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        電磁流量計

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        渦輪流量計與電磁流量計的區別和聯系以及施工中的選擇

        來源:www.info-nutrition.com作者:發表時間:2017-02-17 10:15:17

        摘要 :重點介紹了渦輪流量計與電磁流量計的區別和聯系,兩種流量計的工作原理,結合在一線施工過程中遇到的問題,對兩種不同的流量計做出的選擇。

        1  渦輪流量計的性能
        1.1  用途與特點
        (1)用途。混砂車用流量傳感器接收電脈沖信號的流量組成混砂車的渦輪流量計。主要用于油、氣田的固井、壓裂、尤其是在壓裂施工過程中可以準確的測量在壓裂施工過程中攜砂液的排量。
        (2)特點。由于這是一種專用流量計,為適應強烈振動和含有砂粒磨損嚴重的嚴酷工作條件,因而傳感器具有結構牢固,耐磨,抗震及易于拆卸,清洗維修的特點。此外該傳感器體積小,重量輕,排量大,適于間斷使用和非固定安裝場所使用。為了抗震和耐磨,本傳感器采用高硬度的硬質合金(鎢,鉻,鈷與碳化鎢等組成)材料,同時葉輪為整體結構并增加了葉片厚度。

        2  結構與工作原理
        2.1  工作原理
        被測流體沖擊渦輪葉片,使渦輪旋轉,渦輪的轉速隨流量的變化而變化,即流量大渦輪的轉速也大,再經磁電轉換裝置把渦輪的轉速轉換為相應頻率的電脈沖,經前置放大器放大后,送入顯示儀表進行計數和顯示,根據單位時間內的脈沖數和累計脈沖數即可求瞬時流量和累積流量,渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動并沖擊渦輪葉片時,便有 Q = f k 其中: Q —流經變送器的流量,L/s;f —電脈沖頻率;k —儀表系數,次/升。管道內流體的力作用在葉片上,推動渦輪旋轉。在渦輪旋轉的同時,葉片周期性地切割電磁鐵產生的磁力線,改變線圈的磁通量。根據電磁感應原理,在線圈內將感應出脈動的電勢信號,此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比,k是渦輪變送器的重要特性參數,它是代表因而每臺渦輪變送器的儀表常數 k 也不完全一樣,它通常是制造廠在常溫下用潔凈的水標定出來的。渦輪變送器輸出的脈沖信號,經前置放大器放大后,送入顯示儀表,就可以實現流量的測量。

        2.2  使用特點
        優點:渦輪流量計特點具有精度高、重復性好、無零點漂移、高量程比等優點。
              渦輪流量計擁有高質量軸承、特別設計的導流片,因此極大降低了磨損,對峰值不敏感,甚者惡劣的條件下也可以給出可靠的測量變量。
        缺點:(1)測量氣、液混相或粘度較大的流體會產生很大的誤差;(2)測量的含有顆粒的流體需要提前過濾以免渦輪被卡。(3)裝拆不方便,需要經常拆卸流量計

        2.3  安裝與使用
        混砂車用渦輪流量傳感器的安裝和使用必須滿足下列條件。
        (1)傳感器應盡可能水平地裝于管道上的待測點,若須垂直安裝時,必須使輸送漿流自下而上地流過傳感器。(2)在傳感器安裝前,先與顯示儀表或示波器接好連線,通電后,用手撥動葉輪使其快速旋轉,觀察有無顯示應將傳感器卸下,用清水沖洗葉輪,保證排量的準確性。混砂車用渦輪流量傳感器實物沖洗干凈并確認無異常和無損壞。

        2.4  施工過程遇到問題
        在壓裂施工過程中,當以低排量施工時(排量<2m3/min)流量在儀表車上經常顯示很小,甚至不顯示,給壓裂施工帶來很多的不方便,影響壓裂正常施工。隨著壓裂施工的進行,經常給渦輪流量計的葉輪帶來很多的雜質,拆卸不方便。當排量增大時,儀表車排量顯示不穩定,影響施工的進行。

        3  用途與特點
        (1)用途。電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電性液體的儀表。它是利用導電體在磁場中流動所產生的感應電動勢, 推算并顯示流量的流量計, 通常由電磁傳感器、轉換器和顯示儀表組成。
        (2)特點。電磁流量計是一種應用法拉第電磁感應定律的流量計,其傳感器主要由內襯絕緣材料的測量管,穿通測量管壁安裝的一對電極和用以產生工作磁場的一對線圈及鐵芯組成。當導電流體流經傳感器測量管時,在電極上將感應與流體平均流速成正比的電壓信號。該信號經轉換器放大處理,直接顯示流量及總量并可輸出模擬、數字信號。

        4  結構與工作原理
        4.1  電磁流量計工作原理
        電磁流量計有一體型和分體型兩種組合形式,輸出級皆采取電隔離,可方便地與后位儀表配套,實現對流量的記錄、控制和調節等功能。同時,流量計配備 RS-485 通訊接口,可與計算機互聯。電磁流量計的工作原理為法拉第電磁感應定律。導電液體在磁場中流動切割磁力線,產生感應電勢。表達式:E =KBLv,式中,B 為磁感應強度;L 為測量電極之間的距離;v 為被測流體在磁場中運動的平均速度;K 為比例常數。信號轉換器的作用是把電磁流量傳感器輸出的和流量成比例的毫伏級電壓信號放大并轉換成為可被工業儀表接收的標準直流電流、電壓或脈沖信號輸出,以便與儀表及調節器配合,實現流量的指示、記錄和運算。

        4 4 .2 使用特點
        使用優點(1)可測含有固體顆粒、懸浮物或酸、堿、鹽溶液等具有一定電導率的液體體積流量;也可進行雙向測量。(2)測量導管內沒有可動部件和阻流體,因而無壓損,無機械慣性,反應十分靈敏。(3)測量范圍度大。使用缺點:缺點有:(1)電磁流量計不能測量電導率很低的液體。(2)不能測量氣體、蒸氣和含有較多較大氣泡的液體。(3)不能用于較高溫度的液體。

        4 4 .3 流量的安裝
        (1)傳感器測量管內必須始終充滿液體,否則不能正常工作。水平安裝時要使兩電極平行于水平面,否則處于底部的電極易結垢沉積;頂部電極被氣泡隔離,使輸出信號波動,垂直安裝時液體應自下而上流動,保證工作時充滿液體,管內不易存氣。(2)遠離大的電磁設備,如電機、變壓器等傳感器的測量管、外殼、屏蔽線等要有可靠的接地保護(3)電磁流量計只能用來測量導電液體的流量,要求被測液體導電率不小于 20µs/cm,因而不能測量氣體、石油制品等非導電性流體,較高溫度(大于 120 度)也不適合。

        4 4. . 4  施工過程中遇到的問題
        施工過程中混砂車使用電磁流量計,更加能夠精確的測量流量,尤其是在排量比較低的情況下,更能準確的測量攜砂液流量方便施工.而且拆裝方便,不用經常像渦輪流量計那樣經常拆卸,使用時間更長。

        5  結 語
        通過以上的分析和比較,在頁巖氣的施工過程中,電磁流量計無論是在使用性能方面還是在結構特點方便都明顯的好于渦輪流量計,所以我們建議在頁巖氣使用過程中,使用電磁流量計。

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