滾子加熱爐溫度均勻度對結果的影響及改進措施

周先成沈思英

1.成都川鋒化學工程有限責任公司 產品開發部 （四川 成都 610511）

2.成都川鋒化學工程有限責任公司 質檢部 （四川 成都 610511）

滾子加熱爐溫度均勻度對結果的影響及改進措施

周先成1沈思英2

1.成都川鋒化學工程有限責任公司 產品開發部 （四川 成都 610511）

2.成都川鋒化學工程有限責任公司 質檢部 （四川 成都 610511）

滾子加熱爐是將鉆井液加熱老化的專用設備，在鉆井液添加劑產品的質量檢驗中也普遍的使用。滾子加熱爐的要害是內部溫度分布的均勻性和顯示溫度的真實性，直接影響到產品檢測指標的重現性和質量判斷的準確性。目前國內各實驗室普遍使用的國產多軸滾子加熱爐，不同程度地都存在各軸區溫度分布差異大的問題。使得同一試驗漿放在同一滾子加熱爐內的不同軸區，老化后檢測出的數據差距很大，極易造成誤判，引起質量爭議。我們對我公司所用滾子加熱爐進行反復研究、測試和改造。使爐內溫度高低差縮小到5℃以下，鉆井液試驗和產品檢驗數據重現性好，有效地促進了產品質量的穩定工作。

鉆井液 滾子加熱爐 溫度均勻度

滾子加熱爐溫度均勻度現狀及影響

滾子加熱爐是鉆井液實驗里必備的設備。它既是鉆井液老化處理、產品研究的試驗設備，也是鉆井液添加劑產品質量檢驗中的檢驗設備。滾子加熱爐目前沒有國家或行業標準。滾子加熱爐各軸區溫度分布差異大的問題普遍存在。如，設置恒溫180℃，爐內有的軸區低至170℃以下，有的軸區高至190℃以上甚至200℃。使得同一試驗漿放在同一滾子加熱爐內的不同軸區，老化后檢測出的數據差距很大、重現性很差，既難指導產品研究，又容易造成質量誤判。以4號滾子加熱爐（國內青島某公司產品）為例，同一漿液放在同一滾子加熱爐之內老化，檢測結果沒有重現性，見表1。

表1 改造前漿液性能重現性實測數據

經專業的計量檢測部門反復檢測。以4#滾子加熱爐為例，各軸區實測溫度如圖1。

圖1 4#滾子加熱爐各軸區實測溫度平均值

表2是專業計量檢測部門對4臺滾子加熱爐的檢測結果。

從表2可以看出，1號滾子加熱爐各軸區的實際溫度與設定溫度相差很小且分布均勻（溫度均勻度只有3.6℃），而1號滾子加熱爐是最早進行過溫度均勻度改造的滾子加熱爐。2號和3號滾子加熱爐的溫度均勻度（軸區間最大溫差）分別達到13.6℃和 13.7℃。4號滾子加熱爐的溫度均勻度高達18.3℃。引起漿液試驗檢測結果沒有重現性的根本原因是軸區間溫差過大。

長、方兩種形狀滾子加熱爐的內部結構見圖2、圖3。

從以上分析我們認為，造成漿液性能測試重現性差的原因是各軸區溫度分布不均勻，造成溫度分布不均勻的原因是爐內熱空氣流動不合理或流動速度不夠。要改變這種狀況，須對爐內熱空氣的流動狀況加以改造。

表2 滾子加熱爐校準結果

圖2 長形爐結構示意圖

圖3 方形爐結構示意圖

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扇使熱風強制對流。

滾子加熱爐加熱腔有長形和方形兩種，加熱管的位置也有側面和下部兩種。通過我們的試驗，根據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機。加熱腔為長形，加熱管在下部的，在加熱腔兩側各設置1臺鼓風機（上部再添加1臺鼓風機效果更好），錯位安裝（見圖2），使熱風快速循環。改造后的長形滾子加熱爐示意圖見圖4。

圖4 改造后的長形滾子加熱爐示意圖

加熱腔為方形且加熱管在側面的，在加熱腔上部設置1臺鼓風機。這種軸數較少的方形爐帶有風機，但由于其葉片少或葉片形狀不能滿足高溫熱風快速完全均勻循環，溫度分布不均勻性沒有得到解決。用足夠功率的風扇電機和形狀恰當、片數較多的風扇葉片改造風機即可 （考慮到滾子加熱爐使用溫度均較高，而大多數鼓風干燥箱的使用溫度均可達到300℃，與滾子加熱爐的使用溫度和環境均相似，可以選用鼓風干燥箱通用的鼓風機）。圖5為我們的自制葉片，圖6為原機風葉，供參考。

除設置或改造風扇外，我們同時為每臺滾子加熱爐添加了溫度自動監控記錄儀，可以對恒溫狀態24h監控記錄，以確保試驗數據的準確性。

改造完成后，經中國測試技術研究院檢定，結果見圖7和表3。

圖5 自制風葉

圖6 原機風葉

圖7 改造后4#滾子加熱爐各軸區實測溫度平均值

我們用同一漿液放在改造后的同一滾子加熱爐之內老化，檢測結果有良好的重現性，見表4。

大量的產品研究實驗和產品檢測實驗，改造后的幾臺滾子加熱爐能夠準確地指導我們的產品研究和質量檢驗工作，減少了以往的許多麻煩和爭議。在此介紹，供同行參考、探討。

問題討論

用作產品檢驗設備的滾子加熱爐，其溫度均勻性的改造，本不該由用戶來做，但由于目前國內沒有完全適用于產品檢驗用的滾子加熱爐產品和相應的技術標準，這里采取一個權宜之計是不得已。這是一個全國性的問題，我們希望能引起權威的質量管理部門關注、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，督促廠家制定出科學合理的產品質量標準，并按此標準提供產品，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、后滾子加熱爐校準結果

表4 4#滾子加熱爐改造后漿液性能重現性實測數據

周先成（1966-），男，高級工程師，主要從事油田化學品、林產化學品和混凝土外加劑的研究開發、質量管理和現場服務。

2010-06-21