1引言(yan)
　　近年(nian)來,電(dian)磁流(liu)量計(ji) 的勵(li)磁結(jie)構況(kuang)備受(shou)研究(jiu)人員(yuan)的關(guan)注對(dui)外流(liu)式的(de)電磁(ci)流量(liang)計的(de)磁場(chang)分布(bu)情況(kuang)進行(hang)了仿(pang)真研(yan)究"在(zai)些特(te)殊的(de)工況(kuang)領域(yu)下,如(ru)何設(she)計電(dian)磁流(liu)量計(ji)直是(shi)工程(cheng)技術(shu)人員(yuan)😍研究(jiu)的✊熱(re)點問(wen)🧡題”,生(sheng)産✏️測(ce)井中(zhong)特殊(shu)工況(kuang)環境(jing)下如(ru)何設(she)計電(dian)磁流(liu)量計(ji)傳感(gan)器結(jie)構一(yi)直是(shi)石油(you)生産(chan)測井(jing)領域(yu)研究(jiu)的問(wen)題,電(dian)磁相(xiang)關法(fa)流量(liang)測量(liang)傳感(gan)🌏器解(jie)決了(le)生産(chan)測井(jing)中油(you)氣水(shui)三相(xiang)💋流流(liu)量測(ce)😄量問(wen)題.另(ling)一方(fang)面生(sheng)産測(ce)井空(kong)間狹(xia)小，需(xu)要✊構(gou)造特(te)殊的(de)電磁(ci)流量(liang)計傳(chuan)感器(qi),本文(wen)提出(chu)了一(yi)種勵(li)磁結(jie)構的(de)磁芯(xin)設🌈計(ji)爲T型(xing)的電(dian)磁流(liu)量計(ji),使得(de)👄有限(xian)的空(kong)間下(xia)電磁(ci)流量(liang)🏃🏻‍♂️計的(de)勵磁(ci)線圈(quan)空間(jian)增大(da),進而(er)增強(qiang)測量(liang)管道(dao)中(測(ce)量🌏區(qu)域)磁(ci)場強(qiang)度，使(shi)兩端(duan)電極(ji)感應(ying)信号(hao)變大(da),有助(zhu)于信(xin)号的(de)獲取(qu),爲有(you)限空(kong)間下(xia)的井(jing)下 小(xiao)管徑(jing)集電(dian)磁流(liu)量計(ji) 實現(xian)提供(gong)可能(neng).同時(shi),對電(dian)磁流(liu)量計(ji)勵磁(ci)結構(gou)中T型(xing)🍓磁芯(xin)參🥰數(shu)進行(hang)研究(jiu)，獲得(de)不同(tong)T型磁(ci)芯對(dui)測量(liang)管道(dao)中磁(ci)場産(chan)生的(de)🎯影響(xiang).研究(jiu)結果(guo)可爲(wei)應用(yong)在一(yi)些特(te)殊場(chang)合中(zhong)具有(you)🔴T型磁(ci)芯的(de)電磁(ci)流量(liang)計實(shi)現提(ti)供參(can)🏃🏻考依(yi)據.
1T型(xing)磁芯(xin)結構(gou)
　　T型磁(ci)芯是(shi)爲較(jiao)小的(de)空間(jian)下實(shi)現盡(jin)可能(neng)大的(de)勵磁(ci)線圈(quan)而提(ti)出的(de),如圖(tu)1所示(shi)爲較(jiao)小空(kong)間結(jie)構下(xia),設計(ji)有T型(xing)磁芯(xin)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)☁️傳感(gan)器截(jie)面圖(tu).在圖(tu)中1表(biao)示線(xian)圈位(wei)置;2表(biao)示磁(ci)芯🧑🏽‍🤝‍🧑🏻位(wei)置;3表(biao)示電(dian)極及(ji)其固(gu)定器(qi)🥰件位(wei)置;4表(biao)示襯(chen)裏位(wei)置;5表(biao)示内(nei)徑壁(bi)位置(zhi);6表示(shi)外徑(jing)壁;7表(biao)示測(ce)量管(guan)道(測(ce)量區(qu)域).如(ru)圖1所(suo)示電(dian)磁流(liu)量計(ji)勵磁(ci)結構(gou)磁芯(xin)造型(xing)近似(si)爲T型(xing)(因稱(cheng)爲T型(xing)磁芯(xin)),磁芯(xin)在靠(kao)近電(dian)磁流(liu)量🐇計(ji)内管(guan)道時(shi)爲T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan).如圖(tu)中所(suo)示,T型(xing)磁芯(xin)🏃🏻‍♂️較長(zhang)端與(yu)x軸夾(jia)角爲(wei)a,T型磁(ci)芯較(jiao)短端(duan)與x軸(zhou)夾角(jiao)爲b,T型(xing)磁芯(xin)較長(zhang)👉端寬(kuan)度爲(wei)k1,T型磁(ci)芯較(jiao)短端(duan)寬度(du)爲k2.
 
2磁(ci)場評(ping)價指(zhi)标
　　爲(wei)了詳(xiang)細的(de)獲得(de)電磁(ci)流量(liang)計勵(li)磁線(xian)圈及(ji)T型磁(ci)芯變(bian)化對(dui)🌐流✊量(liang)計測(ce)量區(qu)域内(nei)部磁(ci)場強(qiang)度分(fen)布的(de)影響(xiang)情況(kuang)，引🌏入(ru)樣本(ben)平均(jun)值樣(yang)本标(biao)準差(cha)、變異(yi)系數(shu)磁場(chang)均勻(yun)度、感(gan)應電(dian)勢值(zhi)等磁(ci)場評(ping)價指(zhi)标分(fen)析傳(chuan)感☎️器(qi)勵磁(ci)線圈(quan)不同(tong)軸向(xiang)長度(du)時測(ce)量區(qu)域内(nei)部磁(ci)場分(fen)布情(qing)況，如(ru)式(1)所(suo)示.式(shi)中💁，Bs爲(wei)樣本(ben)平均(jun)👌值;`B爲(wei)樣本(ben)标準(zhun)差;Bcv爲(wei)樣本(ben)磁場(chang)均勻(yun)度;Bc爲(wei)樣本(ben)變異(yi)系數(shu).在🏒這(zhe)4個磁(ci)場評(ping)價指(zhi)标中(zhong),樣本(ben)平均(jun)值越(yue)大越(yue)好，樣(yang)本标(biao)準差(cha)越小(xiao)越好(hao),磁場(chang)均勻(yun)度越(yue)大越(yue)好,變(bian)異💋系(xi)數越(yue)小越(yue)好.
 
　　式(shi)中，S均(jun)勻爲(wei)測量(liang)區域(yu)任意(yi)一點(dian)磁感(gan)應強(qiang)度與(yu)`B之📐比(bi)在均(jun)勻95%至(zhi)105%的面(mian)積和(he),S測量(liang)區的(de)總面(mian)積。
　　由(you)Maxwell方程(cheng)及在(zai)一定(ding)的假(jia)設條(tiao)件下(xia)，可得(de)I5]電磁(ci)流量(liang)計的(de)感🐉應(ying)電勢(shi)的表(biao)達方(fang)程"],如(ru)式(2)所(suo)示:
 
　　式(shi)中，U2-U1是(shi)兩電(dian)極的(de)電勢(shi)差;A表(biao)示對(dui)所有(you)空間(jian)積分(fen);L爲絕(jue)📧緣管(guan)道筒(tong)長一(yi)半;r爲(wei)流量(liang)計截(jie)面管(guan)半徑(jing);矢量(liang)`B是導(dao)電流(liu)體的(de)流☀️速(su);B是⛹🏻‍♀️磁(ci)感應(ying)強度(du);W爲矢(shi)量權(quan)重函(han)數,它(ta)是-一(yi)個隻(zhi)由電(dian)磁流(liu)量計(ji)本身(shen)結構(gou)💃🏻決定(ding)的量(liang).由(2)式(shi)可知(zhi)，隻要(yao)确定(ding)了流(liu)體的(de)流速(su)V、磁感(gan)應強(qiang)度B、以(yi)及權(quan)重函(han)數W,以(yi)及流(liu)量計(ji)管徑(jing)半徑(jing),就可(ke)以求(qiu)流量(liang)計的(de)感應(ying)電勢(shi)差.
3仿(pang)真實(shi)驗
　　仿(pang)真實(shi)驗中(zhong)，設定(ding)a分别(bie)爲23°,30°,35°,40°，45°,50°,設(she)定b小(xiao)于等(deng)于a,根(gen)據實(shi)際情(qing)💛況設(she)定角(jiao)度分(fen)别爲(wei)8°,16°,23°,30°,35°,40°,45°,50°.仿真(zhen)實驗(yan)中設(she)定T型(xing)磁芯(xin)較長(zhang)端寬(kuan)度爲(wei)h1占💰T型(xing)磁芯(xin)整個(ge)寬度(du)的1/3,1/2以(yi)及2/3時(shi)(即h1/(h1+k2)爲(wei)1/3,1/2以及(ji)2/3時的(de)情況(kuang))分别(bie)考查(cha)不同(tong)參數(shu)情況(kuang)下T型(xing)磁芯(xin)構🙇‍♀️建(jian)的勵(li)磁結(jie)構對(dui)電📧磁(ci)流量(liang)計測(ce)量區(qu)域中(zhong)産生(sheng)的磁(ci)場影(ying)響情(qing)況.
 
　　如(ru)圖2所(suo)示爲(wei)不同(tong)T型磁(ci)芯結(jie)構在(zai)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量區(qu)域💋産(chan)生磁(ci)場強(qiang)度分(fen)布仿(pang)真圖(tu).由于(yu)篇幅(fu)原因(yin)，這裏(li)隻顯(xian)示了(le)k1/(k1+k2)爲🙇🏻1/2,b爲(wei)23°的仿(pang)真💘圖(tu).圖2(a),(b),(c),(d)分(fen)别顯(xian)示的(de)是a爲(wei)23°,
4實驗(yan)數據(ju)分析(xi)
　　爲了(le)考察(cha)不同(tong)T型磁(ci)芯結(jie)構對(dui)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量區(qu)域磁(ci)場強(qiang)度的(de)分布(bu)情況(kuang)影響(xiang),仿真(zhen)實驗(yan)中獲(huo)得的(de)數據(ju)結果(guo)運用(yong)公式(shi)(1)電磁(ci)流量(liang)計磁(ci)場強(qiang)度分(fen)布評(ping)價指(zhi)标進(jin)行分(fen)析，以(yi)獲🏒得(de)電磁(ci)流量(liang)計不(bu)同T型(xing)磁芯(xin)結構(gou)參數(shu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻對流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)的磁(ci)場強(qiang)度分(fen)布影(ying)響,從(cong)而爲(wei)電磁(ci)流量(liang)計T型(xing)磁芯(xin)結構(gou)設計(ji)給出(chu)指導(dao)性的(de)意見(jian).
 
　　如圖(tu)3所示(shi)爲不(bu)同T型(xing)磁芯(xin)結構(gou)下測(ce)量區(qu)域産(chan)生磁(ci)場感(gan)應強(qiang)♌度平(ping)均值(zhi)，圖中(zhong)橫坐(zuo)标爲(wei)T型磁(ci)芯b的(de)角度(du)🏃‍♂️,縱坐(zuo)🌂标爲(wei)測量(liang)區域(yu)的平(ping)均磁(ci)場強(qiang)度，圖(tu)标表(biao)示的(de)是T型(xing)磁芯(xin)的不(bu)同α的(de)角💜度(du)以及(ji)磁芯(xin)長端(duan)寬度(du)所占(zhan)㊙️的比(bi)例其(qi)中以(yi)“角度(du)-比例(li)”表示(shi),例如(ru)30-1/2表示(shi)T型磁(ci)芯的(de)較長(zhang)端角(jiao)度α爲(wei)30°,k1/(k1+k2)爲1/2時(shi)的測(ce)量區(qu)域中(zhong)平均(jun)磁場(chang)強度(du)測量(liang)結果(guo)圖标(biao)Other爲T型(xing)磁芯(xin)較長(zhang)端的(de)角度(du)α與較(jiao)短端(duan)的角(jiao)度b相(xiang)等(即(ji)爲23,30,35,40,45,50)時(shi)的流(liu)量計(ji)測:量(liang)區域(yu)中的(de)平均(jun)磁場(chang)強度(du).從仿(pang)真結(jie)♌果可(ke)以看(kan)出:T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan)的角(jiao)度α越(yue)小，流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)中平(ping)均磁(ci)場強(qiang)度越(yue)大;在(zai)T型磁(ci)芯的(de)較長(zhang)端的(de)🈲角度(du)α一定(ding)時,T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)短端(duan)的角(jiao)度b越(yue)小，流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)中平(ping)均磁(ci)場強(qiang)度越(yue)大;在(zai)T型磁(ci)芯的(de)較長(zhang)端的(de)角度(du)α與較(jiao)短端(duan)的角(jiao)度b一(yi)定時(shi),T型磁(ci)芯的(de)k1/(k1+k2)越小(xiao)，在流(liu)量計(ji)測量(liang)🔴區域(yu)中平(ping)均磁(ci)場強(qiang)度越(yue)大.
 
　　如(ru)圖4所(suo)示爲(wei)不同(tong)T型磁(ci)芯結(jie)構下(xia)測量(liang)區域(yu)産生(sheng)磁♉場(chang)感應(ying)強度(du)标準(zhun)差，圖(tu)中橫(heng)坐标(biao)爲T型(xing)磁芯(xin)b的角(jiao)度,縱(zong)坐标(biao)爲測(ce)量區(qu)域磁(ci)場✏️強(qiang)度的(de)标準(zhun)差，圖(tu)标圖(tu)例🈲與(yu)圖3中(zhong)一緻(zhi)從仿(pang)真結(jie)果可(ke)以看(kan)出:T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan)的角(jiao)度🔞α越(yue)小，流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)中磁(ci)場強(qiang)度标(biao)準♈差(cha)越大(da);在T型(xing)🈲磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan)的角(jiao)度α一(yi)定時(shi),T型磁(ci)芯🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的(de)較短(duan)端的(de)角度(du)b越小(xiao)，流量(liang)計測(ce)量區(qu)域中(zhong)磁♊場(chang)強度(du)标準(zhun)差越(yue)大;在(zai)T型磁(ci)芯的(de)較長(zhang)端的(de)角度(du)α與較(jiao)短端(duan)的角(jiao)度b一(yi)定時(shi),T型磁(ci)芯的(de)k1/(k1+k2)越小(xiao)，在流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)中磁(ci)場強(qiang)度标(biao)準差(cha)越大(da)。
 
　　标準(zhun)差代(dai)表磁(ci)場測(ce)量區(qu)域的(de)磁場(chang)分布(bu)波動(dong)性較(jiao)大，因(yin)而需(xu)引🌈入(ru)變異(yi)系數(shu)對測(ce)量區(qu)域中(zhong)的磁(ci)場分(fen)布情(qing)況進(jin)🔴一步(bu)分析(xi).如圖(tu)5所示(shi)爲不(bu)同T型(xing)磁芯(xin)結構(gou)下測(ce)量區(qu)域磁(ci)場感(gan)應強(qiang)度變(bian)異系(xi)數,圖(tu)中橫(heng)坐标(biao)爲T型(xing)磁芯(xin)❄️b的角(jiao)度，縱(zong)坐标(biao)爲測(ce)🔞量區(qu)域磁(ci)場強(qiang)度分(fen)布的(de)變異(yi)系數(shu),圖标(biao)圖例(li)與圖(tu)3中一(yi)緻.從(cong)仿真(zhen)結果(guo)可以(yi)看出(chu):T型磁(ci)芯的(de)較長(zhang)端的(de)角度(du)α越小(xiao)，流量(liang)🚩計測(ce)，量區(qu)域中(zhong)⛱️磁場(chang)強度(du)變異(yi)系數(shu)越大(da)🔴;在T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan)的角(jiao)度α一(yi)定時(shi),T型磁(ci)芯的(de)較短(duan)端的(de)角度(du)b越小(xiao)，流量(liang)計測(ce)量區(qu)域中(zhong)磁場(chang)強度(du)變異(yi)系數(shu)越大(da);在T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan)的角(jiao)度α與(yu)💘較短(duan)端的(de)角度(du)b一定(ding)時，T型(xing)❓磁芯(xin)的k1/(k1+k2)越(yue)小，在(zai)流量(liang)計測(ce)量區(qu)域中(zhong)磁場(chang)強度(du)變異(yi)👄系數(shu)越大(da).異系(xi)數越(yue)大說(shuo)明磁(ci)場分(fen)布越(yue)不均(jun)勻，波(bo)動性(xing)越大(da);異系(xi)數越(yue)小說(shuo)明磁(ci)場分(fen)布趨(qu)向均(jun)勻.下(xia)面通(tong)過計(ji)算測(ce)量區(qu)域中(zhong)的磁(ci)場均(jun)🏃勻區(qu)域來(lai)對💛這(zhe)一結(jie)果進(jin)一步(bu)的分(fen)🌐析.
 
　　如(ru)圖6所(suo)示爲(wei)不同(tong)T型磁(ci)芯結(jie)構下(xia)測量(liang)區域(yu)磁場(chang)感應(ying)強💞度(du)均勻(yun)區域(yu)面積(ji)，圖中(zhong)橫坐(zuo)标爲(wei)T型磁(ci)芯b的(de)角度(du),縱坐(zuo)标爲(wei)測量(liang)區域(yu)磁⛷️場(chang)強度(du)分布(bu)的均(jun)勻區(qu)域面(mian)積,圖(tu)标圖(tu)例與(yu)圖3中(zhong)一緻(zhi).從仿(pang)真結(jie)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻果可(ke)以看(kan)出🤟:T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan)的角(jiao)度α爲(wei)越小(xiao),流量(liang)計測(ce)量區(qu)域中(zhong)磁場(chang)強度(du)均勻(yun)區域(yu)面積(ji)越大(da);在T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan)的角(jiao)度α一(yi)定💋時(shi),T型磁(ci)芯的(de)較短(duan)端的(de)角度(du)b越💯小(xiao)，流量(liang)計測(ce)量區(qu)域中(zhong)磁場(chang)強度(du)均勻(yun)區🔞域(yu)面積(ji)越大(da);在T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan)的角(jiao)度α與(yu)較短(duan)端的(de)角度(du)b一定(ding)時,T型(xing)磁芯(xin)的k1/(h1+k2)越(yue)小，在(zai)流量(liang)計測(ce)量區(qu)域中(zhong)磁場(chang)強👄度(du)均勻(yun)區域(yu)面積(ji)越大(da).
 
　　上(shang)面對(dui)不同(tong)T型磁(ci)芯結(jie)構對(dui)流量(liang)計測(ce)量區(qu)域内(nei)部磁(ci)場分(fen)布影(ying)響進(jin)行了(le)研究(jiu),下面(mian)通過(guo)電極(ji)兩端(duan)感應(ying)信号(hao)如公(gong)式(2)對(dui)電磁(ci)流量(liang)計T型(xing)磁芯(xin)結構(gou)對流(liu)量🤩計(ji)測量(liang)🌏結果(guo)的影(ying)響進(jin)行研(yan)究🚶.如(ru)圖7所(suo)示爲(wei)不同(tong)T型💚磁(ci)芯結(jie)構下(xia)電磁(ci)流量(liang)計感(gan)應🔞信(xin)号.圖(tu)中橫(heng)坐标(biao)爲T型(xing)磁芯(xin)b的角(jiao)度,縱(zong)坐标(biao)爲電(dian)磁流(liu)量計(ji)獲取(qu)的感(gan)應👅信(xin)号(電(dian)勢差(cha)♌),圖标(biao)表示(shi)的是(shi)T型磁(ci)芯的(de)不同(tong)α的角(jiao)度,仿(pang)真中(zhong)k1/(k1+k2)爲1/2.仿(pang)真實(shi)驗中(zhong)虛線(xian)爲仿(pang)真流(liu)體爲(wei)湍流(liu)情況(kuang)下獲(huo)取的(de)感應(ying)電🍓勢(shi)差,實(shi)線爲(wei)流體(ti)爲層(ceng)流情(qing)況下(xia)獲取(qu)的感(gan)應電(dian)勢差(cha).
　　從仿(pang)真結(jie)果可(ke)以看(kan)出:T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)長端(duan)的角(jiao)度α越(yue)小,流(liu)量計(ji)電極(ji)兩端(duan)獲得(de)的感(gan)應信(xin)号越(yue)大;在(zai)T型磁(ci)芯的(de)較長(zhang)端的(de)角度(du)α一定(ding)時,T型(xing)磁芯(xin)的較(jiao)短端(duan)的角(jiao)度b越(yue)小🚩，流(liu)量計(ji)電極(ji)兩端(duan)獲得(de)的感(gan)應信(xin)号越(yue)大.這(zhe)主要(yao)是因(yin)爲電(dian)磁流(liu)量計(ji)勵磁(ci)線圈(quan)的增(zeng)加,使(shi)得流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)的磁(ci)場強(qiang)度增(zeng)加,同(tong)樣分(fen)布的(de)流速(su)下使(shi)得流(liu)量計(ji)🔅電極(ji)兩端(duan)的感(gan)應信(xin)号增(zeng)加
　　仿(pang)真實(shi)驗證(zheng)明在(zai)有限(xian)的空(kong)間下(xia)，修改(gai)T磁芯(xin)的不(bu)同參(can)數,可(ke)以增(zeng)🈚加流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)内部(bu)的磁(ci)場分(fen)布情(qing)況，也(ye)可以(yi)适🛀🏻當(dang)的調(diao)整♌流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)中的(de)磁場(chang)強度(du)與均(jun)勻度(du),根據(ju)生産(chan)測井(jing)中的(de)實際(ji)工況(kuang)，改變(bian)電磁(ci)流👌量(liang)計的(de)T磁芯(xin)參數(shu)獲得(de)設計(ji)參數(shu).
5結論(lun)
　　井下(xia)集流(liu)型電(dian)磁流(liu)量計(ji)在油(you)氣井(jing)測量(liang)方面(mian)有廣(guang)泛的(de)應用(yong)前景(jing),針對(dui)生産(chan)測井(jing)特殊(shu)工況(kuang)下提(ti)出具(ju)有T型(xing)磁芯(xin)的勵(li)磁結(jie)✔️構的(de)集流(liu)式電(dian)磁流(liu)量計(ji),利用(yong)有限(xian)元軟(ruan)件ANSYS建(jian)👨‍❤️‍👨立了(le)該種(zhong)T型磁(ci)芯結(jie)構⛹🏻‍♀️電(dian)磁流(liu)量計(ji)的磁(ci)場分(fen)🔱布計(ji)算機(ji)仿真(zhen)模型(xing),并通(tong)過各(ge)種性(xing)能指(zhi)⛱️标的(de)分析(xi),獲得(de)該T型(xing)磁芯(xin)結構(gou)參數(shu)設計(ji)指标(biao)與流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)中磁(ci)場分(fen)布關(guan)系,爲(wei)擁有(you)T型磁(ci)芯結(jie)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻構的(de)勵磁(ci)結構(gou)的實(shi)現提(ti)㊙️供參(can)考依(yi)據.

本(ben)文來(lai)源于(yu)網絡(luo),如有(you)侵權(quan)聯系(xi)即删(shan)除！