电磁流量计的精确度原理及在井下如何做到精确定位策略

随着中国的工业的日益发展，对于工业生产过程中的监测与控制的设备要求也不断提高，目前在国内的流量测量领域，智能电磁流量计的占有率不断增加，因为电磁流量计的精确度比其他的传统型的流量计更精准，适用范围广，所以电磁流量计应用领域非常广泛。大口径仪表较多应用于给排水工程，比如许多大型的化工企业和自来水厂的供水系统。中小口径常用于固液双相等难测流体或高要求场所，如测量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液以及钢铁工业高炉风口冷却水控制和监漏，长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制。小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物工程等求的场所。

市场上通用型智能电磁流量计的性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度低的仪表则为（士1.5％一士2.5%)FS，功能度高的仪表基本误差为（土0.5％一士1%)R，价格相差接近1一2倍。因此测量精度要求不很高的场所（例如非贸易核算仅以控制为目的，只要求高可靠性和优良重复性的场体就切割磁力线。

如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图3—17)则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间也特产生感生电动势：e＝BD(3－36)式中，为管道截面上的平均流速．由此可得管道的体积流量为：qv＝πDUˉ＝（3－37）由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关．这就是电磁流量计的测量原理．需要说明的是，要使式（3—37）

严格成立，必须使测量条件满足下列假定：
①磁场是均匀分布的恒定磁场；
②被测流体的流速轴对称分布；
③被测液体是非磁性的；
④被测液体的电导率均匀且各向同性。

电磁流量计的精确度原理简图1－磁极；2－电极；3－管道(二)励磁方式励磁方式即产生磁场的方式．由前述可知，为使式(3—37)严格成立，第一个必须满足的条件就是要有一个均匀恒定的磁场．为此，就需要选择一种合适的励磁方式。目前，一般有三种励磁方式，即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁．现分别予以介绍．

1．交流励磁目前，工业上使用的智能电磁流量计，大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式，即它的磁场是由正弦交变电流产生的，所以产生的磁场也是一个交变磁场．交变磁场变送器的主要优点是消除了电极表面的极化于扰．另外，由于磁场是交变的，所以输出信号也是交变信号，放行比较，根据流量的增减来判断井下管柱密封情况。若注水管柱有泄漏，超声波流量计则流量的测量结果会出现上部高、下部低的情况；若底部凡尔球的密封不好，则在撞击筒会出现流量不为零的情况。1999年5月5日，在下T5-XXX井用SDFZ型浮子流量计测试时发现全井流量与地面计量结果相差15m3/d，有关人员怀疑井下注水管柱漏失。由于用浮子流量计无法验证，下入电磁流量计测量，测量结果如图3所示。图3上10时40分到11时07分间的几个流量台阶（从左到右）分别是在井下1000m、500m、100m测得的，除了500m处是全井流量值，其它与地面计量结果基本一致，说明井下管柱基本不漏。　　5应用中存在的几个问题及对策

2．直流励磁直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场．这种直流励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响很小，因而可以忽略液体中的自感现象的影响．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，即电解质在电场中被电解，产生正负离子．在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极．如图3—18所示．这样，将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响电磁流量计的正常工作．所以，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属等．图3－18直流励磁方式

电磁流量计的精确度应用中主要存在以下几点不足：精密压力表　　
（1）管径变化对测量结果的影响。通常应用的智能电磁流量计是中心流速式的，仪器的标定是在特制的管道中完成的，如果测量环境与标定环境不同，就会出现测量误差。以内流式仪器为例，若它在内径为Ф62mm光油管中标定，在内径为Ф59mm的涂料油管中测量时就会引入最大15.28%的误差。这是系统误差，因此在仪器测量过程中要搞清楚被测管道的内径，解释资料时要扣除因管径变化引起的测量误差。大量实际测量数据表明，由管径变化引起的误差都在10%以内。　

（2）仪器井下精确定位问题。由于仪器本身没有深度定位装置，仪器下入深度的计量是靠绞车上的深度计数器来完成。深度计数器计量结果的精度不但与计数器本身有关，而且还与工作环境有关。如果深度误差太大，测量结果就失去意义。因此，深度校正是现场测试的一个关键问题。　　　

（3）不能连续测量。流量计如果能连续测量管柱内的流动剖面，就能直观地反映出整个井筒内的吸水情况，这样有利于测井资料的解释。由于结构设计上的缺陷电磁流量计目前还不能完全实现连续测量。　　通过对井下存储式电磁流量计在河南油田的应用情况分析，发现该技术完全适应河南油田注水开发的分层测试要求，具有测试成功率高、资料准确、使用方便等特点，资料应用效果好。这种技术是取代浮子流量计进行分层测试的理想技术。

（4）仪器的标定问题。仪器是用清水标定的，若注入介质改为污水或其它非清水介质时会对测量结果产生什么样的影响，也是应用中要考虑的一个问题。在实际应用中，常常需要在现场对仪器进行标定，且要保证标定结果的准确性。