油田污水回注用電磁流量計應(yīng)用中相關(guān)問題探討

  油田污水回注計量的準(zhǔn)確與否是對油井進(jìn)行合理配注的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，油田生產(chǎn)中每天都產(chǎn)生大量的工業(yè)污水，由污水聯(lián)合站將這些污水進(jìn)行回注，需要安裝大口徑流量儀表進(jìn)行計量，如果總液量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，可能出現(xiàn)地質(zhì)產(chǎn)水量、污水處理量和注水量三者不吻合的現(xiàn)象，影響了相關(guān)開發(fā)方案的編制和實(shí)施，影響了降液、控污、穩(wěn)油等注采調(diào)整方案的實(shí)施，就造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。如何保證注水聯(lián)合站現(xiàn)用的電磁流量計準(zhǔn)確、的計量是我們計量技術(shù)人員的一項(xiàng)重要工作。

1 基本原理

  根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)電液體在磁場中切割磁力線運(yùn)動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其感應(yīng)電勢的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、流體做切割磁力線強(qiáng)度等因素成正比。

  流體流動時，流體流過垂直于流動方向的磁場，導(dǎo)電性液體的流動感應(yīng)出一個與平均流速或單位體積流量成正比的電壓，因此只要被測的流體具有zui低限度的電導(dǎo)率，其感應(yīng)電壓信號通過兩個與液體直接接觸的電極檢出，并通過電纜傳送到放大器，然后，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的輸出信號。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)和使用安裝要求

2．1 電磁流量計的主要技術(shù)特點(diǎn)

(1)輸出信號方式比較靈活。有脈沖、電流、頻率等方式。

(2)可以測定正、反方向流體的流量。

(3)只有管道和電極與被測液體接觸，因此，只要合理選擇電極材料，即可達(dá)到耐腐蝕、耐磨損的要求。具有使用壽命長、維護(hù)要求低的特點(diǎn)。

(4)測量管內(nèi)無阻流件，因此無附加壓力損失，即對自來水測量無附加水頭損失。

(5)由于測量結(jié)果與液體的壓力、溫度、電導(dǎo)率等物理參數(shù)無關(guān)，所以測量度高、工作可靠。

2．2 電磁流量計的使用和安裝要求

(1)對流量計上游管道中在前置距離外安裝閥門，特別是蝶閥或直角彎管等嚴(yán)重影響流態(tài)特性的場合，在流量計上游5D～10D的直管段內(nèi)安裝整流器，以達(dá)到穩(wěn)定水流流態(tài)、提高計量準(zhǔn)確度的目的。

(2)要在使用環(huán)境的選擇中注意避免外部的電磁，特別是避免工頻電磁場的。

(3)在電磁流量計的安裝中，傳感器接地環(huán)要可靠地接地，接地電阻要不大于l0Q。

(4)電磁流量計的上游管道至少有5D的直管段，它的下游至少有3D的直管段。在條件允許的情況下，放寬流量計前置直管段長度在10D以上。

3 電磁流量計在線校驗(yàn)方法

  電磁流量計出廠時其度已經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定。但一旦使用于現(xiàn)場，由于環(huán)境條件、流體特性以及儀表本身如元器件損壞等原因引起儀表運(yùn)行故障等情況，對于安裝投運(yùn)前或*使用后的流量計有必要進(jìn)行一次常規(guī)的現(xiàn)場校驗(yàn)。由于電磁流量計的傳感器安裝在供水管道中，難以拆下送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢查，而目前在流量計量范圍內(nèi)，國家和地方對大口徑流量計尚未有現(xiàn)場條件下進(jìn)行在線檢驗(yàn)的規(guī)程和其它法規(guī)文件。為了保證電磁流量計在安裝、故障修復(fù)以及*使用后的精度和可靠性，而又不影響污水回注的正常工作，我們制訂了《電磁流量計檢驗(yàn)方法》作為企業(yè)內(nèi)部計量管理標(biāo)準(zhǔn)的一部分，進(jìn)行規(guī)范化管理。

3．1 校驗(yàn)的主要內(nèi)容

(1)對電磁流量計轉(zhuǎn)換器勵磁電流進(jìn)行測試，觀察其輸出與轉(zhuǎn)換器原電流的值，誤差不超過±0．25mA。

(2)對電磁流量計傳感器電極對地電阻進(jìn)行測試，若電阻值在2～20kl2之間，并伴有充放電現(xiàn)象，兩只電極的電阻相近，則認(rèn)為是好的。

(3)對電磁流量計勵磁線圈進(jìn)行銅電阻測試，應(yīng)與原出廠值相同(環(huán)境溫度相同時)。

(4)對電磁流量計勵磁線圈進(jìn)行安全絕緣測試，應(yīng)大于20MQ。

(5)對電磁流量計轉(zhuǎn)換器模擬量輸出及頻率輸出進(jìn)行測試，觀察其線性變化情況，并計算其zui大線性誤差，應(yīng)不超過±0．5％。

3．2 在線測試情況分析

  以2005年呈東站注水流量計為例共試驗(yàn)3臺，從傳感器一部分測試情況看：編71423—981的電磁流量計勵磁線圈絕緣電阻為3MI2，小于20Ml2，經(jīng)仔細(xì)分析檢查，原來在安裝過程中由于工作不當(dāng)，將勵磁電纜絕緣損壞。解決辦法是更換損壞的勵磁電纜，使傳感器恢復(fù)正常絕緣值，其余均符合安全性要求；電極對地電阻對稱性較好，并伴有沖放電現(xiàn)象；勵磁電流其輸出與轉(zhuǎn)換器原電流標(biāo)稱值相符，其誤差不超過±0．25mA。

  通過對電磁流量計在線檢驗(yàn)，我們可以及時正確地發(fā)現(xiàn)電磁流量計是否存在故障或隱患，為保證電磁流量計的正確計量提供了可靠的依據(jù)和保障，有利于今后更好地管理好、使用好電磁流量計。

4 使用過程中的難點(diǎn)、故障以及解決辦法

  電磁流量計使用中的常見故障，有的是由于儀表本身元器件損壞引起的故障，有的是由于選用不當(dāng)、安裝不妥、環(huán)境條件、流體特性等因素造成的故障，如顯示波動、精度下降甚至儀表損壞等。它一般可以分為兩種類型：安裝調(diào)試時出現(xiàn)的故障(調(diào)試期故障)和正常運(yùn)行時出現(xiàn)的故障(運(yùn)行期故障)。主要表現(xiàn)為以下幾種情況。

4．1 調(diào)試期故障

  調(diào)試期待故障一般出現(xiàn)在儀表安裝調(diào)試階段，一經(jīng)排除，在以后相同條件下不會再出現(xiàn)。常見的調(diào)試期故障通常由安裝不妥、環(huán)境及流體特性影響等原因引起。

(1)安裝方面

  通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管系zui高點(diǎn)；或安裝在自上而下的垂直管上，可能出現(xiàn)排空；或傳感器后無背壓，流體直接排人大氣而形成測量管內(nèi)非滿管。

(2)流體方面

  被測液體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計的正常工作，但隨著氣泡的增大，儀表輸出信號會出現(xiàn)波動，若氣泡大到足以遮蓋整個電極表面時，隨著氣泡流過電極會使電極回路瞬間斷路而使輸出信號出現(xiàn)更大的波動。低頻方波勵磁的電磁流量計測量固體含量過多漿液時，也將產(chǎn)生漿液噪聲，使輸出信號產(chǎn)生波動。測量混合介質(zhì)時，如果在混合未均勻前就進(jìn)人流量傳感進(jìn)行測量，也將使輸出信號產(chǎn)生波動。電極材料與被測介質(zhì)選配不當(dāng)，也將由于化學(xué)作用或極化現(xiàn)象而影響正常測量。應(yīng)根據(jù)儀表選用或有關(guān)手冊正確選配電極材料。

(3)環(huán)境方面

  通常主要是管道雜散電流、空間強(qiáng)電磁波，大型電機(jī)磁場等。管道雜散電流通常采取良好的單獨(dú)接地保護(hù)就可獲得滿意結(jié)果，但如遇到強(qiáng)大的雜散電流(如電解車間管道，有時在兩電極上感應(yīng)的交流電勢峰值Vpp可高達(dá)l V)，尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等。空間電磁波一般經(jīng)信號電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護(hù)。

4．2 運(yùn)行期故障

  運(yùn)行期故障是電磁流量計經(jīng)調(diào)試并正常運(yùn)行一段時期后出現(xiàn)的故障，常見的運(yùn)行期故障一般由流量傳感器內(nèi)壁附著層、雷電打擊以及環(huán)境條件變化等因素引起。

(1)環(huán)境條件變化

  在調(diào)試期間由于環(huán)境條件尚好(例如沒有)，流量計工作正常，此時往往容易疏忽安裝條件(例如接地并不怎么良好)。在這種情況下，一旦環(huán)境條件變化，運(yùn)行期間出現(xiàn)新的(如在流量計附近管道上進(jìn)行電焊，附近安裝上大型變壓器等)，就會儀表的正常工作，流量計的輸出信號就會出現(xiàn)波動。

(2)傳感器內(nèi)壁附著層

  由于電磁流量計常用來測量臟污流體，運(yùn)行一段時間后，常會在傳感器內(nèi)壁積聚附著層而產(chǎn)生故障。這些故障往往是由于附著層的電導(dǎo)率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層，則電極回路將出現(xiàn)斷路，儀表不能正常工作；若附著層電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率，則電極回路將出現(xiàn)短路，儀表也不能正常工作。所以，應(yīng)及時清除電磁流量計測量管內(nèi)的附著結(jié)垢層。

(3)雷電打擊

  雷擊容易在儀表線路中感應(yīng)出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞。它主要通過電源線或勵磁線圈或傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號線等途徑引入，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。

  電磁流量計在使用的過程當(dāng)中，可能出現(xiàn)各種各樣的故障，但一般來說可以把所有的故障歸結(jié)為兩類，即調(diào)試期故障和運(yùn)行期故障，只要我們在13常工作中時刻注意這兩類故障，并很好地加以排除解決。

5 結(jié)束語

  總之，電磁流量計所具有的測量精度高、穩(wěn)定性好和適用范圍廣的特點(diǎn)，為污水回注實(shí)現(xiàn)自動化控制和準(zhǔn)確汁量提供了有力的技術(shù)保證，發(fā)揮巨大的作用。今后，隨著技術(shù)、應(yīng)用和性價比的不斷完善提高，電磁流量計必將在污水回流中取得越來越廣泛的應(yīng)用。

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