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存储式电磁流量计的原理以及误差来源分析

来源:作者:发表时间:2017-11-11 10:13:30

 1 工作原理

 
       存储式电磁流量计的工作原理是采用法拉第电磁感应定律进行流量的测量,通过钢丝将存储式电磁流量计下到目的层,电池组为仪器提供工作电源,存储式电磁流量计记录并存储数据,取出仪器后,用数据线连接电脑(数据回放仪)回放数据。
 
       其中电路原理见图1,由磁场驱动电路、压力、流量放大、压力、温度、流量A/D转换电路、井下微处理机及存储电路组成。
存储式电磁流量计的电路原理
2 误差来源
 
       (1)介质中杂质的影响。存储式电磁流量计是在检定室内的流量模拟系统(简称流标)中标定和检定的。采用的介质是清水,介质需要提前储存到水箱中,以清除介质中的气泡。然后在仪器上、下两端分别接上、下扶正器,使仪器能够稳定地固定在井筒管道的中央位置。但是由于长期多次循环使用,井筒内的介质中会含有大量的油污、泥砂、气泡等杂质。存储式电磁流量计的磁激励线圈发出信号后,信号经过流体传播,由于有杂质和气泡的影响,信号强度不断减小,并且强度也不稳定。这些杂质的存在会对电磁信号的传播产生散射,影响电磁信号的传播速度,当电极表面磨损,以及仪器中夹带泥砂、气泡、油污、水生物或碎片堆积而引起信号的过量衰减时(除正常的扩散损失外),也可能产生流速测量误差。而且,电磁信号可能由于碎片过多而失真。
 
       (2)井筒半径测量误差。检定过程中模拟井井筒的半径测量误差在流量中表现出来,因为半径是圆管积分中的一项。为了最大限度地减小这一误差,应用高精度的测量仪器在若干位置测量其半径,然后将其平均以补偿管的圆度。由于本文所述流量计是工作在模拟井内,测量模拟井的井筒内径显然是不现实的,职能根据标准模拟井的内径来计算。
 
       (3)管路的长度。模拟井管路长度的测量误差将在流速中表现出来,因为这两个参数是成正比的。如用钢卷尺、测径仪或毫米尺测量距离,这一误差通常可保持在0.1%以下。电磁流量计在模拟井中进行检定时,仪器在软连接的作用下被固定在井筒的某一位置,管路的入口长度和出口长度均有严格的规定,入口长度应为管径的5倍,出口长度应为管径的10倍。由于仪器长短不同,入口长度固定不变,但出口长度会有变化,因此也会给仪器测量带来误差。
 
       (4)管路的角度。管路弯道角度的测量误差将在流速中表现出来,因为流速与声路角的余弦成反比。声路角度的测量误差可直接转换成流速误差,为了将这一误差减小到最低限度,应使用高精度的角度测量仪器,使声路角的测量误差可以很小。
 
       (5)非液体的传播延时。除运动流体之外,其余部分的传播时间会引起流速误差。这包括检测电路延时,与传感器有关的电磁信号的延时,以及当传感器与运动流体分离时的静态延时,都会产生流速测量误差。检定中用于控制传播时间计数器的晶振抖动和漂移也会产生流速测量误差。
 
       (6)标定系统误差。对于一支量程为500m3/d的电磁流量计,其标称误差是2.0%。如果仪器在检定时的结果超过这个范围,就应该重新标定该仪器。而对于一支合格的仪器,它的精度在1%-2%的概率是最高的。电磁的工作原理是电磁感应定律来测量流量,即相位差越小,流量计的流量也越小,反之越小的流量测量误差也就越大,所以设置流量点时最小的流量应不低于30m3/d。
 
 
3 结论
 
       (1)一体式电磁流量计的电极和传感器在标检前一定要擦洗干净,否则会影响测试精度。甚至有些污物会直接附着在电极上,使其不能发射和接收信号,造成测试失败。
 
       (2)标检前排空不到位,介质中仍存留气泡,将直接影响电磁流量计的测试精度。
 
       (3)稳流段的长度不标准,也将影响测试精度。
 
(4)由于水中含有大量的落物,导致电磁流量计信号的散射,影响测试精度,因此要保证水质,定期清理水箱,避免有大的悬浮物。
 
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