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智能流量測控儀

更新時間:2022-07-06 14:22

1、產品概述

    天津萬眾科技股份有限公司自主設計、研發、生產的WZF型智能流量測控儀包括執行器、磨輪式調節閥、流量計三部分,是用于工業工程測量和控制系統的終端智能控制裝置,低功耗,支持太陽能供電和市電供電,太陽能供電直接采用DC24V供電,在無采光情況下蓄電池連續工作超過120小時。市電供電采用市電電源轉DC24V安全電壓到井口采油樹或者外輸管線。符合中石油A11標準規定支持瞬時流量、配注等參數就地顯示和遠程設置功能。控制精度0.5%,具有專利保護,配套流量計采用液體渦輪流量計,計量精度可達1%。

2、用途及工作模式

    用于壓力管道內的液流、氣流、蒸汽流等介質流通的流量調節和截止。分體式智能流量測控儀,可以對油田原有設備的有效利用,只要在原有流量計的后端安裝配套的智能流量控制器即可。流量計及智能流量控制器負責接收RTU指令,完成流量、流速數據的采集和傳送以及注水井日配注水量的動態調控。

3、主要功能

調節閥部分采用精密而簡練的設計思路,采用磨輪式調節方式,使得整個閥門只有十多個零部件組成,使用壽命長。其關鍵零件“磨輪”選用耐磨損、耐腐蝕的優質材料制作,同時又經過專利技術的納米陶瓷鍍工藝處理,經處理后的磨輪耐磨性是硬锘的13倍,是硬質合金的3倍,是耐磨鑄鐵的19倍,其結合強度可達到65MPa。調節閥體精細化設計,關閉嚴密,不易堵、卡、損、漏,方便人工調節。

磨輪式調節閥是注水智能監控裝置重要部件之一,其較之傳統形式的調節閥有著諸多優點,傳統形式的調節閥一般采用螺紋閥桿升降式結構,調節流量費力耗時,閥座易堵易卡,關閉不嚴,使用壽命短等缺陷。而磨輪式調節閥,設計了兩塊各帶有二個圓孔的磨輪作相對旋轉運動,通過改變介質的流通截面積,進行流量調節,其工作原理如圖1所示。介質流體從閥門的進口端進入閥腔內,假設閥門正在關閉狀態,如圖(a)所示,兩磨輪上的節流孔處于垂直相向位置,流道被完全堵死;隨后當電動執行機構開始轉動一定的銳角角度,并通過閥桿的連接傳遞,使動磨輪也隨之轉動了一個銳角,這時兩個磨輪的相對位置就形成了如圖(b)所示,工作面上的流道為兩個月牙孔,流體通過兩月牙孔被分成兩股支流,以后再合并為一股從閥門的出口處流出。

調節流量的大小也就是使閥桿在90°角度內的任意轉動,改變由兩塊動、靜磨輪組成的流道流通面積的大小來實現的,其工作面上流道變化的全過程就似天體月亮的圓缺變化的模樣,當執行機構繼續轉至全開位置時,流道被完全打開,工作面上的流道截面好像兩顆滿月的月亮,如圖(c)所示。另外,閥門在工作中,流體對磨輪產生了一定的壓力,使得動、靜磨輪始終緊貼在一起,更加強了工作面的氣密性,即使在逆流工況時,也具良好的密封性能。

 

(a)調節閥關閉        (b)調節閥開啟       (c)調節閥完全開啟

圖:磨輪原理結構圖

監控裝置實現***注水,能準確掌握地層能量變化,及時調節注水量,穩產控水,從而大量節約由于注水不準而引起的電能消耗,同時,裝置采用微功耗設計,大大節省電能。同時也能根據管線壓力和來水壓力大小,控制閥門實行動態調節,滿足日調節精度。如圖九所示的流量調節的控制框圖,其核心算法集成在裝于執行器內部的控制器。控制器根據接收到的日配注量、控制精度等控制信息以及流量計的瞬時流速的反饋信號,自主的調節閥門的流通面積。同時控制器自主累加當日凈注水量,以實現更高精度的控制要求。

圖:PID調節原理

多重超限調節保護功能以及獨特的凸輪和機械機構,有效的提供了系統的電氣保護、極限位置監測以及機械保護保護,防止系統超限。

裝置實現系統流量24小時穩流控制,在無人值守時自動計量各種參數;控制閥根據實際工作環境,自動進行開啟和關閉操作,解決注水失控和“倒灌”現象發生。當干線壓力低于注水起動壓力時,系統將快速自動關閉調節閥,起到單流控制作用。可將采集到的注水井各種參數,通過油田內部網絡等方式傳送到服務器,實現遠程控制。

具有良好的人機界面和故障檢測、角度極限檢測和各種保護功能。具有RS485通訊接口,遠傳控制功能。具有結構簡單、操作便利、流量調節精度高、線性度好、使用壽命長等優點。顯示注水瞬時流量、累積流量、設定流量、注水干線壓力及井口壓力等參數。

注水流量自動/手動、遠程/就地控制功能。在自動狀態下,能夠通過現場控制面板、遠程上位機人工設定瞬時流量,儀表根據設定流量自動開啟或者關閉流量調節閥(PID控制),實現對注水流量的控制要求;在手動狀態下,通過按鍵或現場控制器設定,直接實現對注水流量的控制。

注水流量遠程監視及控制功能。裝置通過網路將現場采集的數據傳輸至中控室,值班人員可以通過上位機對其進行遠程控制、修改設定注水流量,實現現場無人值守化管理功能。

? 具有自動補水功能。裝置通過對每天注水量完成情況進行分析,根據日注水量和實際注水量進行數據自動分析,自動調整當前設定流量,確保完成每天的配注量。

防井底反返吐功能。當注水停止時,具有自動關閉注水調節閥門防止返吐的功能。當干線壓力低于注水起動壓力時,系統將快速自動關閉調節閥。

裝置具備內部存儲功能,采用EEPROM數據存儲技術可防止數據丟失;當網路出現故障數據丟失時,數據存儲在設備中,一旦網路正常數據將自動搜索補齊丟失的數據,始終保持數據的完整。

? 裝置具有在線標定功能。裝置配標準不銹鋼直管段,利用超聲波流量計在現場直接進行標定,使用、操作方便。公司提供可在線標定設備的測試能力。

裝置具有可拆卸標定功能。公司可提供規格相同的流量標定測試體,流量計表芯可以拆卸下來安裝到流量測試體送到油田公司標定所進行標定校準。

控制閥供電電壓采用DC24V安全電壓供電,小于并安全度高于AC220V供電,可提供第三方出具的節能檢測報告證明。壓力變送器為有線信號輸出方式,信號輸出為4-20mA。

注水智能監控裝置與RTU模塊之間,采用485總線有線傳輸方式,采用Modbus485標準通信方式,通訊誤碼率不大于1.5%。具有RS485通訊雙接口,可實現雙向通訊控制及無線遠傳控制功能;具有超流量保護及流量計故障限流功能。

角度校準功能,更準確的顯示動靜磨輪之間的偏差角度。采用“微功耗”設計理念,有效的保障了光伏供電的分注井實施。

流量超限(過低或過高報警功能)實時報警功能。針對流量計或者自身設備被盜,該設備能向RTU自主的發送報警信息,然后RTU將報警信息傳遞到后臺數據庫。

分體式智能流量控制器,可以對油田原有設備的有效利用,只要在原有流量計的后端安裝配套的智能流量控制器即可。控制器需有良好的人機界面和故障檢測、角度極限檢測和各種保護功能。具有RS485通訊接口,可實現雙向通訊控制及無線遠傳控制功能。

4、主要技術參數和指標 

公稱口徑:DN15、DN25、DN32、DN40;

公稱壓力:PN16 MPa 、PN25MPa 、PN35 MPa 、PN60MPa;

采用分體式結構,包括流量計、執行器和磨輪式調節閥三部分,便于拆卸、標定和移機互換;

智能流量測控儀具備獨立4G無線通信接口,內置4G無線通信模塊,可不接RTU直接通過4G無線通信方式獨立發送數據和接收控制指令;

工作電源采用DC24V;具備兩路RS485通信接口;

調節閥選用磨輪式低功耗調節閥,調節閥控制精度±5 %FS;

具備遠程故障手動調節功能,現場可顯示閥體角度、日配注量、控制精度、動態日配注量、工作電壓、日累積流量、全開工作狀態等數據;壓力等級范圍可根據實際生產工藝需求定制不同壓力等級(PN16 MPa 、PN25MPa 、PN35 MPa 、PN60MPa);

電機功率:≤10W;靜態電流:30mA;轉動角度:0°~90°;手動操作:附帶手柄;

連接方式:卡瓦或法蘭連接;磨輪材料:3Cr13;

流量自動控制裝置外形尺寸:長度472mm;法蘭螺栓垂直孔距:101.5mm;法蘭要求:4孔法蘭、螺栓尺寸:4-Φ26;

工作溫度:-40~+80℃;工作濕度:≤95%;

隔爆型防爆合格證,防爆等級:Ex d ⅡBT4 Gb;防護等級:IP65。

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