油田污水回注用電磁流量計應用中相關問題探討

油田污水回注計量的準確與否是對油井進行合理配注的關鍵環節，油田生產中每天都產生大量的工業污水，由污水聯合站將這些污水進行回注，需要安裝大口徑流量儀表進行計量，如果總液量數據不準確，可能出現地質產水量、污水處理量和注水量三者不吻合的現象，影響了相關開發方案的編制和實施，影響了降液、控污、穩油等注采調整方案的實施，就造成一定的經濟損失。如何保證注水聯合站現用的電磁流量計準確、的計量是我們計量技術人員的一項重要工作。

1 基本原理

根據法拉第電磁感應定律，即導電液體在磁場中切割磁力線運動時，導體中產生感應電勢，其感應電勢的大小與磁感應強度、流體做切割磁力線強度等因素成正比。

流體流動時，流體流過垂直于流動方向的磁場，導電性液體的流動感應出一個與平均流速或單位體積流量成正比的電壓，因此只要被測的流體具有zui低限度的電導率，其感應電壓信號通過兩個與液體直接接觸的電極檢出，并通過電纜傳送到放大器，然后，轉換成統一的輸出信號。

2 主要技術特點和使用安裝要求

2．1 電磁流量計的主要技術特點

(1)輸出信號方式比較靈活。有脈沖、電流、頻率等方式。

(2)可以測定正、反方向流體的流量。

(3)只有管道和電極與被測液體接觸，因此，只要合理選擇電極材料，即可達到耐腐蝕、耐磨損的要求。具有使用壽命長、維護要求低的特點。

(4)測量管內無阻流件，因此無附加壓力損失，即對自來水測量無附加水頭損失。

(5)由于測量結果與液體的壓力、溫度、電導率等物理參數無關，所以測量度高、工作可靠。

2．2 電磁流量計的使用和安裝要求

(1)對流量計上游管道中在前置距離外安裝閥門，特別是蝶閥或直角彎管等嚴重影響流態特性的場合，在流量計上游5D～10D的直管段內安裝整流器，以達到穩定水流流態、提高計量準確度的目的。

(2)要在使用環境的選擇中注意避免外部的電磁，特別是避免工頻電磁場的。

(3)在電磁流量計的安裝中，傳感器接地環要可靠地接地，接地電阻要不大于l0Q。

(4)電磁流量計的上游管道至少有5D的直管段，它的下游至少有3D的直管段。在條件允許的情況下，放寬流量計前置直管段長度在10D以上。

3 電磁流量計在線校驗方法

電磁流量計出廠時其度已經過實驗室標定。但一旦使用于現場，由于環境條件、流體特性以及儀表本身如元器件損壞等原因引起儀表運行故障等情況，對于安裝投運前或長期使用后的流量計有必要進行一次常規的現場校驗。由于電磁流量計的傳感器安裝在供水管道中，難以拆下送至實驗室進行檢查，而目前在流量計量范圍內，國家和地方對大口徑流量計尚未有現場條件下進行在線檢驗的規程和其它法規文件。為了保證電磁流量計在安裝、故障修復以及長期使用后的精度和可靠性，而又不影響污水回注的正常工作，我們制訂了《電磁流量計檢驗方法》作為企業內部計量管理標準的一部分，進行規范化管理。

3．1 校驗的主要內容

(1)對電磁流量計轉換器勵磁電流進行測試，觀察其輸出與轉換器原電流的值，誤差不超過±0．25mA。

(2)對電磁流量計傳感器電極對地電阻進行測試，若電阻值在2～20kl2之間，并伴有充放電現象，兩只電極的電阻相近，則認為是好的。

(3)對電磁流量計勵磁線圈進行銅電阻測試，應與原出廠值相同(環境溫度相同時)。

(4)對電磁流量計勵磁線圈進行安全絕緣測試，應大于20MQ。

(5)對電磁流量計轉換器模擬量輸出及頻率輸出進行測試，觀察其線性變化情況，并計算其zui大線性誤差，應不超過±0．5％。

3．2 在線測試情況分析

以2005年呈東站注水流量計為例共試驗3臺，從傳感器一部分測試情況看：編71423—981的電磁流量計勵磁線圈絕緣電阻為3MI2，小于20Ml2，經仔細分析檢查，原來在安裝過程中由于工作不當，將勵磁電纜絕緣損壞。解決辦法是更換損壞的勵磁電纜，使傳感器恢復正常絕緣值，其余均符合安全性要求；電極對地電阻對稱性較好，并伴有沖放電現象；勵磁電流其輸出與轉換器原電流標稱值相符，其誤差不超過±0．25mA。

通過對電磁流量計在線檢驗，我們可以及時正確地發現電磁流量計是否存在故障或隱患，為保證電磁流量計的正確計量提供了可靠的依據和保障，有利于今后更好地管理好、使用好電磁流量計。

4 使用過程中的難點、故障以及解決辦法

電磁流量計使用中的常見故障，有的是由于儀表本身元器件損壞引起的故障，有的是由于選用不當、安裝不妥、環境條件、流體特性等因素造成的故障，如顯示波動、精度下降甚至儀表損壞等。它一般可以分為兩種類型：安裝調試時出現的故障(調試期故障)和正常運行時出現的故障(運行期故障)。主要表現為以下幾種情況。

4．1 調試期故障

調試期待故障一般出現在儀表安裝調試階段，一經排除，在以后相同條件下不會再出現。常見的調試期故障通常由安裝不妥、環境及流體特性影響等原因引起。

(1)安裝方面

通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管系zui高點；或安裝在自上而下的垂直管上，可能出現排空；或傳感器后無背壓，流體直接排人大氣而形成測量管內非滿管。

(2)流體方面

被測液體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計的正常工作，但隨著氣泡的增大，儀表輸出信號會出現波動，若氣泡大到足以遮蓋整個電極表面時，隨著氣泡流過電極會使電極回路瞬間斷路而使輸出信號出現更大的波動。低頻方波勵磁的電磁流量計測量固體含量過多漿液時，也將產生漿液噪聲，使輸出信號產生波動。測量混合介質時，如果在混合未均勻前就進人流量傳感進行測量，也將使輸出信號產生波動。電極材料與被測介質選配不當，也將由于化學作用或極化現象而影響正常測量。應根據儀表選用或有關手冊正確選配電極材料。

(3)環境方面

通常主要是管道雜散電流、空間強電磁波，大型電機磁場等。管道雜散電流通常采取良好的單獨接地保護就可獲得滿意結果，但如遇到強大的雜散電流(如電解車間管道，有時在兩電極上感應的交流電勢峰值Vpp可高達l V)，尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等。空間電磁波一般經信號電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護。

4．2 運行期故障

運行期故障是電磁流量計經調試并正常運行一段時期后出現的故障，常見的運行期故障一般由流量傳感器內壁附著層、雷電打擊以及環境條件變化等因素引起。

(1)環境條件變化

在調試期間由于環境條件尚好(例如沒有)，流量計工作正常，此時往往容易疏忽安裝條件(例如接地并不怎么良好)。在這種情況下，一旦環境條件變化，運行期間出現新的(如在流量計附近管道上進行電焊，附近安裝上大型變壓器等)，就會儀表的正常工作，流量計的輸出信號就會出現波動。

(2)傳感器內壁附著層

由于電磁流量計常用來測量臟污流體，運行一段時間后，常會在傳感器內壁積聚附著層而產生故障。這些故障往往是由于附著層的電導率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層，則電極回路將出現斷路，儀表不能正常工作；若附著層電導率顯著高于流體電導率，則電極回路將出現短路，儀表也不能正常工作。所以，應及時清除電磁流量計測量管內的附著結垢層。

(3)雷電打擊

雷擊容易在儀表線路中感應出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞。它主要通過電源線或勵磁線圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線等途徑引入，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。

電磁流量計在使用的過程當中，可能出現各種各樣的故障，但一般來說可以把所有的故障歸結為兩類，即調試期故障和運行期故障，只要我們在13常工作中時刻注意這兩類故障，并很好地加以排除解決。

5 結束語

總之，電磁流量計所具有的測量精度高、穩定性好和適用范圍廣的特點，為污水回注實現自動化控制和準確汁量提供了有力的技術保證，發揮巨大的作用。今后，隨著技術、應用和性價比的不斷完善提高，電磁流量計必將在污水回流中取得越來越廣泛的應用。