電磁流量計(jì)測(cè)量既不受溫度和壓力等外部因素影響，也不受流體密度和粘度等流體本身特性影響；由于其內(nèi)部光滑，無阻流元件，所以不對(duì)流體產(chǎn)生阻力，也就不會(huì)產(chǎn)生壓力損失，因此，在流速、流量生產(chǎn)測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。
近年來電磁流量計(jì)已開始應(yīng)用于兩相流以及多相流流體測(cè)量中，特別在高含水的油田注水井、注聚井的注入剖面測(cè)井中應(yīng)用更為廣泛。從目前傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的應(yīng)用情況來看，電磁流量計(jì)在測(cè)量高含水油水兩相流時(shí)，由于其非導(dǎo)電物質(zhì)（油水兩相流中為油相）含量低，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較小，測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確；當(dāng)電磁流量計(jì)測(cè)量非高含水油水兩相流時(shí)，由于其非導(dǎo)電物質(zhì)含量高，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大，測(cè)量結(jié)果誤差較大。對(duì)此，研制開發(fā)電磁相關(guān)法流量計(jì)傳感器用于測(cè)量含非導(dǎo)電物質(zhì)的兩相或多相流體的流量測(cè)量具有重要的意義并能滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，今天【儀表大發(fā)明】為大家介紹一個(gè)獲國家授權(quán)的發(fā)明——電磁相關(guān)法流量計(jì)傳感器。
該電磁相關(guān)法流量計(jì)傳感器由燕山大學(xué)發(fā)明，并于2014年8月6日獲國家授權(quán)公告。這種傳感器其技術(shù)方案的要點(diǎn)是，它包括兩對(duì)測(cè)量電極組件、一對(duì)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)組件、一對(duì)帶孔的固定架板和勵(lì)磁結(jié)構(gòu)安裝器件；測(cè)量電極組件包括檢測(cè)電極、絕緣套、墊片和螺母，兩對(duì)檢測(cè)電極不在測(cè)量管同一徑向截面，而是位于測(cè)量管同一軸向截面且相距一定距離；勵(lì)磁結(jié)構(gòu)組件是由勵(lì)磁線圈、勵(lì)磁線圈卡槽和磁芯構(gòu)成，勵(lì)磁結(jié)構(gòu)組件在測(cè)量管的軸向長(zhǎng)度比徑向長(zhǎng)度長(zhǎng)，使得兩對(duì)檢測(cè)電極位于勵(lì)磁結(jié)構(gòu)組件產(chǎn)生的磁場(chǎng)中。本發(fā)明涉及的電磁相關(guān)法流量計(jì)傳感器測(cè)量工藝簡(jiǎn)單、能連續(xù)測(cè)量，制造成本低、體積小、重量輕，流量測(cè)量范圍寬、測(cè)量準(zhǔn)確，可在線測(cè)量的兩相流或多相流流量。
所述的測(cè)量電極組件包括檢測(cè)電極、絕緣套、墊片和螺母，兩對(duì)檢測(cè)電極分別穿過測(cè)量管道的襯里、測(cè)量管管壁，用墊片、螺母固定在測(cè)量管道的兩側(cè)，檢測(cè)電極與測(cè)量管道之間由絕緣套密封隔離。兩對(duì)檢測(cè)電極不在測(cè)量管同一徑向截面，而是位于測(cè)量管同一軸向截面且相距一定距離，安置在與磁場(chǎng)方向成90度角測(cè)量管直徑兩端。
所述的勵(lì)磁結(jié)構(gòu)組件是由勵(lì)磁線圈、勵(lì)磁線圈卡槽和磁芯構(gòu)成，磁芯嵌在整個(gè)勵(lì)磁線圈卡槽結(jié)構(gòu)內(nèi)，勵(lì)磁線圈卡槽的線圈槽向外，勵(lì)磁線圈繞置于勵(lì)磁線圈卡槽的線圈槽中，（傳感器的）勵(lì)磁結(jié)構(gòu)組件在測(cè)量管的軸向長(zhǎng)度比徑向長(zhǎng)度長(zhǎng)，使得兩對(duì)檢測(cè)電極位于勵(lì)磁結(jié)構(gòu)組件產(chǎn)生的磁場(chǎng)中。
此發(fā)明提出的電磁相關(guān)法流量計(jì)傳感器，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)傳感器，將一對(duì)檢測(cè)電極變?yōu)閮蓪?duì)檢測(cè)電極，且檢測(cè)電極的增加不是在測(cè)量管同一徑向截面，而是在測(cè)量管同一軸向截面上；兩對(duì)檢測(cè)電極同處于一勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的較均勻的磁場(chǎng)中；兩對(duì)電極檢測(cè)信號(hào)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律獲取的；流量測(cè)量是基于檢測(cè)信號(hào)相關(guān)法計(jì)算的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。
此發(fā)明的電磁相關(guān)法流量計(jì)傳感器，其測(cè)量原理是：在流體通過的管道相隔L的適當(dāng)距離上，安裝有兩對(duì)結(jié)構(gòu)相同的檢測(cè)電極，分別稱為上游電極和下游電極。從上、下游兩對(duì)電極上提取能反應(yīng)被測(cè)流體流動(dòng)狀況的測(cè)量信號(hào)x(t)和y(t)。此兩路測(cè)量信號(hào)是在同一勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的較均勻磁場(chǎng)同一測(cè)量管道相距L處獲取的，該兩路檢測(cè)信號(hào)具有相關(guān)性，所以可對(duì)測(cè)量信號(hào)x(t)和y(t)作互相關(guān)運(yùn)算，互相關(guān)函數(shù)如式（1）所示：
相關(guān)流速結(jié)合流體管道截面面積以及時(shí)間等即可計(jì)算出被測(cè)流體的流量。
從相關(guān)法流量測(cè)量原理可知，當(dāng)流體中含有水相以及其它非導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)（例如油水兩相流或者油氣水多相流時(shí)），兩相與多相流流體中存在的非導(dǎo)體對(duì)測(cè)量信號(hào)造成的波動(dòng)性在電磁相關(guān)法流量計(jì)流量測(cè)量中并不存在明顯的影響，因此電磁相關(guān)法流量計(jì)可以測(cè)量含有非導(dǎo)電物質(zhì)的兩相流或多相流流量。電磁相關(guān)法流量計(jì)是一種具有創(chuàng)新性的流量測(cè)量?jī)x器儀表，在實(shí)際應(yīng)用中不僅可以測(cè)量非導(dǎo)電物質(zhì)含量較低的兩相流或多相流流量，而且可以測(cè)量非導(dǎo)電物質(zhì)含量較高的兩相流或多相流流量。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的電磁相關(guān)法流量計(jì)傳感器具有這樣的有益效果，測(cè)量工藝簡(jiǎn)單、能連續(xù)測(cè)量，制造成本低、體積小、重量輕，流量測(cè)量范圍寬、測(cè)量準(zhǔn)確，可在線測(cè)量?jī)上嗔骰蚨嘞嗔髁髁?。本發(fā)明與現(xiàn)有傳統(tǒng)擁有一對(duì)測(cè)量信號(hào)電極的電磁流量計(jì)相比：改裝了流量計(jì)傳感器電極對(duì)數(shù)量，同時(shí)也增加了勵(lì)磁結(jié)構(gòu)組件在軸向上的長(zhǎng)度，采用相關(guān)法計(jì)算流量值，與傳統(tǒng)電磁流量計(jì)相比增大了兩相流或多相流流量測(cè)量流體中非導(dǎo)電物質(zhì)含量比率的測(cè)量范圍。
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