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      超低流速的智能電磁流量計

      發(fā)布:2023-08-18 13:48:47人氣:1431
      1.工作原理
      電磁流量計適用于具有一定電導率的流體體積流量的測量,根據法拉第電磁感應定律,導電液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性管道內作切割磁力線(xiàn)的運動(dòng)時(shí),在與流動(dòng)垂直的方向上會(huì )產(chǎn)生感應電壓,其大小為:V=KBvD,式中V感應電壓,B磁感應強度,D為管道內徑,K為儀表系數,平均流速。
      當磁感應強度為常數時(shí),感應電壓的大小正比于平均流速。電磁流量計通過(guò)檢測這個(gè)感生電壓換算出管道內液體的流量。但是當液體的流速很低時(shí),產(chǎn)生的感生電壓很小,難以同噪聲進(jìn)行區分,致使測量誤差增大,因此限制了電磁流量計的檢測下限。超低流速電磁流量計綜合使用了一系列先進(jìn)技術(shù),實(shí)現了zui低介質(zhì)流速在0.05m/s條件下的準確計量,并保證了儀表的靈敏度、穩定性和可靠性。
      為了實(shí)現超低流量的測量,采用下列技術(shù)來(lái)提高儀表的檢測靈敏度和測量精度,并能夠適應流體的需求:
      (1)采用可編程低頻矩形波勵磁方式,提高了流量測量的穩定性。具有功耗小、電極污染影響小的特點(diǎn),特別適應于高粘度聚合物調剖劑的計量,同時(shí)為了適應多種調剖劑的特點(diǎn),還提供了多種勵磁模式以適應漿液及脈動(dòng)流等特殊條件的測量。
      (2)采用12位高精度A/D轉換電路,全數字信號處理技術(shù),抗干擾能力強,噪聲處理方便。使用數字處理技術(shù)實(shí)現可編程控制,可以方便地對勵磁電路進(jìn)行控制,根據流體的特點(diǎn)自動(dòng)選擇信噪比zui高的勵磁模式,數字濾波技術(shù)的應用可以有效地消除信號中噪聲對測量結果的影響,使測量靈敏度可達1mm/s,流量測量范圍度可達1500:1,同時(shí)數字處理技術(shù)可以方便地進(jìn)行流量計參數的調節,數字通訊接口可以直接連接到各種外部設備上。
      (3)應用經(jīng)過(guò)優(yōu)化設計的高共模抑制比、高輸入阻抗、低噪聲放大電路,提高了檢測的靈敏度,采用自行設計的開(kāi)關(guān)電源,紋波電壓降低到3mVp-p,大大降低了測量中的噪聲。
      (4)采用16位微處理器,運算能力強,速度快,使用先進(jìn)的算法進(jìn)行信號中噪聲的軟件處理,可以有效提高檢測的準確性,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,可適應流體腐蝕性能的要求。
       
      2.電磁流量計在聚合物調剖劑計量中的應用
      某采油廠(chǎng)對兩口注入井進(jìn)行聚合物調剖,采用了在線(xiàn)檢測調剖劑流量的方案。該調剖劑由主劑和兩種調剖劑A、B組成,其配制系統由兩臺注入泵分別注入調剖劑的組分之一,采用新型電磁流量計進(jìn)行計量。流量計安裝在注入泵的出口管道上,流量在現場(chǎng)進(jìn)行顯示并傳送到流量控制器中,根據調剖方案,流量控制器根據主劑的流量按照調剖劑的配比計算出各組分的流量,通過(guò)變頻器控制注入泵的排量,從而實(shí)現調剖劑的精確配比。
      新型電磁流量計在此項應用中的有關(guān)技術(shù)參數如下:
      測量范圍:0.05~5m/s
      流量計口徑:10mm
      上游直管段:5D
      下游直管段:3D
      測量誤差:±0.5%
      測量介質(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(chēng)FEP)
      介質(zhì)溫度:<70℃
      介質(zhì)壓力:15MPa
      信號接口:4~20mA電流信號
      為了提高配制系統的配比精度及控制的穩定性,采用了串級與比值組合的控制系統,主劑的流量通過(guò)比值器運算后得到的信號作為兩種調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.運行情況與效果
      系統投入運行后,對流量控制系統的運行數據進(jìn)行了跟蹤記錄,通過(guò)對數據的分析可知,新型超低流速電磁流量計的運行準確可靠,響應速度快,儀表的示值能夠準確反映流量的變化,同時(shí)儀表具有全漢字菜單,具有自診斷功能,便于檢測和調整流量計的工作參數,能夠滿(mǎn)足調剖過(guò)程中流量計量要求,但是在流量特別低的測試條件下測量誤差會(huì )變大。該電磁流量計不僅保證了調剖劑配方的準確配比,同時(shí)使調剖劑的配制由原來(lái)人工稱(chēng)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)現了連續配制,降低了調剖劑的浪費,取得了很好的經(jīng)濟效益。
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