智能電磁流量計實現(xiàn)對超低速流量測量的手段與方法

1.工作原理

電磁流量計適用于具有一定電導(dǎo)率的流體體積流量的測量，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電液體在垂直于磁場的非磁性管道內(nèi)作切割磁力線的運動時，在與流動垂直的方向上會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，其大小為:V=KBvD。式中V為感應(yīng)電壓，B為磁感應(yīng)強度，D為管道內(nèi)徑，K為儀表系數(shù)，v平均流速。當磁感應(yīng)強度為常數(shù)時，感應(yīng)電壓的大小正比于平均流速。電磁流量計通過檢測這個感生電壓換算出管道內(nèi)液體的流量。但是當液體的流速很低時，產(chǎn)生的感生電壓很小，難以同噪聲進行區(qū)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技術(shù)，實現(xiàn)了低介質(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(wěn)定性和可靠性。

為了實現(xiàn)超低流量的測量，采用下列技術(shù)來提高儀表的檢測靈敏度和測量精度，并能夠適應(yīng)流體的需求
 

(1)采用可編程低頻矩形波勵磁方式，提高了流量測量的穩(wěn)定性。具有功耗小、電極污染影響小的特點，特別適應(yīng)于高粘度聚合物調(diào)剖劑的計量，同時為了適應(yīng)多種調(diào)剖劑的特點，還提供了多種勵磁模式以適應(yīng)漿液及脈動流等特殊條件的測量。
 

(2)采用12位高精度A/D轉(zhuǎn)換電路，全數(shù)字信號處理技術(shù)，抗干擾能力強，噪聲處理方便。使用數(shù)字處理技術(shù)實現(xiàn)可編程控制，可以方便地對勵磁電路進行控制，根據(jù)流體的特點自動選擇信噪比ZUI高的勵磁模式，數(shù)字濾波技術(shù)的應(yīng)用可以有效地消除信號中噪聲對測量結(jié)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，同時數(shù)字處理技術(shù)可以方便地進行流量計參數(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(shè)計的開關(guān)電源，紋波電壓降低到3mVpp，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，使用的算法進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(yīng)流體腐蝕性能的要求。

 

2.電磁流量計在聚合物調(diào)剖劑計量中的應(yīng)用

某采油廠對兩口注人井進行聚合物調(diào)剖，采用了在線檢測調(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進行計量。流量計安裝在注入泵的出口管道上，流量在現(xiàn)場進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)剖劑的配比計算出各組分的流量，通過變頻器控制注人泵的排量，從而實現(xiàn)調(diào)剖劑的**配比。新型電磁流量計在此項應(yīng)用中的有關(guān)技術(shù)參數(shù)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:士0.5%

測量介質(zhì):陰、陽離子聚合物溶液

傳感器襯里材料:F-46(四氟乙烯和六氟乙

烯共聚物，簡稱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(tǒng)的配比精度及控制的穩(wěn)定性，采用了串級與比值組合的控制系統(tǒng)，主劑的流量通過比值器運算后得到的信號作為兩種調(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態(tài)比值，消除動態(tài)滯后的影響。

 

3.運行情況與效果

系統(tǒng)投人運行后，對流量控制系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行了跟蹤記錄，通過對數(shù)據(jù)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(yīng)速度快，儀表的示值能夠準確反映流量的變化，同時儀表具有全漢字菜單，具有自診斷功能，便于檢測和調(diào)整流量計的工作參數(shù)，能夠滿足調(diào)剖過程中流量計量要求，但是在流量特別低的測試條件下測量誤差會變大。

該流量計不僅保證了調(diào)剖劑配方的準確配比，同時使調(diào)剖劑的配制由原來人工稱量進行混合改進到自動配制，不僅提高了工作效率，同時實現(xiàn)了連續(xù)配制，降低了調(diào)剖劑的浪費，取得了很好的經(jīng)濟效益。