摘要(yao)：鹽穴儲氣庫在(zai)造腔過程中，電(diàn)磁流量計 用于(yú)計量注人和排(pái)出液體體積，其(qí)可靠性直接影(yǐng)響到造腔工程(cheng)師對造腔進度(du)的監控，及相應(yīng)施工計劃的安(ān)排。除定期檢測(ce)外，文章根據岩(yán)鹽中泥質不溶(róng)物膨松系數在(zài)一定範圍這一(yi)特征，統計分析(xi)♍生産數據，評價(jia)其可靠性。結果(guo)表明，電磁流量(liang)計可🏃‍♂️靠性能滿(man)足🏃‍♀️鹽穴儲氣庫(ku)造腔生産需要(yào)。
　　電磁流量計由(you)流量傳感器和(he)轉換器兩部分(fèn)組成，與其他類(lei)🏃‍♂️型的流量計相(xiàng)比，電磁流量計(jì)具有無壓☔損、口(kou)徑大、量程比寬(kuan)、耐腐蝕、适用于(yú)高黏度介質、性(xing)價比高等特點(diǎn)，可充分減小管(guǎn)道内的阻力，符(fú)合節能降耗的(de)要求。目前，電磁(cí)流量計已廣泛(fàn)應用于造腔生(sheng)産中，雖然經過(guo)定期檢測，但由(you)于被測介質性(xìng)質及流速等的(de)影響，電磁流量(liang)計在造腔中的(de)🌈應用效果并未(wei)評價。調研結果(guǒ)表明［4＿６］，岩鹽中不(bú)溶物膨松系數(shu)在特定地區是(shì)常數，且往往在(zài)一定範圍内，可(ke)用生産中溶鹽(yán)體積、腔體實際(ji)🌈體積、不溶物含(han)量等參數表達(dá)。介紹電磁流量(liang)計的測量原理(li)，造腔地面工藝(yi)，确定電磁流量(liàng)計在造腔站的(de)适用性，造腔站(zhàn)内電磁流量計(jì)的選型與♌安裝(zhuāng)♍，明确該類流量(liang)計的使用符合(hé)減小測量誤差(cha)及穩定性的要(yao)求，再根據曰常(cháng)生産中的注人(ren)液體、排出液體(ti)體積以及相應(yīng)的濃度，對溶鹽(yan)體積進行計算(suan)，結合階段造腔(qiang)實際體積及不(bu)溶物含量，計算(suan)不溶物膨松系(xì)數，評價流🈲量計(ji)的可靠性。
1電磁(ci)流量計測量原(yuan)理
　　電磁流量計(jì)是利用法拉第(di)電磁感應定律(lü)測量，如圖1所示(shì)，用💚于測量電極(ji)與運動的流體(ti)構成的回路中(zhōng)産生的電參數(shu)，并根據公式換(huan)算成流體速度(dù)，再測量流通截(jie)面液位高度得(dé)到流通面積，兩(liǎng)者相乘得到所(suo)測流量。

? 式中：爲(wèi)被測介質體積(ji)流量，m3/s；％爲直流式(shì)電磁流量計🌈用(yong)來❤️測量流體橫(héng)越磁場時所感(gǎn)生的電動勢，Ｖ；６爲(wei)磁🌈感應強度，T；Ｌ爲(wei)電極間距，即測(cè)量管内徑，ｍ；ｖ爲液(yè)體平均流速，ｍ/s；Ａ爲(wèi)修正系數。

2造腔站電(diàn)磁流量計選型(xing)
　　電磁流量計選(xuǎn)型與安裝應根(gēn)據工藝條件來(lái)确定，主要💃🏻包括(kuo)被測介質電導(dao)率、溫度、壓力、介(jiè)質流量範圍、工(gong)藝管道的管徑(jìng)、介質㊙️狀态，介質(zhi)的腐蝕性，工藝(yì)管道材質等因(yin)🔞素，保證🔴測量的(de)精度，并根據環(huan)境條🐇件選擇防(fáng)♋爆及防護💔等級(ji)。
2.1造腔地面工藝(yì)
　　造腔地面工藝(yi)分爲注水工藝(yì)和排鹵工藝。注(zhù)7ｊＣ過程🍓中，淡水🌈或(huo)淡鹵水通過離(lí)心泵增壓至彙(hui)管，然後通過各(ge)井管線流量計(jì)計量，進人鹽層(ceng)。排鹵過程爲，溶(rong)鹽産生的鹵水(shui)🈚依靠自身壓力(li)通過管道計量(liang)後，最🔴終進人彙(hui)管外輸。
2.2選型及(jí)安裝
　　造腔站電(diàn)磁流量計測量(liàng)介質主要爲鹵(lǔ)水或者淡🤩鹵水(shuǐ)，電🚩導性較強，但(dàn)具有較強的腐(fu)蝕性。采用的襯(chèn)裏材料爲聚四(sì)氟乙烯（ＰTFＥ），電極材(cai)料選用哈氏合(hé)金（ＨＣ），耐腐蝕性能(neng)好，能有效預🌂防(fang)注人和排出液(ye)體含有顆粒雜(zá)質、飽和鹵水結(jie)晶等問題。防護(hu)等級選用ＩＰ６5用以(yi)⁉️完全防止外物(wù)侵入并防噴射(she)水進人⁉️。
　　在安裝(zhuāng)位置方面，各單(dan)井注水排商流(liu)量計在高低壓(ya)閥室，與⁉️注水泵(bèng)機組隔離，接地(di)良好。單井注水(shuǐ)排鹵管道爲♻️ＤＮ150，流(liú)量計的‼️前直管(guan)段長度爲87cm，後直(zhí)管段55cm，同時，在回(huí)鹵的低壓閥室(shì)，電磁流量計安(ān)裝在介質的上(shàng)流處，符合電磁(cí)流量計安裝👣要(yào)求［7＿8］。
3造腔站電磁(ci)流量計可靠性(xìng)分析
　　根據岩鹽(yán)中泥質不溶物(wù)膨松系數在一(yī)定範圍這一特(te)征✉️，通過對金壇(tán)儲氣庫的造腔(qiang)井生産數據進(jin)行分析，計算腔(qiang)體溶鹽量，結合(hé)聲響測腔體積(jī)，計算不溶物👌膨(peng)松系數，檢驗電(diàn)磁流☂️量計計量(liang)的可靠性。
3.1鹽層(ceng)物理化學性質(zhi)
　　金壇鹽岩層段(duàn)岩性主要爲鹽(yan)岩、含泥鹽岩夾(jia)含鹽泥岩、鈣📱芒(máng)硝泥岩、雲質泥(ní)岩、泥岩、粉砂岩(yán)等。對于占鹽岩(yán)段80％以㊙️上的⭐鹽岩(yán)層，主要礦石以(yi)石鹽爲主，其次(cì)爲鈣芒硝、石膏(gao)，局部出現無水(shuǐ)芒硝，雜質主要(yao)爲粘🈲土礦物，其(qí)次爲白雲岩、碳(tàn)酸鹽岩等。石鹽(yan)的化學組成主(zhǔ)要是ＮａＣｌ，占74.9％~90.8％，其次是(shì)Ｎａ2Ｓ04、ＣａＳ04，其他♍鹽類甚微(wei).
3.2造腔運行中溶(róng)鹽量計算
　　由于(yu)日常造腔中，主(zhǔ)要注人淡水或(huo)者淡鹵水，離子(zi)濃度🏃‍♀️非常低，且(qie)日常化驗中測(ce)量了注人液體(tǐ)的氯離子濃度(du)，其他離子未詳(xiang)細測量，所以在(zài)進行溶解🌈鹽體(ti)積計算時，注人(ren)液🔞體隻考慮氯(lü)離子。

　　由于每次(ci)測腔都有等待(dai)和準備時間，所(suǒ)以腔内鹵🤩水濃(nóng)度會👉繼🏃🏻續升高(gāo)，腔體體積擴大(dà)。故該階段溶鹽(yan)體積應按照式(shì)（9）計算：

　　式中：心爲(wei)日溶鹽體積，m3；心(xin)爲日采鹽體積(jī)，m3；爲腔體擴大後(hou)未排出液體的(de)溶鹽體積，m3；爲腔(qiāng)體擴大後未排(pái)出液體體積，m3；爲(wei)👌腔體擴大後未(wèi)排出的液體中(zhong)等效淡水溶劑(jì)質量，ｋｇ；化爲日排(pái)出液體體積，m3；F注(zhù)爲日注人液體(ti)體積，m3；爲日排出(chu)液體氯化㊙️鈉質(zhi)量體積濃度，g/ｌ；（＾爲(wei)🐪日注入液體❄️氯(lǜ)化鈉質量❗體積(jī)濃度，g/1；Ｐ排爲曰排(pai)出液體密度，kg/m3；ｐ注(zhù)爲日注入液體(ti)密度，kg/m3；氯化鈉密(mì)度，kg/m3；以爲水的密(mì)度，kg/m3；爲階段溶鹽(yan)體積，m3；爲聲呐測(ce)量時腔體内氯(lü)化鈉質量體積(jī)濃度，g/1；爲聲呐測(cè)量時腔體内液(ye)體密度，kg/m30
　　由于201６年(nian)前并未進行注(zhu)水濃度化驗，選(xuǎn)擇了2016年至2017年進(jìn)行造腔并在該(gāi)時間段内完成(cheng)設定造腔階段(duàn)的⭐井進行統計(jì)分析，結果如🤩表(biǎo)1所示。


3.3膨松系數(shu)
　　鹽岩礦床不論(lùn)品位多髙，都普(pu)遍存在着水不(bu)溶物，主要分布(bu)在鹽岩層内及(jí)夾層中。由于金(jīn)壇鹽礦不溶物(wu)中的一大部分(fèn)屬于泥岩，主要(yào)以粘土礦物中(zhōng)以伊利石爲主(zhǔ)，其次爲💛伊／蒙混(hun)層，無高嶺石，這(zhè)些粘土礦物的(de)強吸水性及吸(xi)水後極易膨松(sōng)性，會減少腔體(tǐ)有效體🐅積，所以(yi)實際溶解鹽的(de)體積并不是腔(qiang)🌐體體積，它們之(zhī)間存在以下關(guān)系:
　　式中：Ｋ爲階段(duan)腔體有效體積(ji)，m3；1爲階段溶解的(de)固體鹽體積，m3；？爲(wei)階段鹽岩中不(bu)溶物比例，小數(shu)；盧爲階段鹽岩(yán)中不溶物崩落(luo)以後的膨松系(xi)數，常數。
　　根據實(shi)驗，金壇儲氣庫(kù)不溶物膨松系(xi)數在1.5~3範圍。由于(yu)鹽穴造腔高度(du)近150ｍ，含多個夾層(céng)，夾層含粘土礦(kuàng)物含量😘不同♻️，所(suo)以👄膨松系數💔不(bú)同，同時夾層的(de)厚度不同，所以(yi)利用該方法模(mó)拟的腔體體積(jī)的評價應根據(jù)不同造🌏腔階段(duan)來進行。.表1列㊙️舉(jǔ)了2017年測腔井的(de)階段造腔體積(ji)及該階段不☎️溶(róng)物含量，并計算(suan)該階段的不溶(rong)物膨松系數。
　　從(cóng)表1可以看出，除(chu)T7井外，其他井不(bú)溶物膨松系數(shù)均在1.5~3範圍，說明(míng)造腔站内的電(dian)磁流量計的準(zhun)确性和穩定🔱性(xìng)能夠滿足生産(chǎn)的需要。
3.4誤差分(fèn)析
　　根據該方法(fa)對鹽穴儲氣庫(kù)電磁流量計效(xiao)果進行評價🔞時(shi)，不溶🔆物膨松系(xì)數計算誤差主(zhu)要受下列因素(sù)影響。
（1）注人液體(tǐ)溶液質量濃度(dù)化驗誤差。受鹽(yán)廠清罐等因素(sù)影響🌈，當🛀🏻日供應(yīng)的淡鹵水濃度(dù)可能會出現上(shàng)午高，下午低的(de)情況㊙️，而每🌈天淡(dan)水供應化驗的(de)濃度隻有上午(wu)一個參數，所🔆以(yi)對計算結果有(yǒu)一定影響☎️。該誤(wu)差可通過增加(jia)濃度化驗次數(shù)得到有效解決(jué)
（2）由注人液體中(zhong)硫酸鈉、硫酸鈣(gai)等含量的不确(que)定引起的㊙️誤差(cha)，但這些礦物在(zai)溶液中含量非(fēi)常少，在一個造(zào)腔階段内其影(yǐng)響可忽略。
（3）流量(liang)計計量誤差。現(xiàn)場選用的是準(zhun)确度等級爲0.5級(jí)的流💞量計。檢測(cè)報告顯示，流量(liàng)計實際相對示(shi)值誤差較大，這(zhè)可能導緻🥵計算(suàn)的不溶物膨松(song)系數偏離正常(cháng)範圍。以T7井爲例(lì)，如表2所示，注入(ru)端流量計FT1在30m3/h時(shi)，相對示值誤差(cha)達6％，在👣90m3/h時，相對示(shì)值誤差爲💜3％，明顯(xian)大于🌈排出端流(liú)量⛹🏻‍♀️計FT2在對應檢(jian)測點的相對㊙️示(shì)值誤差。同時，生(shēng)産數據☁️顯示，T7井(jing)在該造腔✍️階段(duan)，FT1示值在30~80m3/h範圍，這(zhè)直接導緻了計(ji)算的注入鹽量(liang)偏大，而溶鹽量(liàng)偏小，最終使不(bú)落物膨松系數(shù)偏低。考慮到注(zhù)人液體溶液質(zhì)量濃度化驗誤(wu)差對于所有同(tong)期造腔井的不(bú)溶物膨松系數(shù)影響結果相近(jìn)，而除T7井外，其他(ta)井不♌溶物膨松(song)系數都在正常(chang)範圍内，所以流(liú)量計FT1實際測量(liàng)誤差大是導緻(zhi)T7井不溶物㊙️膨松(song)系數偏小的主(zhu)要原因。

　　從表2中(zhōng)可以看出，随流(liu)速的增大，相對(dui)示值誤差逐漸(jiàn)🏃🏻減🍓小。這可⛹🏻‍♀️能是(shì)由于測量的流(liú)體内部雜質在(zai)管道内🈲易形成(cheng)沉澱，雖然采用(yòng)了聚四氟乙烯(xī)作爲襯裏材料(liao)✏️保護電✨極，但是(shì)在低速流狀态(tài)下，這些沉澱附(fù)着于内襯的表(biao)面使測量結果(guǒ)發生偏差，所以(yi)電磁流量計實(shi)🌈際測量誤差必(bi)将随着時間的(de)推移而💜逐漸增(zēng)大。爲㊙️提高電磁(ci)流量計在鹽穴(xué)儲氣庫造腔過(guò)程中的測量精(jing)度，可采用以下(xia)方法。
（1）調整工藝(yi)，在可控範圍内(nèi)提髙流速，減少(shao)雜質沉澱🌈，提高(gao)測量精㊙️度。
（2）定期(qī)清理流量計。
（3）對(dui)于檢測過程中(zhōng)發現的誤差值(zhí)超過最大允許(xu)誤差的流🈲量計(jì)，儀表系數偏離(lí)原出廠标定的(de)儀表系數時，可(ke)根據檢測機構(gou)的檢測結果進(jìn)行儀表系數校(xiào)準。
結束語
　　綜上(shang)所述，電磁流量(liàng)計的正确率和(he)穩定性能夠滿(man)足☂️鹽穴儲氣庫(kù)造腔的需要。但(dàn)是，電磁流量計(ji)在鹽穴儲氣庫(ku)㊙️使用中，受待測(ce)♍液體不純的影(ying)響，實際的測量(liang)誤差随時間的(de)推移而逐漸增(zeng)大，特别是在低(di)流速的情況下(xià)，相對示值誤差(chà)明顯較大。造腔(qiang)設計者可根據(jù)特定地區岩鹽(yán)中不溶物膨松(sōng)系數在一♊定範(fàn)圍内這一特征(zheng)，進行生産分析(xī)，評價流量計計(jì)量在使用中的(de)可靠性。對于不(bu)溶物🔆膨松系數(shu)不在特定範圍(wéi)内的井，排✍️除濃(nóng)度檢驗影響後(hòu)，可通過提高流(liú)速，定期清理流(liú)量計，儀表系數(shù)校準等方式提(tí)🔞高測量的數據(jù)的準确性，以便(bian)于合理安☂️排造(zao)腔計劃，指導造(zao)腔施工。

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