1引言
某采油廠擁有注水站7座，大口徑(大于200mm)注水電磁流量計(jì)37臺(tái)，日注工業(yè)污水9.6萬噸。針對(duì)原注水電磁流量計(jì)精度普遍低于流量計(jì)理論測(cè)量精度的現(xiàn)狀，根據(jù)電磁流量計(jì)原理與實(shí)際應(yīng)用工況條件，逐項(xiàng)分析現(xiàn)場(chǎng)工況條件下影響電磁流量計(jì)測(cè)量精度的各項(xiàng)因素，并查找造成影響各因素的權(quán)重關(guān)系，推斷出閥門開啟度太小，管系吸入氣泡，液體中含有溶解氣，注水泵振蕩、流量計(jì)直管段太短和污水沉積層覆蓋電極等主要原因，制定實(shí)施相應(yīng)的技術(shù)改造對(duì)策。
2電磁流最計(jì)
2.1電磁流量計(jì)的組成
電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成。它是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，用來測(cè)量電導(dǎo)率大于5m S/cm導(dǎo)電液體的體積流量，是一種測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表。除可測(cè)量一般導(dǎo)電液體的體積流量外，還可以用于測(cè)量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕液體和泥漿、礦漿、紙槳等均勻的液固兩相懸浮液體的體積流量廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、輕紡、造紙、環(huán)保、食品等工業(yè)部門及市政管理、水利建設(shè)、河流疏浚等領(lǐng)域的流量計(jì)量。
2.2原理概述
電磁流量工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律原理(見附圖)，在與測(cè)量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對(duì)檢測(cè)電極，當(dāng)導(dǎo)電體在磁場(chǎng)中作切割磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由兩個(gè)檢測(cè)電極檢出，數(shù)值大小與流量成比例，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為:
E=BDV
其中:E:感應(yīng)電壓:
B:磁場(chǎng)強(qiáng)度;
D:導(dǎo)體的長(zhǎng)度(管徑);
V:導(dǎo)體切割磁場(chǎng)速度評(píng)均流速)。
測(cè)量流量時(shí)，液體流過垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)，導(dǎo)電性液體的流動(dòng)感應(yīng)出一個(gè)與平均流速(亦即體積流量)成正比的電壓。其感應(yīng)電壓信號(hào)通過二個(gè)與液體直接接觸的電極檢出，并傳送至轉(zhuǎn)換器，經(jīng)信號(hào)放大、變換濾波以及一系列數(shù)據(jù)處理后，用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器有標(biāo)準(zhǔn)4~20mA信號(hào)輸出，一路報(bào)警輸出以及頻率輸出，并設(shè)有RS-485通訊接口。流量計(jì)口徑、流速與流量換算關(guān)系為:
公式:Q=D2/4rr V
Q:流量(m3/h) ; D:管道內(nèi)徑
(m);V:流速(m月1)o
附圖電磁流量計(jì)工作原理圖
2.3電磁流量計(jì)的選用
(1)流量計(jì)口徑確定:電磁流量計(jì)的安裝口徑只有一種，不用選擇，用戶只需將現(xiàn)場(chǎng)管道的材質(zhì)、外徑、管壁厚告知制造商即可。
(2)外殼防護(hù)等級(jí)選擇:一體式流量計(jì)的外殼防護(hù)等級(jí)為IP65，分體式電磁流量計(jì)的傳感器部分為IP68，轉(zhuǎn)換器部分為IP65a
(3)分體式流量計(jì)的確定:在積水、腐蝕、高溫、低溫、強(qiáng)烈振動(dòng)、維護(hù)不便等惡劣環(huán)境，須選用分體式流量計(jì)。轉(zhuǎn)換器與傳感器之間只需用一根電纜連接，具體長(zhǎng)度訂貨時(shí)向制造商確定，否則出廠只配5米。
(4)輸出信號(hào)的確定:流量計(jì)可選擇單獨(dú)輸出4..-20mADC或0-..1 kHz或RS485，也可同時(shí)選用三種信號(hào)的各種組合。另外選擇4-.-20mA輸出時(shí)，還可選配HART通訊。
(5)量程(刻度流量)的確定:量程應(yīng)大于實(shí)際使用的最大流量，常用流量在量程的1/3-..4/5范圍內(nèi)(最好大于量程的1/2)0
2.4安裝要求
(1)流量計(jì)應(yīng)避免安裝在溫度變化很大或受到設(shè)備高溫輻射的場(chǎng)所，若必須安裝時(shí)，須有隔熱、通風(fēng)的措施。
(2)流量計(jì)最好安裝在室內(nèi)，若必須安裝于室外，應(yīng)避免雨水淋澆，積水受淹及太陽曝曬，須有防潮和防曬措施。
(3)流量計(jì)應(yīng)避免安裝在含有腐蝕性氣體的環(huán)境中，必須安裝時(shí)，須有通風(fēng)措施。
(4)為了安裝、維護(hù)、保養(yǎng)方便，在流量計(jì)周圍需有充裕的安裝空間。
(5)流量計(jì)安裝場(chǎng)所應(yīng)避免有強(qiáng)磁場(chǎng)及強(qiáng)振動(dòng)源。
(6)入口咄口直管段:入口:巧倍口徑;出口:5倍口徑。
(7)為了使儀表可靠的工作，提高測(cè)量精度，不受外界寄生電勢(shì)的干擾，傳感器應(yīng)有良好的接地，接地電阻<lOQ(若金屬管道接地良好時(shí)，無須專設(shè)接地裝置。)。
(8)流量計(jì)在使用中必須保證管道始終充滿流體。
(9)在流量計(jì)傳感器頭部不可積聚氣泡，在垂直管道上使用時(shí)，應(yīng)選流
體自下向上流動(dòng)的位置。
2.5工程約規(guī)
(1)塑料管道安裝電磁流量計(jì)必須在流量計(jì)上下游至少安裝兩個(gè)接地電極，并且在流量計(jì)附近布置接地點(diǎn)，將兩個(gè)接地電極與流量計(jì)本體短接好同時(shí)接入大地。
(2)流量計(jì)最好安裝在流體從下向上流動(dòng)的垂直管線上，如必須安裝在水平管線上時(shí)，要保證流量計(jì)下游管線位置高于流量計(jì)位置。
(3)流量計(jì)上游如有截門，必須保證它們之間有巧倍的管道直徑距離。
(4)如果流量計(jì)附近有大功率電氣設(shè)備，必須將電氣設(shè)備可靠接地。如果附近有變壓器，則須將流量計(jì)另選地點(diǎn)。
(5)流量計(jì)探頭端面為塑料材質(zhì)，怕熱怕磕，安裝過程中必須小心。
(6)流量計(jì)安裝時(shí)必須保證箭頭方向與流體方向一致。
(7)流量計(jì)接線時(shí)仔細(xì)核對(duì)電源和信號(hào)線是否正確。
(8)流量計(jì)接線完畢，必須把前后表蓋和電纜接口處的防水接頭擰緊，防止雨水浸入表殼內(nèi)。
(9)信號(hào)線的屏蔽層必須保證單端接地。
2.6 LDC/200電磁流量計(jì)
(1)提高了計(jì)量精度。新流量計(jì)精度可達(dá)1.0以內(nèi)，而原流量計(jì)精度為2.0。經(jīng)油田現(xiàn)場(chǎng)大罐標(biāo)定法多次現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，流量計(jì)計(jì)量誤差均能控制在允許誤差之內(nèi)。同時(shí)，用0.5級(jí)精度便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行多次現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，其計(jì)量誤差均在控制范圍之內(nèi)。
(2)具有測(cè)量信號(hào)的遠(yuǎn)傳功能。為各注水站自動(dòng)化生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施提供流量信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)的技術(shù)支持。
(3)工藝流程得到改進(jìn)，解決了流量計(jì)的定期標(biāo)定問題。注水計(jì)量技術(shù)系統(tǒng)計(jì)量工藝規(guī)范，且在流量前安裝了一段不銹鋼直管段，便于對(duì)流量計(jì)開展在線現(xiàn)場(chǎng)定期標(biāo)定，確保流量計(jì)計(jì)量精度。
(4)抗干擾能力得到提高。通過采取防干擾措施，解決了大功率注水泵機(jī)組啟動(dòng)沖擊、振動(dòng)、閥門開啟度太小等干擾因素對(duì)流量測(cè)量的影響。
(5)采用特殊工藝電極，避免了污水沉積層覆蓋電極問題，確保了測(cè)量的正確可靠。
3結(jié)束語
該電磁流量計(jì)在采油廠注水站注水計(jì)量中得到了應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。經(jīng)過兩年多時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到要求，其運(yùn)行可靠性高、故障率低、性能穩(wěn)定、日常使用維護(hù)方便，滿足了油田注水計(jì)量要求，提高了計(jì)量系統(tǒng)精度，為今后油田開展流量計(jì)量技術(shù)改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
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