电磁流量计在注聚站中的应用与研究

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[摘 要]随着科学技术的发展，油田生产逐步走向自动化、信息化。由于电磁流量计具有安装和使用较方便、结构和操作简单、测量精度高，测量结果不受外在物理参数影响及报警功能和故障自诊断等特点，因此它在油田工业生产中广泛应用。本文通过介绍电磁流量计的特点和工作原理以及其在注聚站中的应用，对流量计在测量流量时的优缺点进行分析，加强技术改进，使电磁流量计在注聚站中达到工作稳定，计量精准的特点。

[关键词]电磁流量计 注聚站 误差

中图分类号：TE934 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0112-01

能源计量用流量计往往跟企业的效益有直接的联系，是进行贸易结算的依据，进行能源的科学管理、提高经济效益的重要手段。流量测量是一门迅速发展的技术，过去难以解决的流量测量问题，如今有的获得了解决。近年来，微电子技术、计算机技术和通信技术进入流量测量仪表，使流量仪表出现一次飞跃，仪表的功能更加丰富，可靠性得到显著提高。

1.电磁流量计的分类

1.1 根据组装方式划分

电磁流量计可以分为分体型电磁流量计和一体型电磁流量计。分体型电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的一种感应式仪表。采用了单片机嵌入式技术实现数字励磁，在电磁流量计上采用CAN现场总线。分体型电磁流量计在满足现场显示的同时，还可以输出4～20mA的电流信号用于调节、记录和控制，现广泛地应用于各种工业技术和管理部门。

1.2 根据励磁电流的方式划分

一个均匀恒定的磁场的产生需要选择最为适宜的励磁方式，主要有直流励磁、交流励磁、低频方波励磁三大类。

第一类是直流励磁。它用直流电或采用永久磁铁产生一个恒定的均匀磁场。虽然受交流电磁场干扰影响很小，可以忽略液体中自感现象的影响，但是使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化，导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响仪表的正常工作，通常只用于测量非电解质液体。

第二类是交流励磁。工业上使用的电磁流量计，大多数采用工频五十赫兹电源交流励磁方式产生交变磁场，避免了直流励磁电极表面的极化干扰。用交流励磁会带来正交干扰、同相干扰、零点漂移等一系列的电磁干扰问题。

第三类是低频方波励磁。低频方波励磁波形有二值和三值两种，其频率通常为工频的1/2-1/32。低频方波励磁能避免交流磁场的正交电磁干扰，消除由分布电容引起的工频干扰，抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流，排除直流励磁的极化现象。

2.电磁流量计的基本原理

电磁流量计广泛应用于油田注水、注聚及污水计量过程，只要被测介质的电导率在一定阀值以上，其所测的体积流量就不受流体密度、粘度、温度及压力的明显影响。其测量原理是基于法拉第电磁感应定律，即当导电流体流经传感器通道时，导电流体垂直于磁力线方向流动，流体流动时切割磁力线，在其中有感应电势E产生，感应电势与流速之间的关系式为：

E=KBVD

式中：K―流量系数；B―磁感应强度；V―流体在通道内的平均流速；D―传感器通道的内径

3.试验大队主要电磁流量计的应用

目前试验大队共有注入站、配置站等共61座。负责着喇嘛甸油田从南到北的4个区块1300口注聚井、1000多口水驱井的配制、注入工作。现阶段试验大队选用多个品牌的电磁流量计，共计2600余台次。

3.1 电磁流量计的优点

第一，电磁流量计的传感器结构比较简单，是流量计中运行能耗最低的流量仪表之一。在测量管内没有可动部件和阻碍流体流动的节流部件，当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失；

第二，可测量腐蚀性介质、赃污介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件，与被测流体接触的只是测量管内衬和电极，其材料可根据被测流体的性质来选择；

第三，电磁流量计是一种体积流量测量仪表，在测量过程中，它不受被测介质的温度、粘度、密度以一定范围的电导率的影响。电磁流量计只需经水标定后，就可用来测量其它导电性液体的流量。

3.2 电磁流量计的缺点

第一，不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体；

第二，电磁流量计容易受到外界电磁干扰的影响。干扰使仪表的测量误差加大：干扰侵入仪表前向通道，叠加在输入信号上，导致数据采集误差加大。在油田生产中，电磁流量计实际安装环境有很多外在干扰信号，变频器以及电磁流量计相互间的电磁干扰，会给流量计量造成很大的误差，日积月累甚至会发展成很大的输差，对生产产生很大的影响。

3.3 电磁流量计在注聚站中出现的问题

在注入部分无论是单泵单井、单泵多井、一泵三井注入工艺，均采用的也是电磁流量计。受注入方案调整的影响，电磁流量计易出现不在仪表量程范围内工作的现象，并且随着使用时间的延长，部分电磁流量计陆续出现了瞬时流量波动大或归零等现象。在仪表维修过程中，发现在电磁流量计的内衬和电极部分有不同程度的结垢问题，主要是液体通过流量计时在流量计内部结垢，使得电磁流量计电磁感应能力下降，造成计量不准确。

3.4 造成故障的主要原因

3.4.1 元件老化

电磁流量计在部分注聚站使用年头较多，长时间没有更新，部分x表存在元件老化现象。由于仪表工作条件比较恶劣，水蒸汽或粉尘颗粒侵入仪表内部或电缆保护层，导致绝缘下降；励磁线破损，导致励磁短路、断路；使用时间过长，导致芯片电池没电；内部数据存储器坏等原因单独或共同作用，导致该型号仪表检定合格率较低。

3.4.2 保养不当

对于测量碱、表活剂和聚合物的电磁流量计，如不及时清理附着在传感器上的固化物，将导致传感器失灵，仪表测量不准，降低检定合格率。同时，仪表在送检过程中，由于过度震动、颠簸，可能导致各种插头、连接线松脱，甚至仪表破损，降低检定合格率。

4.几点建议

针对上述电磁流量计的故障分析，建议分别采取以下措施，以提高其检定合格率，保证使用寿命。

4.1 更换老化元件

根据统计情况，使用年限在3年以上的仪表不同程度的存在元件老化现象，对于这部分电磁流量计应进行全面检查，及时更换老化元件，确保其计量效果，延长使用寿命。

4.2 流量计量仪表的改进

建议在三元液和采出液的流量检测方面，对三元液流量仪表进行技术改进，在电磁流量计的内衬上加涂耐腐蚀、抗结垢材料，减缓结垢，延长仪表的工作寿命。在采出液的流量检测方面更新检测技术，采用速度式流量仪表，以避免结垢对可动部件的影响。

4.3 加强日常保养

通过严格管理、精心保养，才能保证仪表性能稳定、精度可靠、寿命合理。在使用过程中，应做好电子部分的防腐、防垢，避免二次表故障；专人负责清理内部污垢、传感器固化物，消除对计量的影响；拆卸、搬动仪表要轻拿轻放，防止物理损坏；仪表内部各种连线不能任意拉扯，避免短路、断路及松脱。

综上，目前试验大队电磁流量计应用十分广泛，各品牌电磁流量计的使用也大同小异，出现的问题多集中在上述几个方面。只有对电磁流量计做到全面维护、精心保养，才能最大限度地发挥仪表的性能，使之计量准确，达到注入要求，满足生产需要。

参考文献

[1] 陶红艳，余洪波.传感器与现代检测技术.清华大学出版社，2009（3）

[2] 蔡武昌，应启戛.新型流量检测仪表.化学工业出版社，2006（1）

作者简介

孙文泽（1988年12月），男，大庆油田采油六厂试验大队。