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        【摘要】 目前油田摻、注水工藝中使用的磁電式渦街流量計(jì)是一種基于電磁感應(yīng)原理檢測(cè)渦街頻率的渦街流量計(jì)，它既具有渦街流量計(jì)無(wú)可動(dòng)元件，壓力損失小的特點(diǎn)，也克服了以往渦街流量計(jì)頻率信號(hào)檢測(cè)技術(shù)不適用于油田摻、注水工藝的缺點(diǎn)，是一種較為新穎的渦街流量計(jì)，研究它的工作原理和在油田摻、注水工藝中的使用情況，有利于我們掌握它的工作特性，跟好的發(fā)揮它的作用。
　　【關(guān)鍵詞】 渦街 流量計(jì) 磁電 摻水 注水
　　油田高壓注水儀表多采用垂直螺翼干式高壓水表，近些年來(lái)，磁電式渦街流量計(jì)加入摻、注水儀表的隊(duì)伍中來(lái)，新投、改、擴(kuò)建的摻、注水工藝流程，從設(shè)計(jì)部門(mén)開(kāi)始已大量使用磁電式渦街流量計(jì)，大有取代垂直螺翼干式高壓水表的趨勢(shì)。渦街流量計(jì)作為工業(yè)用流量計(jì)量?jī)x表并不是新生事物，之前在油田采油系統(tǒng)中有少量使用的記錄，但始終未大范圍應(yīng)用于油田摻、注水工程，究其原因，是受渦街流量計(jì)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和渦街信號(hào)檢測(cè)機(jī)理影響。近些年來(lái)，這種磁電式渦街流量計(jì)因自身優(yōu)點(diǎn)，讓其在目前油田摻、注水工藝中占有了一席之地，當(dāng)然受油田摻、注水工藝特點(diǎn)的影響，這種流量計(jì)也有其自身的缺點(diǎn)。
　　一、垂直螺翼干式高壓水表使用情況
　　目前在注水流程中還有很多垂直螺翼干式高壓水表在使用，這種高壓注水儀表具有通流能力大，量程范圍大、安裝維修方便的特點(diǎn)。它由外殼、蓋座、葉輪計(jì)量機(jī)構(gòu)、計(jì)數(shù)顯示機(jī)構(gòu)等部分組成。外殼為直角式鑄鋼結(jié)構(gòu)，水由水表下端進(jìn)入表內(nèi)，經(jīng)過(guò)葉輪計(jì)量機(jī)構(gòu)沖擊葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)后由表殼側(cè)面流出，葉輪轉(zhuǎn)速與水的流速成比例，通過(guò)固定在葉輪軸上端的環(huán)形磁鋼，傳遞給密封隔板上側(cè)的計(jì)數(shù)器中的磁鋼齒輪，使之跟著同步轉(zhuǎn)動(dòng)。然后經(jīng)過(guò)減速齒輪帶動(dòng)字輪，指示出通過(guò)水表的總水量[1]。高壓水表有自身的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)受油田注水情況的影響，也存在一些不盡人意的地方。
　　垂直螺翼干式高壓水表是一種機(jī)械結(jié)構(gòu)的儀表，螺翼在水流的沖擊下高速旋轉(zhuǎn)，長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)易造成頂尖、瑪瑙磨損，各零部件配合間隙變大，周期檢定時(shí)一般均需更換零件，重新調(diào)修。油田脫水轉(zhuǎn)注，水中含有油污、聚合物、懸浮顆粒等黏附性強(qiáng)的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)易附著在葉輪、磁鋼、葉輪盒上，影響了儀表的準(zhǔn)確計(jì)量。長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)出現(xiàn)磁鋼退磁現(xiàn)象，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)不能全部通過(guò)磁鋼傳遞到安裝在隔板上的計(jì)數(shù)器，出現(xiàn)漏記現(xiàn)象，影響了計(jì)量的準(zhǔn)確度。注水溫度較高，會(huì)導(dǎo)致塑料材質(zhì)的葉輪傾角發(fā)生改變。調(diào)節(jié)板在高壓水流的沖擊下易發(fā)生松動(dòng)，使進(jìn)入高壓水表的流體發(fā)生改變，影響了計(jì)量的準(zhǔn)確度。表頭為機(jī)械齒輪組合結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)不方便遠(yuǎn)傳。以上是高壓水表在現(xiàn)場(chǎng)使用中存在的一些問(wèn)題。
　　二、電磁法檢測(cè)渦街頻率的渦街流量計(jì)原理
　　（一）信號(hào)檢測(cè)原理
　　磁電式流量計(jì)是利用電磁感應(yīng)與卡曼渦街原理相結(jié)合制造的，當(dāng)導(dǎo)電流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體后，形成規(guī)則交錯(cuò)排列的旋渦。在旋渦發(fā)生體下游的外壁設(shè)有磁鋼組件，磁鋼組件形成的磁場(chǎng)中心裝有一信號(hào)采集電極。磁通是恒定的，兩列漩渦交變地不斷出現(xiàn)，以不同方向切割磁場(chǎng)，在電極間產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)。交變電動(dòng)勢(shì)的頻率即為漩渦的分離頻率。因此，只要測(cè)出電極輸出交變電動(dòng)勢(shì)的頻率，就可以計(jì)算出流體的體積流量。該檢測(cè)方式要求流體有一定的導(dǎo)電性。
　　渦街頻率的檢測(cè)由信號(hào)電極和永久磁鐵兩部分組成。信號(hào)電極是采用316L不銹鋼制成。永久磁鐵選用的是釹鐵硼。
　　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與永久磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度、信號(hào)電極的直徑大小、切割磁力線的速度有關(guān)，主用是通過(guò)提高永久磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度來(lái)獲得較大幅度的頻率信號(hào)。
　?。ǘ┯布娐窐?gòu)成
　　磁電式渦街流量計(jì)硬件電路主要由信號(hào)放大---濾波---整形電路，信號(hào)處理電路，信號(hào)顯示電路三部分構(gòu)成，微弱的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)經(jīng)前置放大、交流放大和低通濾波，然后由施密特觸發(fā)器整形為標(biāo)準(zhǔn)頻率脈沖，此信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)運(yùn)算后，經(jīng)液晶顯示器顯示瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等。為了修改和保存參數(shù)，還有按鍵接口和存儲(chǔ)電路。
　　三、磁電式渦街流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)使用情況
　　1.受摻、注水水質(zhì)影響，流量計(jì)測(cè)量管存在腐蝕和結(jié)垢情況，兩種情況都改變了測(cè)量管的幾何尺寸，因 ，測(cè)量管的幾何尺寸要參與流量計(jì)算，所以這些腐蝕和結(jié)垢情況是不能忽視的。
　　腐蝕情況，一管理區(qū)使用的水平安裝電旋式流量計(jì)，生產(chǎn)日期為2010年6月，現(xiàn)場(chǎng)使用發(fā)現(xiàn)計(jì)量誤差大，送到檢定單位檢定，檢定單位在接收這塊儀表后發(fā)現(xiàn)儀表測(cè)量管道內(nèi)附著了6到7毫米厚度不均的污垢層，待清除完污垢后，管道內(nèi)壁已坑坑洼洼，銹蝕嚴(yán)重，雖然旋渦發(fā)生體和檢測(cè)電極均未有明顯銹蝕，但管道內(nèi)幾何形狀已發(fā)生變化，安裝到檢定裝置檢定，數(shù)據(jù)誤差大，且不穩(wěn)定。
　　結(jié)垢情況，一管理區(qū)摻水流程中使用的DN25電旋式流量計(jì)，管理區(qū)反應(yīng)不能正常工作，拆下來(lái)后發(fā)現(xiàn)測(cè)量管內(nèi)附著了厚厚的一層結(jié)晶物質(zhì)，原本標(biāo)稱(chēng)DN25的流量計(jì)已被結(jié)垢體附著到內(nèi)徑只有約15毫米，嚴(yán)重影響了計(jì)量性能。
　　2.水質(zhì)導(dǎo)致的結(jié)垢附著在旋渦發(fā)生體上，改變了旋渦發(fā)生體的幾何形狀，流體經(jīng)過(guò)旋渦發(fā)生體后產(chǎn)生的渦列變得復(fù)雜，檢測(cè)元件檢測(cè)出的渦列信號(hào)很難剔除掉雜波。
　　3.水質(zhì)中的油污等雜質(zhì)附著在檢測(cè)電極上，影響了經(jīng)過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的微弱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的采集。
　　4.摻水流程中水溫高，部分流程中摻水水溫（70～80）℃左右，現(xiàn)場(chǎng)表頭電路板長(zhǎng)期在高溫輻射下工作，影響了電路的正常工作，縮短了儀表的使用壽命。安裝應(yīng)采用分體式結(jié)構(gòu)，或?yàn)椴扇”匾募夹g(shù)措施，如表頭向下等。
　　5.流程運(yùn)行期間因?yàn)榱髁坑?jì)下裝有一用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的久永磁鐵，流體中的金屬碎屑易吸附在磁鐵附近，造成流體的渦列不規(guī)則，影響儀表性能。
　　四、對(duì)磁電式渦街流量計(jì)使用的建議
　　1.改善摻、注水水質(zhì)。尤其是摻水水質(zhì)，因摻水流程工藝設(shè)計(jì)，有的摻水流程流速低、日摻水量少更易形成結(jié)垢情況。另外摻、注水中含的污油、泥沙等物質(zhì)也極易附著在測(cè)量管管壁和旋渦發(fā)生體、檢測(cè)電極上?，F(xiàn)場(chǎng)注水水質(zhì)雖然符合注水標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)儀表的準(zhǔn)確計(jì)量還是有很大的影響。建議采集現(xiàn)場(chǎng)管壁垢層，分析摻水中總殘?jiān)?、總?cè)芙夤腆w、總堿度、總礦化度、石油類(lèi)、溶解氧以及 等含量，針對(duì)性的添加必要的阻垢劑。
　　2.定期將流量計(jì)從流程中拆下來(lái)，清理附著在測(cè)量管壁、旋渦發(fā)生體及電極上的水垢、油污，清理被流量計(jì)下永磁鐵吸附的金屬碎屑。
　　3.此類(lèi)流量計(jì)的測(cè)量管普遍使用碳鋼，從現(xiàn)場(chǎng)使用情況看，耐腐蝕性能達(dá)不到要求，建議選用測(cè)量管為316或316L材質(zhì)耐腐蝕性更好的材料。
　　4.現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)溫度較高，多數(shù)電子元器件的正常工作溫度都限定在85℃以下，現(xiàn)場(chǎng)摻水流程介質(zhì)溫度已在溫度上限，建議高溫環(huán)境選用分體式渦街流量計(jì)，以便把轉(zhuǎn)換器安裝到環(huán)境溫度較低的地方，避免電子元器件的溫度超過(guò)極限溫度。