1.工作原理
電磁流量計(jì)適用于具有一定電導(dǎo)率的流體體積流量的測(cè)量,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)電液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性管道內(nèi)作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)時(shí),在與流動(dòng)垂直的方向上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,其大為:V=KBvD。式中V為感應(yīng)電壓,B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,D為管道內(nèi)徑,K為儀表系數(shù),v為平均流速。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為常數(shù)時(shí),感應(yīng)電壓的大小正比于平均流速。電磁流量計(jì)通過檢測(cè)這個(gè)感生電壓換算出管道內(nèi)液體的流量。但是當(dāng)液體的流速很低時(shí),產(chǎn)生的感生電壓很小,難以同噪聲進(jìn)行區(qū)分,致使測(cè)量誤差增大,因此限制了電磁流量計(jì)的檢測(cè)下限。超低流速電磁流量計(jì)綜合使用了一系列**技術(shù),實(shí)現(xiàn)了zui低介質(zhì)流速在0.05m/s條件下的準(zhǔn)確計(jì)量,并保證了儀表的靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性。為了實(shí)現(xiàn)超低流量的測(cè)量,采用下列技術(shù)來提高儀表的檢測(cè)靈敏度和測(cè)量精度,并能夠適應(yīng)流體的需求:
(1)采用可編程低頻矩形波勵(lì)磁方式,提高了流量測(cè)量的穩(wěn)定性。具有功耗小、電極污染影響小的特點(diǎn),特別適應(yīng)于高粘度聚合物調(diào)剖劑的計(jì)量,同時(shí)為了適應(yīng)多種調(diào)剖劑的特點(diǎn),還提供了多種勵(lì)磁模式以適應(yīng)漿液及脈動(dòng)流等特殊條件的測(cè)量。
(2)采用12位高精度A/D轉(zhuǎn)換電路,全數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),抗干擾能力強(qiáng),噪聲處理方便。使用數(shù)字處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)可編程控制,可以方便地對(duì)勵(lì)磁電路進(jìn)行控制,根據(jù)流體的特點(diǎn)自動(dòng)選擇信噪比zui高的勵(lì)磁模式,數(shù)字濾波技術(shù)的應(yīng)用可以有效地消除信號(hào)中噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,使測(cè)量靈敏度可達(dá)1mm/s,流量測(cè)量范圍度可達(dá)1500:1,同時(shí)數(shù)字處理技術(shù)可以方便地進(jìn)行流量計(jì)參數(shù)的調(diào)節(jié),數(shù)字通訊接口可以直接連接到各種外部設(shè)備上。
(3)應(yīng)用經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的高共模抑制比、高輸入阻抗、低噪聲放大電路,提高了檢測(cè)的靈敏度,采用自行設(shè)計(jì)的開關(guān)電源,紋波電壓降低到3mV-p,大大降低了測(cè)量中的噪聲。
(4)采用16位微處理器,運(yùn)算能力強(qiáng),速度快,使用**的算法進(jìn)行信號(hào)中噪聲的軟件處理,可以有效提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性,并提供了多種輔助功能如自診斷、漢字菜單等。
(5)采用氟塑料注塑襯里及鈦電極,可適應(yīng)流體腐蝕性能的要求。
2.電磁流量計(jì)在聚合物調(diào)剖劑計(jì)量中的應(yīng)用
某采油廠對(duì)兩口注入井進(jìn)行聚合物調(diào)剖,采用了在線檢測(cè)調(diào)剖劑流量的方案。該調(diào)剖劑由主劑和兩種調(diào)剖劑A、B組成,其配制系統(tǒng)由兩臺(tái)注入泵分別注入調(diào)剖劑的組分之一,采用新型電磁流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。流量計(jì)安裝在注人泵的出口管道上,流量在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行顯示并傳送到流量控制器中,根據(jù)調(diào)剖方案,流量控制器根據(jù)主劑的流量按照調(diào)剖劑的配比計(jì)算出各組分的流量,通過變頻器控制注入泵的排量,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)剖劑的精確配比。新型電磁流量計(jì)在此項(xiàng)應(yīng)用中的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下:
測(cè)量范圍:0.05~5m/s
流量計(jì)口徑:10mm
上游直管段:5D
下游直管段:3D
測(cè)量誤差:±0.5%
測(cè)量介質(zhì):陰、陽(yáng)離子聚合物溶液
傳感器襯里材料:F-46(四氟乙烯和六氟乙烯共聚物,簡(jiǎn)稱FEP)
介質(zhì)溫度:<70℃
介質(zhì)壓力:15MPa
信號(hào)接口:4~20mA電流信號(hào)
為了提高配制系統(tǒng)的配比精度及控制的穩(wěn)定性,采用了串級(jí)與比值組合的控制系統(tǒng),主劑的流量通過比值器運(yùn)算后得到的信號(hào)作為兩種調(diào)剖劑流量控制的給定值,在各回路形成閉環(huán)控制,采用這種方案可以有效地保證動(dòng)態(tài)比值,消除動(dòng)態(tài)滯后的影響。
3.運(yùn)行情況與效果
系統(tǒng)投人運(yùn)行后,對(duì)流量控制系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)椐進(jìn)行了跟蹤記錄,通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析可知,新型超低流速電磁流量計(jì)的運(yùn)行準(zhǔn)確可靠,響應(yīng)速度快,儀表的示值能夠準(zhǔn)確反映流量的變化,同時(shí)儀表具有全漢字菜單,具有自診斷功能,便于檢測(cè)和調(diào)整流量計(jì)的工作參數(shù),能夠滿足調(diào)剖過程中流量計(jì)量要求,但是在流量特別低的測(cè)試條件下測(cè)量誤差會(huì)變大。
該流量計(jì)不僅保證了調(diào)剖劑配方的準(zhǔn)確配比,同時(shí)使調(diào)剖劑的配制由原來人工稱量進(jìn)行混合改進(jìn)到自動(dòng)配制,不僅提高了工作效率,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)配制,降低了調(diào)剖劑的浪費(fèi),取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
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