導(dǎo)讀：渦輪流量計(jì)傳感器故障介紹。測量高溫蒸汽時,保溫層最多不能超過支架高度的三分之一。 10.測壓點(diǎn)和測溫點(diǎn)的選擇。根據(jù)測量的需要,需在傳感器附近測量壓力和溫度時,測壓點(diǎn)應(yīng)在傳感器下游的3-5D 處,測溫點(diǎn)應(yīng)在傳感器下游的6-8D 渦街流量計(jì)顯示誤差的原因渦街流量計(jì)在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體,則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦。

1: 管內(nèi)液體未充滿由于背壓不足或流量傳感器安裝位置不良,致使其測量管內(nèi)液體未能充滿,故障現(xiàn)象因不充滿程度和流動狀況有不同表現(xiàn)。若少量氣體在水管管道中呈分層流或波狀流,故障現(xiàn)象表現(xiàn)為誤差增加,即流量測量值與實(shí)際值不符;若流動是氣泡流或塞狀流,故障現(xiàn)象除測量值與實(shí)際值不符外,還會因氣相瞬間遮蓋電極表面而出現(xiàn)輸出晃動;若水平管道分層流動中流通截面積氣相部分增大,即液體未滿管程度增大,也會出現(xiàn)輸出晃動,若液體未滿管情況較嚴(yán)重,以致液面在電極以下,則會出現(xiàn)輸出超滿度現(xiàn)象。

2:渦輪流量計(jì)液體中含有固相液體中含有粉狀、顆?；蚶w維等固體,可能產(chǎn)生的故障有;

①漿液噪聲;②電極表面玷污;③導(dǎo)電沉積層或絕緣沉積層覆蓋電極或襯里;④襯里被磨損或被沉積物覆蓋,流通截面積縮小。

3: 渦輪流量計(jì)有可能結(jié)晶的液體,電磁流量計(jì)應(yīng)慎用有些易結(jié)晶化工物料在溫度正常的情況下能正常測量,由于輸送流體的導(dǎo)管都有良好的伴熱保溫,在保溫工作時不會結(jié)晶,但是電磁流量傳感器的測量管難以實(shí)施伴熱保溫,因此,流體流過測量管時易因降溫而引起內(nèi)壁結(jié)上一層固體。由于改用其他原理的流量計(jì)測量也同樣存在結(jié)晶問題,所以在無其他更好方法的情況下,可選用測量管長度非常短的一種“環(huán)形”(oring)電磁流量傳感器,并將流量計(jì)的上游管道伴熱保溫予以強(qiáng)化。在管道連接方法上,考慮流量傳感器拆裝方便,在一旦結(jié)晶時能方便地拆下維護(hù)。

4: 渦輪流量計(jì)電極和接地環(huán)材質(zhì)選擇不當(dāng)引發(fā)的問題因材質(zhì)與被測介質(zhì)不匹配而引發(fā)故障的電磁流量計(jì)與介質(zhì)接觸的零部件有電極與接地環(huán),匹配失當(dāng)除耐腐蝕問題外,只要是電極表面效應(yīng)。表面效應(yīng)應(yīng)有:①化學(xué)反應(yīng)(表面形成鈍話膜等);

②電化學(xué)和極化現(xiàn)象(產(chǎn)生電勢);③觸媒作用(電極表面生成氣霧等)。接地環(huán)也有這些效應(yīng),但影響程度要小一些。

5: 渦輪流量計(jì)液體電導(dǎo)率超過允許范圍引發(fā)的問題液體導(dǎo)電率若接近下限值也有可能出現(xiàn)晃動現(xiàn)象。因?yàn)橹圃鞆S儀表規(guī)范(specification)規(guī)定的下限值是在各種使用條件較好狀態(tài)下可測出的最低值,而實(shí)際條件不可能都很理想,于是就多次遇到低度蒸餾水或去離子水,其導(dǎo)電率接近電磁流量計(jì)規(guī)范規(guī)定的下限值5,使用時卻出現(xiàn)輸出晃動。通常認(rèn)為能穩(wěn)定測量的導(dǎo)電率下限值要高1~2個數(shù)量級。在實(shí)際應(yīng)用中,往往最大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值,隨著負(fù)荷的變化,最小流量又往往會低于儀表的下限值,儀表并非工作在它的最佳工作段,為了解決這一問題,通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速,并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量,但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進(jìn)行整流,使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器,具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用,其結(jié)構(gòu)尺寸小,僅為工藝管內(nèi)徑的1/3,與渦街流量計(jì)作成一體,不僅不需要另外附加一段直管段,還可以降低對工藝管直管段的要求,安裝非常方便。

摘要 ：重點(diǎn)介紹了渦輪流量計(jì)與電磁流量計(jì)的區(qū)別和聯(lián)系，兩種流量計(jì)的工作原理，結(jié)合在一線施工過程中遇到的問題，對兩種不同的流量計(jì)做出的選擇。

1  渦輪流量計(jì)的性能

1.1  用途與特點(diǎn)

（1）用途。混砂車用流量傳感器接收電脈沖信號的流量組成混砂車的渦輪流量計(jì)。主要用于油、氣田的固井、壓裂、尤其是在壓裂施工過程中可以準(zhǔn)確的測量在壓裂施工過程中攜砂液的排量。

（2）特點(diǎn)。由于這是一種專用流量計(jì)，為適應(yīng)強(qiáng)烈振動和含有砂粒磨損嚴(yán)重的嚴(yán)酷工作條件，因而傳感器具有結(jié)構(gòu)牢固，耐磨，抗震及易于拆卸，清洗維修的特點(diǎn)。此外該傳感器體積小，重量輕，排量大，適于間斷使用和非固定安裝場所使用。為了抗震和耐磨，本傳感器采用高硬度的硬質(zhì)合金（鎢，鉻，鈷與碳化鎢等組成）材料，同時葉輪為整體結(jié)構(gòu)并增加了葉片厚度。

2  結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1  工作原理

被測流體沖擊渦輪葉片,使渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化,即流量大渦輪的轉(zhuǎn)速也大,再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖,經(jīng)前置放大器放大后,送入顯示儀表進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示,根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計(jì)脈沖數(shù)即可求瞬時流量和累積流量，渦輪變送器的工作原理是當(dāng)流體沿著管道的軸線方向流動并沖擊渦輪葉片時,便有 Q=f k 其中: Q —流經(jīng)變送器的流量，L/s;f —電脈沖頻率;k —儀表系數(shù),次/升。管道內(nèi)流體的力作用在葉片上,推動渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時,葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線,改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號,此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比,k是渦輪變送器的重要特性參數(shù),它是代表因而每臺渦輪變送器的儀表常數(shù) k 也不完全一樣,它通常是制造廠在常溫下用潔凈的水標(biāo)定出來的。渦輪變送器輸出的脈沖信號,經(jīng)前置放大器放大后,送入顯示儀表,就可以實(shí)現(xiàn)流量的測量。

2.2  使用特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：渦輪流量計(jì)特點(diǎn)具有精度高、重復(fù)性好、無零點(diǎn)漂移、高量程比等優(yōu)點(diǎn)。

      渦輪流量計(jì)擁有高質(zhì)量軸承、特別設(shè)計(jì)的導(dǎo)流片，因此極大降低了磨損，對峰值不敏感，甚者惡劣的條件下也可以給出可靠的測量變量。

缺點(diǎn)：（1）測量氣、液混相或粘度較大的流體會產(chǎn)生很大的誤差；（2）測量的含有顆粒的流體需要提前過濾以免渦輪被卡。(3)裝拆不方便，需要經(jīng)常拆卸流量計(jì)

2.3  安裝與使用

混砂車用渦輪流量傳感器的安裝和使用必須滿足下列條件。

（1）傳感器應(yīng)盡可能水平地裝于管道上的待測點(diǎn)，若須垂直安裝時，必須使輸送漿流自下而上地流過傳感器。（2）在傳感器安裝前，先與顯示儀表或示波器接好連線，通電后，用手撥動葉輪使其快速旋轉(zhuǎn)，觀察有無顯示應(yīng)將傳感器卸下，用清水沖洗葉輪，保證排量的準(zhǔn)確性?；焐败囉脺u輪流量傳感器實(shí)物沖洗干凈并確認(rèn)無異常和無損壞。

2.4  施工過程遇到問題

在壓裂施工過程中，當(dāng)以低排量施工時（排量<2m3/min）流量在儀表車上經(jīng)常顯示很小，甚至不顯示，給壓裂施工帶來很多的不方便，影響壓裂正常施工。隨著壓裂施工的進(jìn)行，經(jīng)常給渦輪流量計(jì)的葉輪帶來很多的雜質(zhì)，拆卸不方便。當(dāng)排量增大時，儀表車排量顯示不穩(wěn)定，影響施工的進(jìn)行。

3  用途與特點(diǎn)

（1）用途。電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。它是利用導(dǎo)電體在磁場中流動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢, 推算并顯示流量的流量計(jì), 通常由電磁傳感器、轉(zhuǎn)換器和顯示儀表組成。

（2）特點(diǎn)。電磁流量計(jì)是一種應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的流量計(jì)，其傳感器主要由內(nèi)襯絕緣材料的測量管，穿通測量管壁安裝的一對電極和用以產(chǎn)生工作磁場的一對線圈及鐵芯組成。當(dāng)導(dǎo)電流體流經(jīng)傳感器測量管時，在電極上將感應(yīng)與流體平均流速成正比的電壓信號。該信號經(jīng)轉(zhuǎn)換器放大處理，直接顯示流量及總量并可輸出模擬、數(shù)字信號。

4  結(jié)構(gòu)與工作原理

4.1  電磁流量計(jì)工作原理

電磁流量計(jì)有一體型和分體型兩種組合形式，輸出級皆采取電隔離，可方便地與后位儀表配套，實(shí)現(xiàn)對流量的記錄、控制和調(diào)節(jié)等功能。同時，流量計(jì)配備 RS-485 通訊接口，可與計(jì)算機(jī)互聯(lián)。電磁流量計(jì)的工作原理為法拉第電磁感應(yīng)定律。導(dǎo)電液體在磁場中流動切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。表達(dá)式：E=KBLv,式中，B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度；L 為測量電極之間的距離；v 為被測流體在磁場中運(yùn)動的平均速度；K 為比例常數(shù)。信號轉(zhuǎn)換器的作用是把電磁流量傳感器輸出的和流量成比例的毫伏級電壓信號放大并轉(zhuǎn)換成為可被工業(yè)儀表接收的標(biāo)準(zhǔn)直流電流、電壓或脈沖信號輸出，以便與儀表及調(diào)節(jié)器配合，實(shí)現(xiàn)流量的指示、記錄和運(yùn)算。

4 4 .2 使用特點(diǎn)

使用優(yōu)點(diǎn)（1）可測含有固體顆粒、懸浮物或酸、堿、鹽溶液等具有一定電導(dǎo)率的液體體積流量；也可進(jìn)行雙向測量。（2）測量導(dǎo)管內(nèi)沒有可動部件和阻流體，因而無壓損，無機(jī)械慣性，反應(yīng)十分靈敏。（3）測量范圍度大。使用缺點(diǎn)：缺點(diǎn)有:（1）電磁流量計(jì)不能測量電導(dǎo)率很低的液體。（2）不能測量氣體、蒸氣和含有較多較大氣泡的液體。（3）不能用于較高溫度的液體。

4 4 .3 流量的安裝

（1）傳感器測量管內(nèi)必須始終充滿液體，否則不能正常工作。水平安裝時要使兩電極平行于水平面，否則處于底部的電極易結(jié)垢沉積；頂部電極被氣泡隔離，使輸出信號波動，垂直安裝時液體應(yīng)自下而上流動，保證工作時充滿液體，管內(nèi)不易存氣。（2）遠(yuǎn)離大的電磁設(shè)備，如電機(jī)、變壓器等傳感器的測量管、外殼、屏蔽線等要有可靠的接地保護(hù)（3）電磁流量計(jì)只能用來測量導(dǎo)電液體的流量，要求被測液體導(dǎo)電率不小于 20μs/cm,因而不能測量氣體、石油制品等非導(dǎo)電性流體，較高溫度（大于 120 度）也不適合。

4 4. . 4  施工過程中遇到的問題

施工過程中混砂車使用電磁流量計(jì),更加能夠精確的測量流量,尤其是在排量比較低的情況下,更能準(zhǔn)確的測量攜砂液流量方便施工.而且拆裝方便，不用經(jīng)常像渦輪流量計(jì)那樣經(jīng)常拆卸，使用時間更長。

5  結(jié) 語

通過以上的分析和比較，在頁巖氣的施工過程中，電磁流量計(jì)無論是在使用性能方面還是在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)方便都明顯的好于渦輪流量計(jì)，所以我們建議在頁巖氣使用過程中，使用電磁流量計(jì)