聚合物溶液高压在线流变分析装置的制作方法

本发明涉及一种高压管线中聚合物溶液粘度分析装置。

背景技术：

现阶段检测聚合物溶液在高压管线中的粘度，主要采用人工取样后送至化验室检测。由于取样过程中存在压力降且对取样人员操作手法要求高，极易对样品产生机械剪切，所得结果误差大，因此人工取样检测无法实现简便、连续、快捷、准确的数据分析。

为了克服人工取样检测的不足，目前已有多种形式的在线粘度测量装置，其中使用的常规转子泵所能承受的压力一般在4mpa以下。主要原因是，通常为确保泵内液体的密封性，需要在转轴与泵体接合处安装密封件，而所述密封件多采用骨架式密封圈，经过实验，泵内压力达到2mpa时，泵内液体会从密封圈与转轴接合处渗漏；另外常用的一种密封件为机械密封，机械密封多用于水泵，若将机械密封安装在转子泵上，在泵内压力达到4mpa时，也有漏液现象出现，所以这两类密封件并不足以让转子泵承受高压，并且骨架式密封圈也不能完全隔离空气，聚合物溶液接触氧气后，会产生化学降解。所以解决转子泵承受高压及完全隔离氧气问题，是实现聚合物溶液高压在线粘度测量的关键。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种聚合物溶液高压在线流变分析装置，该装置可实现超过20mpa压力的粘度测量，而且所测结果为聚合物溶液的真实粘度。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种聚合物溶液高压在线流变分析装置，包括高压软管、过滤器、转子泵、流量传感器、差压传感器、毛细盘管、蓄能器及计算机，所述高压软管包括接入软管与接出软管，其中接入软管与聚合物溶液高压管线密封连接，接入软管的出口连接第一三通阀，第一三通阀的另两个接口分别连接过滤器，这两个过滤器的出口均与第二三通阀管线连接，且在这两个过滤器的入口与出口之间并联第一差压传感器；第二三通阀的另一接口管线连接转子泵，转子泵的出口管线连接流量传感器，流量传感器的另一端与毛细盘管管线连接，毛细盘管的出口管线连接球阀，且在毛细盘管的入口与出口之间并联第二差压传感器，在毛细盘管与球阀之间的管线上设置支线，该支线的出口连接蓄能器，球阀的出口与接出软管连接，接出软管的出口与聚合物溶液高压管线密封连接；其特征在于：所述转子泵，包括伺服电机、转轴、转子、密封环、泵体及轴承，其中转子由内转子及外转子组成，所述泵体左侧中心设置泵腔，泵体内设置与泵腔连通的进液流道及排液流道；所述密封环，其直径与泵体直径相同，其中心设置密封腔，密封腔内注入密封液，密封环体上设置密封液注入口，密封环的左侧中心设置密封槽；所述密封环右端与泵体之间通过螺栓及定位销固定连接，密封环左端通过螺栓固定连接在伺服电机侧面；转轴沿密封环的中心轴穿过，转轴与密封环体的两端接合处分别设置o型圈，优选每一处设置两个o型圈，如果第一个泄露第二个将会继续起到密封的作用；内转子及外转子装在转轴上并置于泵腔内，轴承装在转轴上并置于密封槽内，转轴与伺服电机通过联轴器固定连接，第一差压传感器、第二差压传感器及流量传感器所采集的信号传送至计算机，计算机按照公式算出所流经液体的粘度值，所述计算公式为：

其中，μ为粘度，单位为pa·s；r为毛细盘管半径，单位为m；δp为毛细盘管两端压差，单位为pa；l为毛细盘管长度，单位为m；q为毛细盘管内流量，单位为m³/s。

本发明的有益效果：

1、实现对高压管线、井口等位置的在线粘度测量；

2、测量结果真实有效；

3、装置可移动、安装方便、操作简单，便于测量不同检测点。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是转子泵的结构示意图。

图3是转子泵的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图通过对本发明装置作详细说明：

由图1所示：一种聚合物溶液高压在线流变分析装置，包括高压软管、过滤器、转子泵7、流量传感器8、差压传感器、毛细盘管9、蓄能器12及计算机，所述高压软管包括接入软管2与接出软管14，其中接入软管2与接出软管14分别密封连接在聚合物溶液高压管线1上，接入软管2的出口连接第一三通阀3，第一三通阀3的另两个接口分别连接第一过滤器4及第二过滤器5，第一过滤器4及第二过滤器5的出口均与第二三通阀6管线连接，且在第一过滤器4及第二过滤器5的入口与出口之间并联第一差压传感器10，第一差压传感器10用于检测过滤器两端压力，判断过滤器是否有堵塞情况；第二三通阀6的另一接口管线连接转子泵7，转子泵7的出口管线连接流量传感器8，流量传感器8用于监测装置内流量，流量传感器8的另一端管线连接毛细盘管9，毛细盘管9的出口与球阀13管线连接，且在毛细盘管9的入口与出口之间并联第二差压传感器11，在毛细盘管9与球阀13之间的管线上设置支线，该支线的出口连接蓄能器12，球阀13的出口与接出软管14连接，接出软管14的出口与聚合物溶液高压管线1密封连接；由图2结合图3所示：所述转子泵7，包括伺服电机、转轴7-2、转子、密封环7-13、泵体7-11及轴承7-3，其中转子由内转子7-8及外转子7-9组成，所述泵体7-11左侧中心设置泵腔，泵体内部设置与泵腔连通的进液流道7-12及排液流道7-7；所述密封环7-13，其直径与泵体7-11直径相同，其中心设置密封腔7-5，密封腔7-5内注入密封液，密封环体上设置密封液注入口7-4，密封环7-13的左侧中心设置密封槽；密封环7-13安装在泵体7-11与伺服电机7-1之间，密封环右端与泵体之间通过第一螺栓7-15及定位销7-10定位固定连接，密封环左端通过第二螺栓7-14固定连接在伺服电机7-1侧面；转轴7-2沿密封环7-13的中心轴穿过，转轴7-2与密封环体的两端接合处分别设置o型圈7-6，优选每一接合处设置两个o型圈7-6，如果第一个o型圈泄露则第二个o型圈将会继续起到密封的作用；内转子7-8及外转子7-9装在转轴7-2上并置于泵腔内，轴承7-3装在转轴7-2上并置于密封槽内，转轴7-2与伺服电机7-1通过联轴器固定连接，第一差压传感器10、第二差压传感器11及流量传感器8所采集的信号直接传送至计算机，计算机按照公式自动算出所流经液体的粘度值，所述计算公式为：

其中，μ为粘度，单位为pa·s；r为毛细盘管半径，单位为m；δp为毛细盘管两端压差，单位为pa；l为毛细盘管长度，单位为m；q为毛细盘管内流量，单位为m³/s。

本发明技术方案的原理说明：

密封环体内设置密封腔，内注密封液，可确保聚合物溶液与空气完全隔离；转轴与密封环体两侧设置的o型圈，一方面具有密封作用，另一方面，因为o型圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压则不发生泄漏，反之则发生泄漏；经测算，o型圈与转轴之间的接触压力大于20mpa，这样就可以保证本发明装置可以长时间的在高压下工作。

下面介绍本发明所述的高压在线流变装置测量液体粘度的流程：

1.将接入软管及接出软管连接到聚合物溶液管线上；

2.打开两个三通阀及球阀；

3.待测聚合物溶液通过高压软管流经整个装置；

4.待转子泵运行稳定后，观察第一差压传感器、第二差压传感器，以及流量传感器，确保设备运转正常；

5.系统自动记录所测毛细管两端压力值δp2及流量值q，并通过监测过滤器两端压力值δp1判断过滤器是否有堵塞情况；

6.计算机按照公式自动测算待测聚合物溶液粘度值。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。