滾子加熱爐溫度均勻度對(duì)結(jié)果的影響及改進(jìn)措施

周先成沈思英

1.成都川鋒化學(xué)工程有限責(zé)任公司 產(chǎn)品開發(fā)部 （四川 成都 610511）

2.成都川鋒化學(xué)工程有限責(zé)任公司 質(zhì)檢部 （四川 成都 610511）

滾子加熱爐溫度均勻度對(duì)結(jié)果的影響及改進(jìn)措施

周先成1沈思英2

1.成都川鋒化學(xué)工程有限責(zé)任公司 產(chǎn)品開發(fā)部 （四川 成都 610511）

2.成都川鋒化學(xué)工程有限責(zé)任公司 質(zhì)檢部 （四川 成都 610511）

滾子加熱爐是將鉆井液加熱老化的專用設(shè)備，在鉆井液添加劑產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)中也普遍的使用。滾子加熱爐的要害是內(nèi)部溫度分布的均勻性和顯示溫度的真實(shí)性，直接影響到產(chǎn)品檢測(cè)指標(biāo)的重現(xiàn)性和質(zhì)量判斷的準(zhǔn)確性。目前國(guó)內(nèi)各實(shí)驗(yàn)室普遍使用的國(guó)產(chǎn)多軸滾子加熱爐，不同程度地都存在各軸區(qū)溫度分布差異大的問題。使得同一試驗(yàn)漿放在同一滾子加熱爐內(nèi)的不同軸區(qū)，老化后檢測(cè)出的數(shù)據(jù)差距很大，極易造成誤判，引起質(zhì)量爭(zhēng)議。我們對(duì)我公司所用滾子加熱爐進(jìn)行反復(fù)研究、測(cè)試和改造。使?fàn)t內(nèi)溫度高低差縮小到5℃以下，鉆井液試驗(yàn)和產(chǎn)品檢驗(yàn)數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，有效地促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定工作。

鉆井液 滾子加熱爐 溫度均勻度

滾子加熱爐溫度均勻度現(xiàn)狀及影響

滾子加熱爐是鉆井液實(shí)驗(yàn)里必備的設(shè)備。它既是鉆井液老化處理、產(chǎn)品研究的試驗(yàn)設(shè)備，也是鉆井液添加劑產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中的檢驗(yàn)設(shè)備。滾子加熱爐目前沒有國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。滾子加熱爐各軸區(qū)溫度分布差異大的問題普遍存在。如，設(shè)置恒溫180℃，爐內(nèi)有的軸區(qū)低至170℃以下，有的軸區(qū)高至190℃以上甚至200℃。使得同一試驗(yàn)漿放在同一滾子加熱爐內(nèi)的不同軸區(qū)，老化后檢測(cè)出的數(shù)據(jù)差距很大、重現(xiàn)性很差，既難指導(dǎo)產(chǎn)品研究，又容易造成質(zhì)量誤判。以4號(hào)滾子加熱爐（國(guó)內(nèi)青島某公司產(chǎn)品）為例，同一漿液放在同一滾子加熱爐之內(nèi)老化，檢測(cè)結(jié)果沒有重現(xiàn)性，見表1。

表1 改造前漿液性能重現(xiàn)性實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

經(jīng)專業(yè)的計(jì)量檢測(cè)部門反復(fù)檢測(cè)。以4#滾子加熱爐為例，各軸區(qū)實(shí)測(cè)溫度如圖1。

圖1 4#滾子加熱爐各軸區(qū)實(shí)測(cè)溫度平均值

表2是專業(yè)計(jì)量檢測(cè)部門對(duì)4臺(tái)滾子加熱爐的檢測(cè)結(jié)果。

從表2可以看出，1號(hào)滾子加熱爐各軸區(qū)的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度相差很小且分布均勻（溫度均勻度只有3.6℃），而1號(hào)滾子加熱爐是最早進(jìn)行過溫度均勻度改造的滾子加熱爐。2號(hào)和3號(hào)滾子加熱爐的溫度均勻度（軸區(qū)間最大溫差）分別達(dá)到13.6℃和 13.7℃。4號(hào)滾子加熱爐的溫度均勻度高達(dá)18.3℃。引起漿液試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果沒有重現(xiàn)性的根本原因是軸區(qū)間溫差過大。

長(zhǎng)、方兩種形狀滾子加熱爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2、圖3。

從以上分析我們認(rèn)為，造成漿液性能測(cè)試重現(xiàn)性差的原因是各軸區(qū)溫度分布不均勻，造成溫度分布不均勻的原因是爐內(nèi)熱空氣流動(dòng)不合理或流動(dòng)速度不夠。要改變這種狀況，須對(duì)爐內(nèi)熱空氣的流動(dòng)狀況加以改造。

表2 滾子加熱爐校準(zhǔn)結(jié)果

圖2 長(zhǎng)形爐結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 方形爐結(jié)構(gòu)示意圖

滾子加熱爐改造措施

改善滾子加熱爐的溫度均勻度的方法是添加和改造電風(fēng)扇使熱風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流。

滾子加熱爐加熱腔有長(zhǎng)形和方形兩種，加熱管的位置也有側(cè)面和下部?jī)煞N。通過我們的試驗(yàn)，根據(jù)加熱腔的形狀和加熱管位置，選擇不同的位置添加合適的鼓風(fēng)機(jī)。加熱腔為長(zhǎng)形，加熱管在下部的，在加熱腔兩側(cè)各設(shè)置1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)（上部再添加1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)效果更好），錯(cuò)位安裝（見圖2），使熱風(fēng)快速循環(huán)。改造后的長(zhǎng)形滾子加熱爐示意圖見圖4。

圖4 改造后的長(zhǎng)形滾子加熱爐示意圖

加熱腔為方形且加熱管在側(cè)面的，在加熱腔上部設(shè)置1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)。這種軸數(shù)較少的方形爐帶有風(fēng)機(jī)，但由于其葉片少或葉片形狀不能滿足高溫?zé)犸L(fēng)快速完全均勻循環(huán)，溫度分布不均勻性沒有得到解決。用足夠功率的風(fēng)扇電機(jī)和形狀恰當(dāng)、片數(shù)較多的風(fēng)扇葉片改造風(fēng)機(jī)即可 （考慮到滾子加熱爐使用溫度均較高，而大多數(shù)鼓風(fēng)干燥箱的使用溫度均可達(dá)到300℃，與滾子加熱爐的使用溫度和環(huán)境均相似，可以選用鼓風(fēng)干燥箱通用的鼓風(fēng)機(jī)）。圖5為我們的自制葉片，圖6為原機(jī)風(fēng)葉，供參考。

除設(shè)置或改造風(fēng)扇外，我們同時(shí)為每臺(tái)滾子加熱爐添加了溫度自動(dòng)監(jiān)控記錄儀，可以對(duì)恒溫狀態(tài)24h監(jiān)控記錄，以確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

改造完成后，經(jīng)中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院檢定，結(jié)果見圖7和表3。

圖5 自制風(fēng)葉

圖6 原機(jī)風(fēng)葉

圖7 改造后4#滾子加熱爐各軸區(qū)實(shí)測(cè)溫度平均值

我們用同一漿液放在改造后的同一滾子加熱爐之內(nèi)老化，檢測(cè)結(jié)果有良好的重現(xiàn)性，見表4。

大量的產(chǎn)品研究實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，改造后的幾臺(tái)滾子加熱爐能夠準(zhǔn)確地指導(dǎo)我們的產(chǎn)品研究和質(zhì)量檢驗(yàn)工作，減少了以往的許多麻煩和爭(zhēng)議。在此介紹，供同行參考、探討。

問題討論

用作產(chǎn)品檢驗(yàn)設(shè)備的滾子加熱爐，其溫度均勻性的改造，本不該由用戶來做，但由于目前國(guó)內(nèi)沒有完全適用于產(chǎn)品檢驗(yàn)用的滾子加熱爐產(chǎn)品和相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這里采取一個(gè)權(quán)宜之計(jì)是不得已。這是一個(gè)全國(guó)性的問題，我們希望能引起權(quán)威的質(zhì)量管理部門關(guān)注、重視這一問題。在滾子加熱爐溫度分布均勻度這一要害問題上，督促?gòu)S家制定出科學(xué)合理的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并按此標(biāo)準(zhǔn)提供產(chǎn)品，這才是解決問題的根本措施。

The roller reheating furnace is the specific equipment for drilling fluid to be heated and aged,and it is widely used in the quality test of drilling fluid additives products.The key point of roller reheating furnace is the evenness of internal temperature distribution and reality of demonstrated temperature,both of which directly affect the reproducibility of product inspection index and the accuracy of quality judgment.At present,domestic multiple-axes roller reheating furnaces are widely used in domestic laboratories, which have some problems like the big difference of temperature in different axes to some different degree.These problems made an identical test slurry distribute in different axes of one roller reheating furnace,and detect data with big difference after ageing,thus easily causing mis-judgment and quality issue.Therefore,the roller reheating furnaces are studied,tested and reformed repeatedly in our company,which makes the difference of temperature inside the furnace reduced to the degree under 5OC,gets better reproducibility of drilling fluid test and product inspection data,and effectively promotes the stability of product quality.

drilling fluid;roller reheating furnace;evenness of temperature

表3 改造前、后滾子加熱爐校準(zhǔn)結(jié)果

表4 4#滾子加熱爐改造后漿液性能重現(xiàn)性實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

周先成（1966-），男，高級(jí)工程師，主要從事油田化學(xué)品、林產(chǎn)化學(xué)品和混凝土外加劑的研究開發(fā)、質(zhì)量管理和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。

2010-06-21