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      智能流量测控仪

      更新时间:2022-07-06 14:22

      1、产品概述

          天津万众科技股份有限公司自主设计、研发、生产的WZF型智能流量测控仪包括执行器、磨轮式调节阀、流量计三部分,是用于工业工程测量和控制系统的终端智能控制装置,低功耗,支持太阳能供电和市电供电,太阳能供电直接采用DC24V供电,在无采光情况下蓄电池连续工作超过120小时。市电供电采用市电电源转DC24V安全电压到井口采油树或者外输管线。符合中石油A11标准规定支持瞬时流量、配注等参数就地显示和远程设置功能。控制精度0.5%,具有专利保护,配套流量计采用液体涡轮流量计,计量精度可达1%。

      2、用途及工作模式

          用于压力管道内的液流、气流、蒸汽流等介质流通的流量调节和截止。分体式智能流量测控仪,可以对油田原有设备的有效利用,只要在原有流量计的后端安装配套的智能流量控制器即可。流量计及智能流量控制器负责接收RTU指令,完成流量、流速数据的采集和传送以及注水井日配注水量的动态调控。

      3、主要功能

      调节阀部分采用精密而简练的设计思路,采用磨轮式调节方式,使得整个阀门只有十多个零部件组成,使用寿命长。其关键零件“磨轮”选用耐磨损、耐腐蚀的优质材料制作,同时又经过专利技术的纳米陶瓷镀工艺处理,经处理后的磨轮耐磨性是硬锘的13倍,是硬质合金的3倍,是耐磨铸铁的19倍,其结合强度可达到65MPa。调节阀体精细化设计,关闭严密,不易堵、卡、损、漏,方便人工调节。

      磨轮式调节阀是注水智能监控装置重要部件之一,其较之传统形式的调节阀有着诸多优点,传统形式的调节阀一般采用螺纹阀杆升降式结构,调节流量费力耗时,阀座易堵易卡,关闭不严,使用寿命短等缺陷。而磨轮式调节阀,设计了两块各带有二个圆孔的磨轮作相对旋转运动,通过改变介质的流通截面积,进行流量调节,其工作原理如图1所示。介质流体从阀门的进口端进入阀腔内,假设阀门正在关闭状态,如图(a)所示,两磨轮上的节流孔处于垂直相向位置,流道被完全堵死;随后当电动执行机构开始转动一定的锐角角度,并通过阀杆的连接传递,使动磨轮也随之转动了一个锐角,这时两个磨轮的相对位置就形成了如图(b)所示,工作面上的流道为两个月牙孔,流体通过两月牙孔被分成两股支流,以后再合并为一股从阀门的出口处流出。

      调节流量的大小也就是使阀杆在90°角度内的任意转动,改变由两块动、静磨轮组成的流道流通面积的大小来实现的,其工作面上流道变化的全过程就似天体月亮的圆缺变化的模样,当执行机构继续转至全开位置时,流道被完全打开,工作面上的流道截面好像两颗满月的月亮,如图(c)所示。另外,阀门在工作中,流体对磨轮产生了一定的压力,使得动、静磨轮始终紧贴在一起,更加强了工作面的气密性,即使在逆流工况时,也具良好的密封性能。

       

      (a)调节阀关闭        (b)调节阀开启       (c)调节阀完全开启

      图:磨轮原理结构图

      监控装置实现***注水,能准确掌握地层能量变化,及时调节注水量,稳产控水,从而大量节约由于注水不准而引起的电能消耗,同时,装置采用微功耗设计,大大节省电能。同时也能根据管线压力和来水压力大小,控制阀门实行动态调节,满足日调节精度。如图九所示的流量调节的控制框图,其核心算法集成在装于执行器内部的控制器。控制器根据接收到的日配注量、控制精度等控制信息以及流量计的瞬时流速的反馈信号,自主的调节阀门的流通面积。同时控制器自主累加当日净注水量,以实现更高精度的控制要求。

      图:PID调节原理

      多重超限调节保护功能以及独特的凸轮和机械机构,有效的提供了系统的电气保护、极限位置监测以及机械保护保护,防止系统超限。

      装置实现系统流量24小时稳流控制,在无人值守时自动计量各种参数;控制阀根据实际工作环境,自动进行开启和关闭操作,解决注水失控和“倒灌”现象发生。当干线压力低于注水起动压力时,系统将快速自动关闭调节阀,起到单流控制作用。可将采集到的注水井各种参数,通过油田内部网络等方式传送到服务器,实现远程控制。

      具有良好的人机界面和故障检测、角度极限检测和各种保护功能。具有RS485通讯接口,远传控制功能。具有结构简单、操作便利、流量调节精度高、线性度好、使用寿命长等优点。显示注水瞬时流量、累积流量、设定流量、注水干线压力及井口压力等参数。

      注水流量自动/手动、远程/就地控制功能。在自动状态下,能够通过现场控制面板、远程上位机人工设定瞬时流量,仪表根据设定流量自动开启或者关闭流量调节阀(PID控制),实现对注水流量的控制要求;在手动状态下,通过按键或现场控制器设定,直接实现对注水流量的控制。

      注水流量远程监视及控制功能。装置通过网路将现场采集的数据传输至中控室,值班人员可以通过上位机对其进行远程控制、修改设定注水流量,实现现场无人值守化管理功能。

      ? 具有自动补水功能。装置通过对每天注水量完成情况进行分析,根据日注水量和实际注水量进行数据自动分析,自动调整当前设定流量,确保完成每天的配注量。

      防井底反返吐功能。当注水停止时,具有自动关闭注水调节阀门防止返吐的功能。当干线压力低于注水起动压力时,系统将快速自动关闭调节阀。

      装置具备内部存储功能,采用EEPROM数据存储技术可防止数据丢失;当网路出现故障数据丢失时,数据存储在设备中,一旦网路正常数据将自动搜索补齐丢失的数据,始终保持数据的完整。

      ? 装置具有在线标定功能。装置配标准不锈钢直管段,利用超声波流量计在现场直接进行标定,使用、操作方便。公司提供可在线标定设备的测试能力。

      装置具有可拆卸标定功能。公司可提供规格相同的流量标定测试体,流量计表芯可以拆卸下来安装到流量测试体送到油田公司标定所进行标定校准。

      控制阀供电电压采用DC24V安全电压供电,小于并安全度高于AC220V供电,可提供第三方出具的节能检测报告证明。压力变送器为有线信号输出方式,信号输出为4-20mA。

      注水智能监控装置与RTU模块之间,采用485总线有线传输方式,采用Modbus485标准通信方式,通讯误码率不大于1.5%。具有RS485通讯双接口,可实现双向通讯控制及无线远传控制功能;具有超流量保护及流量计故障限流功能。

      角度校准功能,更准确的显示动静磨轮之间的偏差角度。采用“微功耗”设计理念,有效的保障了光伏供电的分注井实施。

      流量超限(过低或过高报警功能)实时报警功能。针对流量计或者自身设备被盗,该设备能向RTU自主的发送报警信息,然后RTU将报警信息传递到后台数据库。

      分体式智能流量控制器,可以对油田原有设备的有效利用,只要在原有流量计的后端安装配套的智能流量控制器即可。控制器需有良好的人机界面和故障检测、角度极限检测和各种保护功能。具有RS485通讯接口,可实现双向通讯控制及无线远传控制功能。

      4、主要技术参数和指标 

      公称口径:DN15、DN25、DN32、DN40;

      公称压力:PN16 MPa 、PN25MPa 、PN35 MPa 、PN60MPa;

      采用分体式结构,包括流量计、执行器和磨轮式调节阀三部分,便于拆卸、标定和移机互换;

      智能流量测控仪具备独立4G无线通信接口,内置4G无线通信模块,可不接RTU直接通过4G无线通信方式独立发送数据和接收控制指令;

      工作电源采用DC24V;具备两路RS485通信接口;

      调节阀选用磨轮式低功耗调节阀,调节阀控制精度±5 %FS;

      具备远程故障手动调节功能,现场可显示阀体角度、日配注量、控制精度、动态日配注量、工作电压、日累积流量、全开工作状态等数据;压力等级范围可根据实际生产工艺需求定制不同压力等级(PN16 MPa 、PN25MPa 、PN35 MPa 、PN60MPa);

      电机功率:≤10W;静态电流:30mA;转动角度:0°~90°;手动操作:附带手柄;

      连接方式:卡瓦或法兰连接;磨轮材料:3Cr13;

      流量自动控制装置外形尺寸:长度472mm;法兰螺栓垂直孔距:101.5mm;法兰要求:4孔法兰、螺栓尺寸:4-Φ26;

      工作温度:-40~+80℃;工作湿度:≤95%;

      隔爆型防爆合格证,防爆等级:Ex d ⅡBT4 Gb;防护等级:IP65。

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