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天然气流量计磁场分布为了考察流体中含有的磁性物质


1.流量计结构与磁场分布集流型电磁流量计是广泛用于石油井下测量,其在流量计外壳内镶嵌有两个发射磁和两个接收电。由于在电磁传感器底部安装有伞式集流器,当流量计位于指定测点后,使集流器张开,以封堵套管和测井仪器之间流体的流动通道,迫使流体全部或绝大部分流经电磁传感器的测量区域,并经上出液口重新流回井筒,井下集流式流量计截面结构如图1中(a)所示。
集流型天然气流量计ANSYS模型如图1中(b)所示。图中,电磁流量计内部水平方向有两个磁,垂直方向有两个电;磁由磁芯和线圈两部分组成,即在每个磁磁芯的外侧均包裹一层线圈,用来产生交变磁场。时,传感器磁磁芯的长度为8mm、宽度为4mm,材料为导磁性铁芯;磁芯外层包裹线圈的厚度为1mm,材料为铜电的长度和宽度均为4mm,材料为不锈钢螺线管线圈电流加载后,左边磁外侧为S,内侧为N;右边磁外侧为N,内侧为S。采用magnol命令对上述外流式电磁流量计磁场分布问题进行静态求解,得到磁感应强度B分布和2D磁通线分布,

分别如图2中的(a)和(b)所示。可以看出,在传感器管道内磁场分布较均匀,在靠近磁表面区域磁力线密集,表示该部分测量灵敏度较高。为了更清晰的了解流量计内部磁感应场的分布情况,建立电磁流量计测量区域的磁感应强度分布场,如图3所示,从磁感应分布图中可以清楚的获得各部分的磁感应强度大小。


2.管道内含磁性物质时电磁流量计磁场分布为了考察流体中含有的磁性物质时,对电磁流量计磁场分布的影响,ANSYS模型如图4所示的模型。图中,在传感器管道测量区域内设置直径磁性球体,并设定磁性球体的相对磁导率为:u=10。对线圈施加载激励电流,并采用esle命令对ANSYS模型进行网格剖分,采用magsolv命令对该含磁性物质时电磁流量计磁场分布问题进行
静态求解,得到了磁感应强度B分布和2D磁通线分布,如图5中(a)和(b)所示。从图5可以看出,磁性物质流经传感器管道测量区域时,磁性物质附近的磁场发生了变化,进而影响测量磁场的整体分布特性。也就是说,流体中的磁性物质同样会对集流型电磁流量计的测量造成影响。将结果数值化显示其分布图如图6所示,从结果可以看出,流体中含有磁物质时这部分磁感应强度是増大的,是影响整个空间的磁感应强度分布的。

 

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