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    电磁流量计在油田注水计量中的应用研究


    电磁流量计在油田注水计量中的应用研究,某采油厂拥有注水站7座,大口径(大于200mm)注水电磁流量计37台,日注工业污水9.6万吨。针对原注水电磁流量计准确度普遍低于流量计理论测量准确度的现状,根据电磁流量计原理与实际应用工况条件,逐项分析现场工况条件下影响电磁流量计测量准确度的各项因素,并查找造成影响各因素的权重关系,推断出阀门开启度太小,管系吸入气泡,液体中含有溶解气,注水泵振荡、流量计直管段太短和污水沉积层覆盖电极等主要原因,制定实施相应的技术改造对策。
    2电磁流*计
    2.1电磁流量计的组成
    电磁流量计由传感器和转换器两部分构成。它是基于法拉第电磁感应定律工作的,用来测量电导率大于5m S/cm导电液体的体积流量,是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。除可测量一般导电液体的体积流量外,还可以用于测量强酸、强碱等强腐蚀液体和泥浆、矿浆、纸桨等均匀的液固两相悬浮液体的体积流量广泛应用于石油、化工、冶金、轻纺、造纸、环保、食品等工业部门及市政管理、水利建设、河流疏浚等领域的流量计量。
    2.2原理概述
    电磁流量工作原理是基于法拉第电磁感应定律原理(见附图),在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极,当导电体在磁场中作切割磁场运动时,导体中产生感应电动势,此感应电动势由两个检测电极检出,数值大小与流量成比例,其感应电动势E为:
    ? E=BDV
    其中:E:感应电压:
    B:磁场强度;
    D:导体的长度(管径);
    V:导体切割磁场速度评均流速)。
    测量流量时,液体流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速(亦即体积流量)成正比的电压。其感应电压信号通过二个与液体直接接触的电极检出,并传送至转换器,经信号放大、变换滤波以及一系列数据处理后,用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器有标准4~20mA信号输出,一路报警输出以及频率输出,并设有RS-485通讯接口。流量计口径、流速与流量换算关系为:
    公式:Q=D2/4rr V
    Q:流量(m3/h) ; D:管道内径
    (m);V:流速(m月1)o
    附图电磁流量计工作原理图
    电磁流量计工作原理图
    2.3电磁流量计的选用
    (1)流量计口径确定:电磁流量计的安装口径只有一种,不用选择,用户只需将现场管道的材质、外径、管壁厚告知制造商即可。
    (2)外壳防护等级选择:一体式流量计的外壳防护等级为IP65,分体式电磁流量计的传感器部分为IP68,转换器部分为IP65a
    (3)分体式流量计的确定:在积水、腐蚀、高温、低温、强烈振动、维护不便等恶劣环境,须选用分体式流量计。转换器与传感器之间只需用一根电缆连接,具体长度订货时向制造商确定,否则出厂只配5米。
    (4)输出信号的确定:流量计可选择单独输出4..-20mADC或0-..1 kHz或RS485,也可同时选用三种信号的各种组合。另外选择4-.-20mA输出时,还可选配HART通讯。
    (5)量程(刻度流量)的确定:量程应大于实际使用的*大流量,常用流量在量程的1/3-..4/5范围内(*好大于量程的1/2)0
    2.4安装要求
    (1)流量计应避免安装在温度变化很大或受到设备高温辐射的场所,若必须安装时,须有隔热、通风的措施。
    (2)流量计*好安装在室内,若必须安装于室外,应避免雨水淋浇,积水受淹及太阳曝晒,须有防潮和防晒措施。
    (3)流量计应避免安装在含有腐蚀性气体的环境中,必须安装时,须有通风措施。
    (4)为了安装、维护、保养方便,在流量计周围需有充裕的安装空间。
    (5)流量计安装场所应避免有强磁场及强振动源。
    (6)入口咄口直管段:入口:巧倍口径;出口:5倍口径。
    (7)为了使仪表可靠的工作,提高测量精度,不受外界寄生电势的干扰,传感器应有良好的接地,接地电阻<lOQ(若金属管道接地良好时,无须专设接地装置。)。
    (8)流量计在使用中必须保证管道始终充满流体。
    (9)在流量计传感器头部不可积聚气泡,在垂直管道上使用时,应选流
    体自下向上流动的位置。
    2.5工程约规
    (1)塑料管道安装电磁流量计必须在流量计上下游至少安装两个接地电极,并且在流量计附近布置接地点,将两个接地电极与流量计本体短接好同时接入大地。
    (2)流量计*好安装在流体从下向上流动的垂直管线上,如必须安装在水平管线上时,要保证流量计下游管线位置高于流量计位置。
    (3)流量计上游如有截门,必须保证它们之间有巧倍的管道直径距离。
    (4)如果流量计附近有大功率电气设备,必须将电气设备可靠接地。如果附近有变压器,则须将流量计另选地点。
    (5)流量计探头端面为塑料材质,怕热怕磕,安装过程中必须小心。
    (6)流量计安装时必须保证箭头方向与流体方向一致。
    (7)流量计接线时仔细核对电源和信号线是否正确。
    (8)流量计接线完毕,必须把前后表盖和电缆接口处的防水接头拧紧,防止雨水浸入表壳内。
    (9)信号线的屏蔽层必须保证单端接地。
    2.6 LDC/200电磁流量计新技术
    (1)提高了计量准确度。新流量计准确度可达1.0以内,而原流量计准确度为2.0。经油田现场大罐标定法多次现场标定,流量计计量误差均能控制在允许误差之内。同时,用0.5级高准确度便携式超声波流量计进行多次现场比对,其计量误差均在控制范围之内。
    (2)具有测量信号的远传功能。为各注水站自动化生产监控系统的实施提供流量信号自动检测的技术支持。
    (3)工艺流程得到改进,解决了流量计的定期标定问题。新改造后注水计量技术系统计量工艺规范,且在流量前安装了一段不锈钢直管段,便于对流量计开展在线现场定期标定,确保流量计计量准确度。
    (4)抗干扰能力得到提高。通过采取防干扰措施,解决了大功率注水泵机组启动冲击、振动、阀门开启度太小等干扰因素对流量测量的影响。
    (5)采用特殊工艺电极,避免了污水沉积层覆盖电极问题,确保了测量的准确可靠。
    3结束语
    该新型电磁流量计于2006年在孤东采油厂注水站注水计量技术改造中得到了应用,取得了良好的应用效果。经过两年多时间的现场运行表明,各项技术性能指标均达到技术改造要求,其运行可靠性高、故障率低、性能稳定、日常使用维护方便,满足了油田注水计量要求,提高了计量系统准确度,为今后油田开展流量计量技术改造提供了宝贵的经验,具有良好的推广应用价值。
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