1.工作原理
电磁流量计适用于具有一定电导率的流体体积流量的测量,根据法拉第电磁感应定律,导电液体在垂直于磁场的非磁性管道内作切割磁力线的运动时,在与流动垂直的方向上会产生感应电压,其大小为:V=KBVD。式中V为感应电压,B为磁感应强度,D为管道内径,K为仪表系数,v平均流速。当磁感应强度为常数时,感应电压的大小正比于平均流速。电磁流量计通过检测这个感生电压换算出管道内液体的流量。但是当液体的流速很低时,产生
的感生电压很小,难以同噪声进行区分,致使测量误差增大,因此限制了电磁流量计的检测下限。超低流速电磁流量计综合使用了一系列先进技术,实现了ZUI低介质流速在0.05m/s条件下的准确计量,并保证了仪表的灵敏度、稳定性和可靠性。
为了实现超低流量的测量,采用下列技术来提高仪表的检测灵敏度和测量精度,并能够适应流体的需求:
(1)采用可编程低频矩形波励磁方式,提高了流量测量的稳定性。具有功耗小、电极污染影响小的特点,特别适应于高粘度聚合物调剖剂的计量,同时为了适应多种调剖剂的特点,还提供了多种励磁模式以适应浆液及脉动流等特殊条件的测量.
(2)采用12位高精度A/D转换电路,全数字信号处理技术,抗干扰能力强,噪声处理方便。使用数字处理技术实现可编程控制,可以方便地对励磁电路进行控制,根据流体的特点自动选择信噪比ZUI高的励磁模式,数字滤波技术的应用可以有效地消除信号中噪声对测量结果的影响,使测量灵敏度可达1mm/s,流量测量范围度可达1500:1,同时数字处理技术可以方便地进行流量计参数的调节,数字通讯接口可以直接连接到各种外部设备上。
(3)应用经过优化设计的高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声放大电路,提高了检测的灵敏度,采用自行设计的开关电源,纹波电压降低到3mVp-p,大大降低了测量中的噪声。
(4)采用16位微处理器,运算能力强,速度快,使用先进的算法进行信号中噪声的软件处理,可以有效提高检测的准确性,并提供了多种辅助功能如自诊断、汉字菜单等。
(5)采用氟塑料注塑衬里及钛电极,可适应流体腐蚀性能的要求。
2.电磁流量计在聚合物调剖剂计量中的应用
某采油厂对两口注人井进行聚合物调剖,采用了在线检测调剖剂流量的方案。该调剖剂由主剂和两种调剖剂A、B组成,其配制系统由两台注入泵分别注人调剖剂的组分之一,采用新型电磁流量计进行计量。流量计安装在注入泵的出口管道上,流量在现场进行显示并传送到流量控制器中,根据调剖方案,流量控制器根据主剂的流量按照调剖剂的配比计算出各组分的流量,通过变频器控制注人泵的排量,从而实现调剖剂的精确配比。
新型电磁流量计在此项应用中的有关技术参数如下
测量范围:0.05~5m/
流量计口径:10mm
上游直管段:5D
下游直管段:3D
测量误差:土0.5%
测量介质:阴、阳离子聚合物溶液
传感器衬里材料:F-46(四氟乙烯和六氟乙烯共聚物,简称FEP)
介质温度:<70℃
介质压力:15MPa
信号接口:4~20mA电流信号
为了提高配制系统的配比精度及控制的稳定性,采用了串级与比值组合的控制系统,主剂的流量通过比值器运算后得到的信号作为两种调剖剂流量控制的给定值,在各回路形成闭环控制,采用这种方案可以有效地保证动态比值,消除动态滞后的影响。
3.运行情况与效果
系统投人运行后,对流量控制系统的运行数据进行了跟踪记录,通过对数据的分析可知,新型超低流速电磁流量计的运行准确可靠,响应速度快,仪表的示值能够准确反映流量的变化,同时仪表具有全汉字菜单,具有自诊断功能,便于检测和调整流量计的工作参数,能够满足调剖过程中流量计量要求,但是在流量特别低的测试条件下测量误差会变大。
该流量计不仅保证了调剖剂配方的准确配比,同时使调剖剂的配制由原来人工称量进行混合改进到自动配制,不仅提高了工作效率,同时实现了连续配制,降低了调剖剂的浪费,取得了很好的经济效益。