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【摘要】 目前油田摻、注水工藝中使用的磁電式渦街流量計是一種基于電磁感應原理檢測渦街頻率的渦街流量計，它既具有渦街流量計無可動元件，壓力損失小的特點，也克服了以往渦街流量計頻率信號檢測技術不適用于油田摻、注水工藝的缺點，是一種較為新穎的渦街流量計，研究它的工作原理和在油田摻、注水工藝中的使用情況，有利于我們掌握它的工作特性，跟好的發揮它的作用。
【關鍵詞】 渦街 流量計 磁電 摻水 注水
油田高壓注水儀表多采用垂直螺翼干式高壓水表，近些年來，磁電式渦街流量計加入摻、注水儀表的隊伍中來，新投、改、擴建的摻、注水工藝流程，從設計部門開始已大量使用磁電式渦街流量計，大有取代垂直螺翼干式高壓水表的趨勢。渦街流量計作為工業用流量計量儀表并不是新生事物，之前在油田采油系統中有少量使用的記錄，但始終未大范圍應用于油田摻、注水工程，究其原因，是受渦街流量計本身的結構特點和渦街信號檢測機理影響。近些年來，這種磁電式渦街流量計因自身優點，讓其在目前油田摻、注水工藝中占有了一席之地，當然受油田摻、注水工藝特點的影響，這種流量計也有其自身的缺點。
一、垂直螺翼干式高壓水表使用情況
目前在注水流程中還有很多垂直螺翼干式高壓水表在使用，這種高壓注水儀表具有通流能力大，量程范圍大、安裝維修方便的特點。它由外殼、蓋座、葉輪計量機構、計數顯示機構等部分組成。外殼為直角式鑄鋼結構，水由水表下端進入表內，經過葉輪計量機構沖擊葉輪轉動后由表殼側面流出，葉輪轉速與水的流速成比例，通過固定在葉輪軸上端的環形磁鋼，傳遞給密封隔板上側的計數器中的磁鋼齒輪，使之跟著同步轉動。然后經過減速齒輪帶動字輪，指示出通過水表的總水量[1]。高壓水表有自身的優點，同時受油田注水情況的影響，也存在一些不盡人意的地方。
垂直螺翼干式高壓水表是一種機械結構的儀表，螺翼在水流的沖擊下高速旋轉，長時間的機械轉動易造成頂尖、瑪瑙磨損，各零部件配合間隙變大，周期檢定時一般均需更換零件，重新調修。油田脫水轉注，水中含有油污、聚合物、懸浮顆粒等黏附性強的雜質，這些雜質易附著在葉輪、磁鋼、葉輪盒上，影響了儀表的準確計量。長時間的使用會出現磁鋼退磁現象，葉輪的轉動不能全部通過磁鋼傳遞到安裝在隔板上的計數器，出現漏記現象，影響了計量的準確度。注水溫度較高，會導致塑料材質的葉輪傾角發生改變。調節板在高壓水流的沖擊下易發生松動，使進入高壓水表的流體發生改變，影響了計量的準確度。表頭為機械齒輪組合結構，數據不方便遠傳。以上是高壓水表在現場使用中存在的一些問題。
二、電磁法檢測渦街頻率的渦街流量計原理
（一）信號檢測原理
磁電式流量計是利用電磁感應與卡曼渦街原理相結合制造的，當導電流體流經旋渦發生體后，形成規則交錯排列的旋渦。在旋渦發生體下游的外壁設有磁鋼組件，磁鋼組件形成的磁場中心裝有一信號采集電極。磁通是恒定的，兩列漩渦交變地不斷出現，以不同方向切割磁場，在電極間產生交變電動勢。交變電動勢的頻率即為漩渦的分離頻率。因此，只要測出電極輸出交變電動勢的頻率，就可以計算出流體的體積流量。該檢測方式要求流體有一定的導電性。
渦街頻率的檢測由信號電極和永久磁鐵兩部分組成。信號電極是采用316L不銹鋼制成。永久磁鐵選用的是釹鐵硼。
感應電動勢的大小與永久磁鐵的磁感應強度、信號電極的直徑大小、切割磁力線的速度有關，主用是通過提高永久磁鐵的磁感應強度來獲得較大幅度的頻率信號。
（二）硬件電路構成
磁電式渦街流量計硬件電路主要由信號放大---濾波---整形電路，信號處理電路，信號顯示電路三部分構成，微弱的感應電動勢信號經前置放大、交流放大和低通濾波，然后由施密特觸發器整形為標準頻率脈沖，此信號進入單片機運算后，經液晶顯示器顯示瞬時流量、累計流量等。為了修改和保存參數，還有按鍵接口和存儲電路。
三、磁電式渦街流量計現場使用情況
1.受摻、注水水質影響，流量計測量管存在腐蝕和結垢情況，兩種情況都改變了測量管的幾何尺寸，因 ，測量管的幾何尺寸要參與流量計算，所以這些腐蝕和結垢情況是不能忽視的。
腐蝕情況，一管理區使用的水平安裝電旋式流量計，生產日期為2010年6月，現場使用發現計量誤差大，送到檢定單位檢定，檢定單位在接收這塊儀表后發現儀表測量管道內附著了6到7毫米厚度不均的污垢層，待清除完污垢后，管道內壁已坑坑洼洼，銹蝕嚴重，雖然旋渦發生體和檢測電極均未有明顯銹蝕，但管道內幾何形狀已發生變化，安裝到檢定裝置檢定，數據誤差大，且不穩定。
結垢情況，一管理區摻水流程中使用的DN25電旋式流量計，管理區反應不能正常工作，拆下來后發現測量管內附著了厚厚的一層結晶物質，原本標稱DN25的流量計已被結垢體附著到內徑只有約15毫米，嚴重影響了計量性能。
2.水質導致的結垢附著在旋渦發生體上，改變了旋渦發生體的幾何形狀，流體經過旋渦發生體后產生的渦列變得復雜，檢測元件檢測出的渦列信號很難剔除掉雜波。
3.水質中的油污等雜質附著在檢測電極上，影響了經過電磁感應產生的微弱電動勢信號的采集。
4.摻水流程中水溫高，部分流程中摻水水溫（70～80）℃左右，現場表頭電路板長期在高溫輻射下工作，影響了電路的正常工作，縮短了儀表的使用壽命。安裝應采用分體式結構，或為采取必要的技術措施，如表頭向下等。
5.流程運行期間因為流量計下裝有一用于產生磁場的久永磁鐵，流體中的金屬碎屑易吸附在磁鐵附近，造成流體的渦列不規則，影響儀表性能。
四、對磁電式渦街流量計使用的建議
1.改善摻、注水水質。尤其是摻水水質，因摻水流程工藝設計，有的摻水流程流速低、日摻水量少更易形成結垢情況。另外摻、注水中含的污油、泥沙等物質也極易附著在測量管管壁和旋渦發生體、檢測電極上。現場注水水質雖然符合注水標準，但對儀表的準確計量還是有很大的影響。建議采集現場管壁垢層，分析摻水中總殘渣量、總溶解固體、總堿度、總礦化度、石油類、溶解氧以及 等含量，針對性的添加必要的阻垢劑。
2.定期將流量計從流程中拆下來，清理附著在測量管壁、旋渦發生體及電極上的水垢、油污，清理被流量計下永磁鐵吸附的金屬碎屑。
3.此類流量計的測量管普遍使用碳鋼，從現場使用情況看，耐腐蝕性能達不到要求，建議選用測量管為316或316L材質耐腐蝕性更好的材料。
4.現場介質溫度較高，多數電子元器件的正常工作溫度都限定在85℃以下，現場摻水流程介質溫度已在溫度上限，建議高溫環境選用分體式渦街流量計，以便把轉換器安裝到環境溫度較低的地方，避免電子元器件的溫度超過極限溫度。
