧组件、刻度盘组件、外筒组成。筒与轴锥度配合，外转筒与转筒 之间由螺纹连接。 4 / 20 . . （图二）测量部件结构图 （表三）测量部件零件 表 序 数 零件编号 名 称 号 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 筒轴 1 4 N6 ·03 ·04-08 外转筒 1 5 N6 ·03 ·01-00 筒 1 4、转筒组件结构图： （图三） 5 / 20 . . 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 轴用弹性挡圈 d=14 d= （图三）转筒组件结构图 5、支架部件：见（图四） 、（表四） 采用托架升降被测容器，操作灵活方便。 6 / 20 . . A向放大 2:1 A （ 图四）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 6、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》。如果更换十二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： （图五） 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 拧松紧定螺钉（ 2），取出扭力弹簧。 7 / 20 . . 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。 （图五）操作扭力弹簧示图 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 ②、扭力弹簧校验方法： 卸下外传筒，将筒逆时针方向旋转并向上推（筒与筒轴锥度配合） ，装上筒。 取一段没有弹性的细丝线，用小块胶纸将丝线的一端粘在筒的表面，然后将 丝线 圈，通过专用扭簧测力架，使丝线的另一端系挂 钩。见（图十二） 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（图七） （表五）（表十二） 胶带 尼龙线 （图十二）操作示意图 8 / 20 . . （表五）测试工作结构明细表 序号 名称与规格 数量 1 粘度计扭簧 1 2 粘度计筒轴 1 3 测力计滑轮固定架 1 4 尼龙线 （图七）测试工作结构图 （表十二）F1 扭力弹簧刚度线性测试表 砝 码 允许转动围 实 测 砝 码 允许转动围 实 测 （克） （格） （格） （克） （格） （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= 度 Ks G：砝码重量（克） r ：筒半径（ r=1.7245 厘米） φ：刻度盘读数（度） K S：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，均须对扭力弹簧做调整。参照（图五）做调整。 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 . . 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围，否则仪器将无法测试。 7、仪器粘度校验： 校验条件： 环境和温度应控制在 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”将筒安装在仪器上，上升托盘使 样品杯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》 ，计算平均值，与已 标定标准粘度油的动力粘度值作比较，其测定 1～25mPa·s 误差为± 1mPa·s ；25 mPa ·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” 。 8、空载零位校验： 仪器以 300r/min 空转时，刻度盘指针零位摆动小于 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。 9、工作原理： 对牛顿流体液体流动服从于牛顿摩擦定律。 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） 外筒旋转时 , 由于钻井液的摩檫力的作用 , 将扭矩传递给测锤 , 刻度盘的读 数便反映了这个扭矩 , 它与测量切力的关系是 : M 2 2 R h 剪切速率与旋转速度也有对应关系 , 但它与流体类型有关 , 例如牛顿流体 , 它 的对应关系式是 : 2 2 dv 2 R R ( )n 1 2 2 2 2 dx R ( R R ) 2 1 10 / 20 . . 十二、样品测试与操作： 1、准备 ①、取出仪器，检查各转动部件、电器与电源插头是否安全可靠。 ②、向左旋转外转筒，取下外转筒。将筒逆时针方向旋转并向上推与筒轴 锥端配合。动作要轻柔，以免仪器的筒轴变形和损伤。向右旋转外转筒，装 上外转筒。见（图八） 。 转筒 转筒 外转筒 外转筒 卸外转筒 装外转筒 （图八）操作示意图 ③、接通电源 220V 50Hz 。 ④、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。 ⑤、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 参照仪器校验的第五项“空载零位校验”进行校验。 ⑥、将刚搅拌过的钻井液倒入样品杯至刻线ml ），立即置于托盘上， 上升托盘使杯液面达到外转筒刻线 . . 上转筒 样品杯 内筒轴 钻井液 内筒 下转筒 定位套 标准刻线 手柄 支架 （图九）操作示意图 2、操作 数显旋转粘度计面板图 （图十）数显旋转粘度计面板图 12 / 20 . . ①、长按“上箭头”进行十二速与十二速的转换： “F12”为 12 速，“F6”为 6 速模式。 ②、自动模式：按启动键。 ③、手动模式：按箭头选择转速接着按启动键，可启动相应转速。 ④、长按“启动 /停止”键可以对速度间隔时间进行设定。 “上箭头”为时间 间隔增大， “下箭头”为时间间隔减小。单位：秒。系统默认 10秒， 复位或断电后均为 10 秒。自动模式下按“启动 /停止”键可转换下一 转速。 ⑤、上行 /下行为顺逆向测量方式转换：末位小数点亮为曲线顺向（上行） ， 末位小数点灭为曲线逆向（行） （图十一）。上行表示 1-600 转/ 分钟的 曲线 转/分钟的曲线。 ⑥、按“复位”键可停止工作。 （图十一 曲线、测试完后，关闭电源，松开托板手轮，移开样品杯。 4、轻轻左旋卸下外转筒，并将筒逆时针方向旋转垂直向下用力，取下筒。 5、清洗外转筒，并擦干，将外转筒安装在仪器上，清洗筒时应用手指堵住 锥孔，以免脏物和液体进入腔，筒单独放置在箱固定位置。 6、测量扭力弹簧要视仪器使用频率 1~2 年定期校验， 13 / 20 . . 七、仪器的维护与保养 1.测试完后必须清洁仪器与样品接触的部件，如外转筒、筒和样品杯等。必 须将外转筒安装在仪器上，以保护筒轴。 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.筒为空心式结构，每次测试后应与时清洗擦干 ,清洗时应手指堵住锥孔，以 免脏物和液体进入腔。 4.保证筒重量为 70±5g 。筒锥孔面不得划伤、碰撞。 5.每次安装筒时，应动作轻柔，安装时，手拿筒逆时针旋转向上用力，卸下 筒时应逆时针旋转向下用力，以免筒轴弯曲变形。 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，防止造成部件变形影响精度 和使用。 8. 维修和移动仪器时应断电，方能排除一些故障和移动。 9. 每次使用完毕后，应与时将仪器擦拭干净，放置干燥环境处。 筒腔不准有任何杂物和液体，以免影响测试精度。 八、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， 室空气中不含有能引起器件腐蚀的杂质。 九、故障的判定与排除 序号 故障 原因 排除方法 接通电源， 1 电动机不转 熔断丝烧断 旋开熔断器更换熔断丝。 动。 外转筒摆动 碰 撞或 用力装 2 大 ， 超 过 更换外转筒。 卸使其变形。 0.15mm。 参照“仪器校验的扭力弹簧校验方 测量误差偏 扭 力弹 簧失去 法”进行校正。 如扭力弹簧变形， 应 3 大。 精度。 更换扭力弹簧， 方法参照 “仪器校验 的扭力弹簧更换”。 14 / 20 . . 筒没安装好、筒 清洁筒锥孔， 重新安装筒。 入锥孔面 外转筒转动 4 锥 孔有 杂物或 按碰伤应更换新筒。安装的步骤参照 时，筒掉落。 锥孔面碰伤。 “测试操作方法 2 条”。 取下护罩， 松开紧定螺钉， 将扭力弹 刻度盘不转 簧和齿轮箱盖拿出， 卸下外转筒、筒、 5 轴承 D85锈蚀。 动。 卡圈、轴承盖轴用弹性挡圈， 从上部 拿出刻度盘和筒轴，更换轴承 碰 撞筒 轴或装 更换筒轴。取出筒轴组件后压出筒 6 筒轴弯曲。 卸 同时 用力不 轴，装入新筒轴时必须配合牢固。 均匀。 维修时必须断电，方可维修。 十、随机配件、工具、与技术文件一览表 （一）、随机配件、工具： 序号 名称与规格 单位 数量 备 注 1 电源线 （二）、技术文件： 序号 名称与规格 单位 数量 备 注 1 使用说明书 份 1 2 合格证 份 1 3 装箱单 份 1 15 / 20 . . 恒泰达机电设施 地址：中国·市黄岛区世纪大道西端 ：86-00 ：86-08 .hentd. ：saleShentd. 1 / 20

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