油田污水回注电磁流量计应用相关问题探讨-淮安忠和测控仪表有限公司

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油田污水回注电磁流量计应用相关问题探讨
关键字:电磁流量计,流量计    日期:2019-5-27 8:50:59

[摘 要]文章对油田用污水回注用电磁流量计的原理、主要技术特点和使用安装要求、在线校验方法、运行期故障及流量计的安装,使用维护及管理等四个方面进行了探讨,诣在为用好这种流量计确保其计量准确性、可靠性起到借鉴作用。

油田污水回注计量的准确与否是对油井进行合理配注的关键环节,油田生产中每天都产生大量的工业污水,由污水联合站将这些污水进行回注,需要安装大口径流量仪表进行计量,如果总液量数据不准确,可能出现地质产水量、污水处理量和注水量三者不吻合的现象,影响了相关开发方案的编制和实施,影响了降液、控污、稳油等注采调整方案的实施,就造成一定的经济损失。如何保证注水联合站现用的电磁流量计准确、高效的计量是我们计量技术人员的一项重要工作。

1 基本原理

根据法拉第电磁感应定律,即导电液体在磁场中切割磁力线运动时,导体中产生感应电势,其感应电势的大小与磁感应强度、流体做切割磁力线强度等因素成正比。

流体流动时,流体流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速或单位体积流量成正比的电压,因此只要被测的流体具有最低限度的电导率,其感应电压信号通过两个与液体直接接触的电极检出,并通过电缆传送到放大器,然后,转换成统一的输出信号。

2 主要技术特点和使用安装要求

2.1 电磁流量计的主要技术特点

1)输出信号方式比较灵活。有脉冲、电流、频率等方式。

(2)可以测定正、反方向流体的流量。

(3)只有管道和电极与被测液体接触,因此,只要合理选择电极材料,即可达到耐腐蚀、耐磨损的要求。具有使用寿命长、维护要求低的特点。

(4)测量管内无阻流件,因此无附加压力损失,即对自来水测量无附加水头损失。

(5)由于测量结果与液体的压力、温度、电导率等物理参数无关,所以测量精确度高、工作可靠。

2.2 电磁流量计的使用和安装要求

(1)对流量计上游管道中在前置距离外安装阀门,特别是蝶阀或直角弯管等严重影响流态特性的场合,最好在流量计上游5D10D的直管段内安装整流器,以达到稳定水流流态、提高计量准确度的目的。

(2)要在使用环境的选择中注意避免外部的电磁干扰,特别是避免工频电磁场的干扰。

(3)在电磁流量计的安装中,传感器接地环要可靠地接地,接地电阻要不大于l0Ψ。

(4)电磁流量计的上游管道至少有5D的直管段,它的下游至少有3D的直管段。在条件允许的情况下,放宽流量计前置直管段长度在10D以上。

3 电磁流量计在线校验方法

电磁流量计出厂时其精确度已经过实验室标定。但一旦使用于现场,由于环境条件、流体特性以及仪表本身如元器件损坏等原因引起仪表运行故障等情况,对于首次安装投运前或长期使用后的流量计有必要进行一次常规的现场校验。由于电磁流量计的传感器安装在供水管道中,难以拆下送至实验室进行检查,而目前在流量计量范围内,国家和地方对大口径流量计尚未有现场条件下进行在线检验的规程和其它法规文件。为了保证电磁流量计在首次安装、故障修复以及长期使用后的精度和可靠性,而又不影响污水回注的正常工作,我们制订了《电磁流量计检验方法》作为企业内部计量管理标准的一部分,进行规范化管理。

3.1 校验的主要内容

(1)对电磁流量计转换器励磁电流进行测试,观察其输出与转换器原电流的值,误差不超过±0.25mA

(2)对电磁流量计传感器电极对地电阻进行测试,若电阻值在220kΨ之间,并伴有充放电现象,两只电极的电阻相近,则认为是好的。

(3)对电磁流量计励磁线圈进行铜电阻测试,应与原出厂值相同(环境温度相同时)

(4)对电磁流量计励磁线圈进行安全绝缘测试,应大于20MΨ。

(5)对电磁流量计转换器模拟量输出及频率输出进行测试,观察其线性变化情况,并计算其最大线性误差,应不超过±0.5%

3.2 在线测试情况分析

2005年呈东站注水流量计为例共试验3,从传感器一部分测试情况看:71423-981的电磁流量计励磁线圈绝缘电阻为3MΨ,小于20MΨ,经仔细分析检查,原来在安装过程中由于工作不当,将励磁电缆绝缘损坏。解决办法是更换损坏的励磁电缆,使传感器恢复正常绝缘值,其余均符合安全性要求;电极对地电阻对称性较好,并伴有冲放电现象;励磁电流其输出与转换器原电流标称值相符,其误差不超过±0.25mA

通过对电磁流量计在线检验,我们可以及时正确地发现电磁流量计是否存在故障或隐患,为保证电磁流量计的正确计量提供了可靠的依据和保障,有利于今后更好地管理好、使用好电磁流量计。

4 使用过程中的难点、故障以及解决办法

电磁流量计使用中的常见故障,有的是由于仪表本身元器件损坏引起的故障,有的是由于选用不当、安装不妥、环境条件、流体特性等因素造成的故障,如显示波动、精度下降甚至仪表损坏等。它一般可以分为两种类型:安装调试时出现的故障(调试期故障)和正常运行时出现的故障(运行期故障)。主要表现为以下几种情况。

4.1 调试期故障

调试期待故障一般出现在仪表安装调试阶段,一经排除,在以后相同条件下不会再出现。常见的调试期故障通常由安装不妥、环境干扰以及流体特性影响等原因引起。

(1)安装方面

通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障,常见的如将传感器安装在易积聚气体的管系最高点;或安装在自上而下的垂直管上,可能出现排空;或传感器后无背压,流体直接排入大气而形成测量管内非满管。

(2)流体方面

被测液体中含有均匀分布的微小气泡通常不影响电磁流量计的正常工作,但随着气泡的增大,仪表输出信号会出现波动,若气泡大到足以遮盖整个电极表面时,随着气泡流过电极会使电极回路瞬间断路而使输出信号出现更大的波动。低频方波励磁的电磁流量计测量固体含量过多浆液时,也将产生浆液噪声,使输出信号产生波动。测量混合介质时,如果在混合未均匀前就进入流量传感进行测量,也将使输出信号产生波动。电极材料与被测介质选配不当,也将由于化学作用或极化现象而影响正常测量。应根据仪表选用或有关手册正确选配电极材料。

(3)环境方面

通常主要是管道杂散电流干扰、空间强电磁波干扰,大型电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好的单独接地保护就可获得满意结果,但如遇到强大的杂散电流(如电解车间管道,有时在两电极上感应的交流电势峰值Vpp可高达1V),尚需采取另外措施和流量传感器与管道绝缘等。空间电磁波干扰一般经信号电缆引入,通常采用单层或多层屏蔽予以保护。

4.2 运行期故障

运行期故障是电磁流量计经调试并正常运行一段时期后出现的故障,常见的运行期故障一般由流量传感器内壁附着层、雷电打击以及环境条件变化等因素引起。

(1)环境条件变化

在调试期间由于环境条件尚好(例如没有干扰源),流量计工作正常,此时往往容易疏忽安装条件(例如接地并不怎么良好)。在这种情况下,一旦环境条件变化,运行期间出现新的干扰源(如在流量计附近管道上进行电焊,附近安装上大型变压器等),就会干扰仪表的正常工作,流量计的输出信号就会出现波动。

(2)传感器内壁附着层

由于电磁流量计常用来测量脏污流体,运行一段时间后,常会在传感器内壁积聚附着层而产生故障。这些故障往往是由于附着层的电导率太大或太小造成的。若附着物为绝缘层,则电极回路将出现断路,仪表不能正常工作;若附着层电导率显著高于流体电导率,则电极回路将出现短路,仪表也不能正常工作。所以,应及时清除电磁流量计测量管内的附着结垢层。

(3)雷电打击

雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流,使仪表损坏。它主要通过电源线或励磁线圈或传感器与转换器之间的流量信号线等途径引入,尤其是从控制室电源线引入占绝大部分。

电磁流量计在使用的过程当中,可能出现各种各样的故障,但一般来说可以把所有的故障归结为两类,即调试期故障和运行期故障,只要我们在日常工作中时刻注意这两类故障,并很好地加以排除解决。

5 结束语

总之,电磁流量计所具有的测量精度高、稳定性好和适用范围广的特点,为污水回注实现自动化控制和准确计量提供了有力的技术保证,发挥巨大的作用。今后,随着技术、应用和性价比的不断完善提高,电磁流量计必将在污水回流中取得越来越广泛的应用。

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