摘要 提出一種（zhǒng）通過測量泵的衝數來間（jiān）接（jiē）測量泵的出口流量的方法，具體介紹了利用轉速傳感器測量泵衝數的原理，給出了泵出口流（liú）量的計算式。
鑽井用的往複式泥漿泵，俗稱鑽井（jǐng）的“心（xīn）髒”，它的主要功能是向井下循（xún）環輸送（sòng）鑽井泥漿，將鑽井過程中（zhōng）鑽頭破碎的（de）岩屑從井底攜帶出來並為井下動力動力鑽具提供動力。泵的出口流量是影響鑽井效率的一個重要參數，也是最優化鑽井工藝中必須優選的參（cān）數，泵的出口（kǒu）出壓力很高（gāo）(一般在（zài）20—25MPa)，且輸送含砂量較高的泥漿，采用普通的流量計對其流量進行直（zhí）接計（jì）量存在兩個問題;一是高壓密（mì）封問題，二是泥漿得沉積（jī）和堵（dǔ）塞問題。因此直接計量較為困難。
根據往複泵的工作原理，其（qí）在（zài）單位時間內輸送的液體體積(既泵的理論（lùn）平均流量Q理)與泵（bèng）的活塞（sāi）截麵積S ..活塞行程長度1，以及活塞每分種在缸套種往複的次數(稱（chēng）作泵的衝數或泵數)n有關。S和I是泵的結（jié）構參數，對於給定的泵是確定不變的量，因此，若能測量出泵的衝數n 。就可計算出泵的出口流量（liàng）。
主題（tí）詞 流量測量 泥漿流量 往（wǎng）複泵 間接測量
1. 泵衝數的測（cè）量
由於往複（fù）式泵的（de）衝數與其驅動軸的轉速成正比，因此可通過測量其驅動軸的（de）轉速換算出泵衝數，
1.1轉速傳感器的工（gōng）作原理
泵驅動軸的轉速采用霍爾轉速（sù）傳感器測量，圖1和圖2分別為霍爾轉（zhuǎn）速傳感（gǎn）器的結構原理和接線（xiàn）圖。
傳感器的定子上有2個互相垂直的饒組A和B，在繞（rào）組的（de）中（zhōng）心線上粘有霍（huò）爾片Ha和Hb，轉子為永（yǒng）久磁鋼，霍爾元件Ha和Hb的激勵電機分別與繞組A和B相連（lián），它們的霍爾電極串聯後作為傳感器（qì）的輸出。
下麵推導傳感器輸出的霍爾電動勢的表達式。當永磁轉子（zǐ）轉動時，在轉子和定子的氣隙（xì）中（zhōng）變形成隨時間按正弦規律變化的交便磁場，設穿過霍爾元件Ha的磁通密度Bh 為
因為繞組A在空間上帶後 Ha90º，故繞組A處的磁（cí）通密度Ba 為該交變磁（cí）場將在繞（rào）組 A中感應出交變電動勢Ea由楞次定律而Ea在Ha中將產生交變激勵電源;
由於（yú）霍爾（ěr）元件H a本身也處於磁場中，其霍爾電極上將產生霍爾電動勢;
式中;L1為繞組A的電感;R1 為繞組A和（hé）霍爾（ěr）元件Ha 組成的回路等效電阻;K1為（wéi）霍爾元件的靈敏度，它是與霍（huò）爾元件的材料及結（jié）構有關的參數。
類似地，由於霍爾元件（jiàn）Hb 所出（chū）得空間（jiān）位置超前Ha90º，而繞組B又超前Hb90º，同理（lǐ）可推出Hb產生的霍爾電動勢Ehb為
故傳感器總的輸出電動（dòng）勢為
它與被測（cè）轉速成正比。
1.2轉速傳感器的現場安裝
為了用轉速（sù）傳感器測量出泵驅動軸的轉速，可在泵驅動軸上裝上皮帶輪或鏈輪來驅動（dòng）轉速傳感器的（de）轉子轉動，這種安裝（zhuāng）方式（shì）既簡（jiǎn）便（biàn）易行，又不影響泵的正常工作。
往複式泥漿（jiāng）泵出口流量測量方法
2. 泵出口流量的計算
測出泵的衝數n 後，既可根據往複泵的結構和（hé）作用（yòng）方式計算其出口的理（lǐ）論平均（jun1）流量Q理 。
對於單缸單作用泵，理論平均流量為
Q理 = Sln (m3/min )= Sln/60(m3/s )
式中;S為泵的 活塞麵積;l為活塞行程長度。
對於多缸單作用泵，設缸數位M，則其理論（lùn）平均流量為
Q理 = MSln (m3/min )
對於多缸雙作（zuò）用泵，活（huó）塞往複（fù）一次，各液缸輸送液體兩次，體積（jī）為(2S-S" )式中（zhōng）S"為活塞（sāi）杆截麵積，則M各缸的理論平均流量為
Q理=M(2S-S")ln (m3/min )
在實際測量中發現，往複式泥漿泵工作時，由於吸入閥和排（pái）除閥關閉的不及時，泵（bèng）閥，活塞和其他蜜封出有高壓液體陋失;泵缸中或液體內（nèi）含有氣體等原因，使泵的實際平均流量Q要低於（yú）理論平均流量，既
Q = aQ理
a的大小視泵的（de）工作情況，一般取（qǔ） 0.85-0.95。
3. 結束語
本（běn）文提出的通過測量（liàng）泵的衝數來間接測量泵的出（chū）口流量的方法，簡單易行，避免了直接測量中傳感器承受高壓和液體腐（fǔ）蝕的問題，且（qiě）拆裝方便，易（yì）行維護，實際測量中發現，當泵的充（chōng）滿度不高或不恒定是，此法的測量誤（wù）差將增大，因此，當對測量精確要求高時，則應考率采用（yòng）其他非接觸式測量方法 。 |
