專利名稱：井口流量傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種井口流量傳感器，屬于容積式流量儀表，也稱正排量流 量儀表。
技術背景
目前，各大油田采油井的單井計量方式大多采用人工計量站手工計量，勞動 強度大，效率低，計量數(shù)據(jù)少、時間短，數(shù)據(jù)代表性差；還有些采用容積式流量 儀表進行計量，在運行中又產(chǎn)生許多問題由于原油粘度較高，含蠟、含砂，經(jīng) 常造成儀表停轉，如果巡井人員不能及時發(fā)現(xiàn)，有可能造成管道壓力增大，產(chǎn)生 安全隱患，嚴重的造成安全事故，影響油井及人員安全；計量儀表一旦停轉，由 于普通員工無法進行拆卸，需安排相應儀表人員進行維護，使得油田儀表工陷于 簡單維護工作而消耗大量精力；為得到每口井的定期計量數(shù)據(jù)，巡井人員不得不 頻繁往返于極其分散的各油井之間。目前，油田都盡量將相距較近的油井通過管 道引入計量間，減少人員勞動強度，增加勞動效率，有效防止安全隱患。但這會 增加大量基礎建設投資，而且對部分極為分散的油井進行集中計量投資過大，可 行性較差。也不符合國家節(jié)能降耗的方針政策，而且，人工抄表也不符合現(xiàn)代化 企業(yè)實行自動化管理的要求。 發(fā)明內容:
本實用新型就是針對以上現(xiàn)實存在的問題，提供一種計量精確、維護簡單、 智能抄表、智能報警的新型井口計量流量傳感器。 本實用新型采用的技術方案
井口流量傳感器具有一計量腔本體，計量腔本體上安裝有信號發(fā)生器、后 蓋和電子表頭；所述的計量腔本體包括一計量腔殼體，計量腔殼體上有流體進口 和出口，計量腔殼體內有三個圓形計量室，每個圓形計量室內均安裝有一轉子， 其中兩個為刮板類排量轉子、 一個為阻漏轉子，排量轉子和阻漏轉子間以及各個 轉子和圓形計量室間分別為平面和圓柱曲面兩種嚙合面，排量轉子和阻漏轉子 間、各個轉子和圓形計量室相互間隙控制在0. 04--0. 06mm，每個轉子兩端各有 一片軸承蓋板支撐，轉子軸末端從軸承蓋板中伸出，阻漏轉子齒輪安裝在阻漏轉子軸末端，排量轉子齒輪安裝在排量轉子軸末端，阻漏轉子齒輪同時和兩個排量 轉子齒輪相互嚙合，通過這樣齒輪傳動結構使三轉子保持同步旋轉，阻漏轉子圓 心分別和兩個排量轉子的圓心所形成的兩條連心線相互成90°夾角，排量轉子 齒輪的齒數(shù)是阻漏轉子齒輪的齒數(shù)的一半，模數(shù)相同，阻漏轉子的轉速是兩個排 量轉子轉速的一半；
所述的信號發(fā)生器由安裝在阻漏轉子上的磁鋼和安裝在殼體上的磁敏傳感
器組件組成，磁鋼是N極、S極交替成對安裝在阻漏轉子的圓弧密封面上，磁敏 傳感器采用零功耗韋根傳感器；
所述的計量腔本體上安裝有安全溢流閥，所述的安全溢流閥由閥體、閥芯、 壓縮彈簧組成，閥體安裝于計量腔本體上的計量腔后蓋上，閥體內有流通腔，流 通腔的進口開孔與計量腔本體的流體進口聯(lián)通，流通腔的出口開孔與計量腔本體 的流體出口聯(lián)通，閥體一側開有一通孔，閥芯通過通孔插入流通腔中并正好堵住 流通腔的出口開孔；壓縮彈簧套裝在闊芯上，壓縮彈簧一端抵在閥體上，另一端 與閥芯接觸連接。
所述的計量腔本體上安裝有搖柄機構，所述的搖柄機構由搖柄軸、卡爪、密 封圈、壓縮彈簧、安裝座、壓蓋組成，所述的安裝座安裝于計量腔殼體上，安裝 座上有彈簧槽，彈簧槽內容置有彈簧，所述的彈簧槽外安裝有壓蓋，所述的搖柄 軸穿過壓蓋、彈簧槽內的彈簧及計量腔殼體上的開孔伸入到計量腔殼體內，搖柄 軸上有限位塊，彈簧套裝在搖柄軸外， 一端頂在彈簧槽，另一端頂在限位塊上， 搖柄軸前端安裝有卡爪，卡爪上有凸臺與阻漏轉子軸上的同步齒輪上槽口相對 應；搖柄軸搖柄軸的外端有手柄。
所述的電子表頭內包括有電子控制板、顯示模塊、遠程通訊模塊；電子控制 板連接到計量腔殼體上的磁敏傳感器。
本實用新型的設計思路和工作原理
井口流量傳感器的計量腔本體(1)采用一個內室為圓柱形的腔體和三個同 步旋轉的特殊轉子組成。當流體流進腔體時，進出口壓差推動轉子同步轉動，轉 子每轉一周排出相同體積的流體，安裝在轉子上的信號發(fā)生器(6)將轉子轉動 的次數(shù)轉換成電信號，提供給智能電子表頭(20)進行運算。在同步旋轉的任意 位置，計量腔內室、阻漏轉子和至少一個排量轉子間形成一個連續(xù)的毛細密封層，相互之間沒有金屬接觸，也就不會產(chǎn)生磨損，以保持精度的長久不變；流體流入 計量腔內室產(chǎn)生的動力與轉子的表面垂直，且在安裝中保證轉子軸處于水平位 置，這樣就不會有軸向力的產(chǎn)生，轉子可自動尋定上下蓋板中心位置，極大減少 了轉子與上下蓋板的金屬磨損，延緩了金屬的疲勞和變形。其非磨損設計、毛細 密封層設計以及獨特的旋轉設計保證了儀表的精度、壽命和工作可靠性。
刮板式轉子設計以及毛細密封層間的微小間隙可有效防止雜質進入毛細密 封層，而是被刮板式排量轉子(3)刮向出口，極大避免容積式流量儀表不能容 納稍大雜質，容易卡表停轉的弊病。
即使儀表一旦發(fā)生卡表停轉，智能電子表頭(20)也能進行自我診斷，遠程 通信模塊(23)及時通過GSM、 GPRS網(wǎng)絡將報警信息通知油田網(wǎng)絡管理中心； 中心接獲報警后，指派附近工作人員前往確認故障原因；如果工作人員趕到之前， 管道里壓力升高，達到安全溢流閥(9)設計開啟范圍時，安全溢流閥(9)打開 泄壓，防止壓力繼續(xù)積聚，產(chǎn)生安全隱患。
工作人員趕到現(xiàn)場，如確認為儀表停轉，也無需請求專業(yè)儀表人員前往，在 不拆卸零部件的情況下，只需將搖柄機構(13)的搖柄軸(14)向里推進，使卡 爪(15)上凸臺和阻漏轉子軸上的同步齒輪(4)上槽口相對應卡入，然后往復 搖動搖柄幾圈，排出雜質。然后放開搖柄，搖柄軸(14)在彈簧的作用下向外復 位，使卡爪(15)和阻漏轉子軸上的同步齒輪(4)脫離。儀表工作即可恢復正 常。搖柄機構(13)設計使卡表故障排除異常簡單，任何人幾分鐘就可排除故障、 恢復正常運行。
考慮到采油井均分散分布在野外，缺乏供電條件，信號發(fā)生器(6)采用零 功耗韋根傳感器，以適應智能電子表頭(20)的微功耗設計要求。磁鋼(7)的N 極、S極交替安裝設計，可防止轉子抖動可能產(chǎn)生的誤信號，進一步保證計量 精度。
為適應自動化管理要求，智能電子表頭(20)可通過遠程通信模塊(23)采 用GSM、 GPRS方式與遠程網(wǎng)絡管理中心實現(xiàn)遠程無線通訊，可按程序設定定時與 遠程網(wǎng)絡管理中心通訊，提供日報、月報等計量數(shù)據(jù)，供中心日常統(tǒng)計匯總；也 可根據(jù)遠程網(wǎng)絡管理中心發(fā)出的査詢指令提供實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集；還 可實現(xiàn)故障報警，最大限度減少對生產(chǎn)的影響。本實用新型的優(yōu)點
本實用新型所提供的一攬子設計方案具有極高的測量精度、極其簡單的故障 排除、智能化的故障報警、遠程自動化的數(shù)據(jù)采集，以及可靠性高的優(yōu)點。是在 國家提倡節(jié)能降耗大背景下油田單井計量極為理想的計量儀表。若在本行業(yè)推廣 普及，能夠極大的節(jié)約人力和資金。


圖1是本實用新型井口流量傳感器的整體結構示意圖主視圖； 圖2是本實用新型井口流量傳感器的整體結構示意圖左視圖； 圖3是本實用新型井口流量傳感器的安全溢流閥的結構示意圖； 圖4是本實用新型井口流量傳感器的搖柄機構的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1、 2所示；
本實用新型井口流量傳感器包括計量腔本體1、信號發(fā)生器6、安全溢流閥
9、搖柄機構13、帶無線遠傳通訊功能的智能電子表頭20。流體由進口流入計量 腔本體1，計量腔本體1采用一個內室為圓柱形的腔體和三個同步旋轉的特殊轉 子組成。當流體流進腔體時，排量轉子3靠進出口壓差推動，通過各轉子軸上同 步齒輪4、 5帶動阻漏轉子2往復旋轉，每轉一圈排出等同于計量腔腔體體積量 的流體體積；安裝在阻漏轉子2上的信號發(fā)生器6將轉子轉動的次數(shù)轉換成電信 號，提供給智能電子表頭20進行運算。
智能電子表頭20將脈沖數(shù)進行計算，轉換為瞬時流量和累積流量，在液晶 顯示屏22上進行顯示；并可按照程序設定周期，通過遠程通信模塊23采用GSM、 GPRS方式與遠程網(wǎng)絡管理中心實現(xiàn)遠程無線通訊聯(lián)絡，定時與遠程網(wǎng)絡管理中 心通訊，提供日報、月報等累積計量數(shù)據(jù)，供中心日常統(tǒng)計匯總；當遠程網(wǎng)絡管 理中心發(fā)出査詢指令時，也及時將當前實時數(shù)據(jù)反饋給管理中心，實現(xiàn)遠程互動。
當儀表發(fā)生故障時，智能電子表頭20檢測到流量發(fā)生異常，比如設定時間 內都沒有采集到信號發(fā)生器6發(fā)出的正負脈沖無流量信號，或壓力傳感器壓力超 過某個警戒值時，自動啟動報警程序，通過遠程通信模塊23將報警信息發(fā)往管 理中心，等待人工干預。
在工作人員來到之前，如果管道內壓力升高，達到安全溢流閥9設計開啟范圍時，進口壓力將推動安全溢流閥9的閥芯(11)克服彈簧阻力，在進出口處形成 一條旁路通道，從而減小進口管道壓力，防止壓力長時間積聚，產(chǎn)生安全隱患。 工作人員來到現(xiàn)場后，如確認為儀表停轉，可在不拆卸任何零部件的情況下， 只需將搖柄機構13的搖柄軸14向里推進，使卡爪15上凸臺和阻漏轉子軸上的 同步齒輪4上槽口相對應卡入，然后往復搖動搖柄幾圈，排出雜質。然后放開搖 柄，搖柄軸14在彈簧的作用下向外復位，使卡爪15和阻漏轉子軸上的同步齒輪 4脫離。儀表工作即可恢復正常。
權利要求1、井口流量傳感器，其特征在于具有一計量腔本體、計量腔本體上安裝有信號發(fā)生器、后蓋、電子表頭；所述的計量腔本體包括一計量腔殼體，計量腔殼體上有流體進口和出口，計量腔殼體內有三個圓形計量室，每個圓形計量室內均安裝有一轉子，其中兩個為刮板類排量轉子、一個為阻漏轉子，排量轉子和阻漏轉子間以及各個轉子和圓形計量室間分別為平面和圓柱曲面兩種嚙合面，排量轉子和阻漏轉子間、各個轉子和圓形計量室相互間隙控制在0.04-0.06mm，每個轉子兩端各有一片軸承蓋板支撐，轉子軸末端從軸承蓋板中伸出，阻漏轉子齒輪安裝在阻漏轉子軸末端，排量轉子齒輪安裝在排量轉子軸末端，阻漏轉子齒輪同時和兩個排量轉子齒輪相互嚙合，通過這樣齒輪傳動結構使三轉子保持同步旋轉，阻漏轉子圓心分別和兩個排量轉子的圓心所形成的兩條連心線相互成90°夾角，排量轉子齒輪的齒數(shù)是阻漏轉子齒輪的齒數(shù)的一半，模數(shù)相同，阻漏轉子的轉速是兩個排量轉子轉速的一半。
2、 根據(jù)權利要求1所述的井口流量傳感器，其特征在于所述的信號發(fā)生器由 安裝在阻漏轉子上的磁鋼和安裝在殼體上的磁敏傳感器組件組成，磁鋼是N 極、S極交替成對安裝在阻漏轉子的圓弧密封面上，磁敏傳感器采用零功耗 傳感器。
3、 根據(jù)權利要求1所述的井口流量傳感器，其特征在于所述的計量腔本體上 安裝有安全溢流閥，所述的安全溢流閥由閥體、閥芯、壓縮彈簧組成，閥體 安裝于計量腔本體上的計量腔后蓋上，閥體內有流通腔，流通腔的進口開孔 與計量腔本體的流體進口聯(lián)通，流通腔的出口開孔與計量腔本體的流體出口 聯(lián)通，閥體一側開有一通孔，閥芯通過通孔插入流通腔中并正好堵住流通腔 的出口開孔；壓縮彈簧套裝在閥芯上，壓縮彈簧一端抵在閥體上，另一端與 閥芯接觸連接。
4、 根據(jù)權利要求l所述的井口流量傳感器，其特征在于所述的計量腔本體上 安裝有搖柄機構，所述的搖柄機構由搖柄軸、卡爪、密封圈、壓縮彈簧、安 裝座、壓蓋組成，所述的安裝座安裝于計量腔殼體上，安裝座上有彈簧槽， 彈簧槽內容置有彈簧，所述的彈簧槽外安裝有壓蓋，所述的搖柄軸穿過壓蓋、 彈簧槽內的彈簧及計量腔殼體上的開孔伸入到計量腔殼體內，搖柄軸上有限位塊，彈簧套裝在搖柄軸外， 一端頂在彈簧槽，另一端頂在限位塊上，搖柄 軸前端安裝有卡爪，卡爪上有凸臺與阻漏轉子軸上的同步齒輪上槽口相對應; 搖柄軸的外端有手柄。
5、根據(jù)權利要求1所述的井口流量傳感器，其特征在于所述的電子表頭內包 括有電子控制板、顯示模塊、遠程通訊模塊；電子控制板連接到計量腔殼體上的磁敏傳感器，遠程通信模塊可以與遠程網(wǎng)絡管理中心實現(xiàn)遠程無線通訊。
專利摘要本實用新型涉及一種井口流量傳感器，屬于容積式流量儀表。包括計量腔本體、信號發(fā)生器、安全溢流閥、搖柄機構、智能電子表頭。計量腔本體采用一個內室為圓柱形的腔體和三個同步旋轉的特殊轉子組成。其非磨損設計、毛細密封層設計以及獨特的旋轉設計保證了儀表的精度、壽命和工作可靠性。儀表發(fā)生卡表停轉，智能電子表頭時可進行自我診斷，并將報警信息通知油田網(wǎng)絡管理中心；當管道壓力升高，安全溢流閥打開泄壓，防止壓力積聚；工作人員可在不拆卸零部件的情況下，利用搖柄機構排出雜質，恢復儀表正常運行。本實用新型就是專為油田單井自動化計量提供的一攬子設計方案，具有極高的測量精度、極其簡單的故障排除、智能化的故障報警、遠程自動化的數(shù)據(jù)采集，以及可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號E21B47/00GK201310343SQ20082021141
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2008年12月19日
發(fā)明者周守泉, 宏 陳 申請人:合肥宏峰儀表制造有限公司