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电磁流量计

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涡轮流量计与电磁流量计的区别和联系以及施工中的选择

来源:www.88125a.com作者:发表时间:2017-02-17 10:15:17

摘要 :重点介绍了涡轮流量计与电磁流量计的区别和联系,两种流量计的工作原理,结合在一线施工过程中遇到的问题,对两种不同的流量计做出的选择。

1  涡轮流量计的性能
1.1  用途与特点
(1)用途。混砂车用流量传感器接收电脉冲信号的流量组成混砂车的涡轮流量计。主要用于油、气田的固井、压裂、尤其是在压裂施工过程中可以准确的测量在压裂施工过程中携砂液的排量。
(2)特点。由于这是一种专用流量计,为适应强烈振动和含有砂粒磨损严重的严酷工作条件,因而传感器具有结构牢固,耐磨,抗震及易于拆卸,清洗维修的特点。此外该传感器体积小,重量轻,排量大,适于间断使用和非固定安装场所使用。为了抗震和耐磨,本传感器采用高硬度的硬质合金(钨,铬,钴与碳化钨等组成)材料,同时叶轮为整体结构并增加了叶片厚度。

2  结构与工作原理
2.1  工作原理
被测流体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮的转速随流量的变化而变化,即流量大涡轮的转速也大,再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲,经前置放大器放大后,送入显示仪表进行计数和显示,根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求瞬时流量和累积流量,涡轮变送器的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动并冲击涡轮叶片时,便有 Q = f k 其中: Q —流经变送器的流量,L/s;f —电脉冲频率;k —仪表系数,次/升。管道内流体的力作用在叶片上,推动涡轮旋转。在涡轮旋转的同时,叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线,改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理,在线圈内将感应出脉动的电势信号,此脉动信号的频率与被测流体的流量成正比,k是涡轮变送器的重要特性参数,它是代表因而每台涡轮变送器的仪表常数 k 也不完全一样,它通常是制造厂在常温下用洁净的水标定出来的。涡轮变送器输出的脉冲信号,经前置放大器放大后,送入显示仪表,就可以实现流量的测量。

2.2  使用特点
优点:涡轮流量计特点具有精度高、重复性好、无零点漂移、高量程比等优点。
      涡轮流量计拥有高质量轴承、特别设计的导流片,因此极大降低了磨损,对峰值不敏感,甚者恶劣的条件下也可以给出可靠的测量变量。
缺点:(1)测量气、液混相或粘度较大的流体会产生很大的误差;(2)测量的含有颗粒的流体需要提前过滤以免涡轮被卡。(3)装拆不方便,需要经常拆卸流量计

2.3  安装与使用
混砂车用涡轮流量传感器的安装和使用必须满足下列条件。
(1)传感器应尽可能水平地装于管道上的待测点,若须垂直安装时,必须使输送浆流自下而上地流过传感器。(2)在传感器安装前,先与显示仪表或示波器接好连线,通电后,用手拨动叶轮使其快速旋转,观察有无显示应将传感器卸下,用清水冲洗叶轮,保证排量的准确性。混砂车用涡轮流量传感器实物冲洗干净并确认无异常和无损坏。

2.4  施工过程遇到问题
在压裂施工过程中,当以低排量施工时(排量<2m3/min)流量在仪表车上经常显示很小,甚至不显示,给压裂施工带来很多的不方便,影响压裂正常施工。随着压裂施工的进行,经常给涡轮流量计的叶轮带来很多的杂质,拆卸不方便。当排量增大时,仪表车排量显示不稳定,影响施工的进行。

3  用途与特点
(1)用途。电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。它是利用导电体在磁场中流动所产生的感应电动势, 推算并显示流量的流量计, 通常由电磁传感器、转换器和显示仪表组成。
(2)特点。电磁流量计是一种应用法拉第电磁感应定律的流量计,其传感器主要由内衬绝缘材料的测量管,穿通测量管壁安装的一对电极和用以产生工作磁场的一对线圈及铁芯组成。当导电流体流经传感器测量管时,在电极上将感应与流体平均流速成正比的电压信号。该信号经转换器放大处理,直接显示流量及总量并可输出模拟、数字信号。

4  结构与工作原理
4.1  电磁流量计工作原理
电磁流量计有一体型和分体型两种组合形式,输出级皆采取电隔离,可方便地与后位仪表配套,实现对流量的记录、控制和调节等功能。同时,流量计配备 RS-485 通讯接口,可与计算机互联。电磁流量计的工作原理为法拉第电磁感应定律。导电液体在磁场中流动切割磁力线,产生感应电势。表达式:E =KBLv,式中,B 为磁感应强度;L 为测量电极之间的距离;v 为被测流体在磁场中运动的平均速度;K 为比例常数。信号转换器的作用是把电磁流量传感器输出的和流量成比例的毫伏级电压信号放大并转换成为可被工业仪表接收的标准直流电流、电压或脉冲信号输出,以便与仪表及调节器配合,实现流量的指示、记录和运算。

4 4 .2 使用特点
使用优点(1)可测含有固体颗粒、悬浮物或酸、碱、盐溶液等具有一定电导率的液体体积流量;也可进行双向测量。(2)测量导管内没有可动部件和阻流体,因而无压损,无机械惯性,反应十分灵敏。(3)测量范围度大。使用缺点:缺点有:(1)电磁流量计不能测量电导率很低的液体。(2)不能测量气体、蒸气和含有较多较大气泡的液体。(3)不能用于较高温度的液体。

4 4 .3 流量的安装
(1)传感器测量管内必须始终充满液体,否则不能正常工作。水平安装时要使两电极平行于水平面,否则处于底部的电极易结垢沉积;顶部电极被气泡隔离,使输出信号波动,垂直安装时液体应自下而上流动,保证工作时充满液体,管内不易存气。(2)远离大的电磁设备,如电机、变压器等传感器的测量管、外壳、屏蔽线等要有可靠的接地保护(3)电磁流量计只能用来测量导电液体的流量,要求被测液体导电率不小于 20µs/cm,因而不能测量气体、石油制品等非导电性流体,较高温度(大于 120 度)也不适合。

4 4. . 4  施工过程中遇到的问题
施工过程中混砂车使用电磁流量计,更加能够精确的测量流量,尤其是在排量比较低的情况下,更能准确的测量携砂液流量方便施工.而且拆装方便,不用经常像涡轮流量计那样经常拆卸,使用时间更长。

5  结 语
通过以上的分析和比较,在页岩气的施工过程中,电磁流量计无论是在使用性能方面还是在结构特点方便都明显的好于涡轮流量计,所以我们建议在页岩气使用过程中,使用电磁流量计。