CN101655008A - 自发电式注水井高压叶轮流量计 - Google Patents

Abstract

自发电式注水井高压叶轮流量计，它涉及一种注水井流量检测装置。本发明为解决现有油田注水井流量检测采用外接电源或太阳能供电，存在架线困难、安装不便的问题。滑动挡板和固定挡板对称设置在平衡腔内，叶轮设置在滑动挡板和固定挡板之间，叶轮轴的一端安装在固定挡板中、另一端安装在滑动挡板中，联轴器的一端与叶轮轴的输出端连接、输出端与发电机的转子连接，引线块设置在第二端盖上的阶梯孔中，导油孔的一端与高压小油腔连通、另一端与高压大油腔连通，滑动挡板与固定挡板之间的腔体为高压水腔，外壳的侧壁上分别设有与高压水腔正对的进水口和出水口。本发明将叶轮旋转的动能转换为电能，经引线块输出，为流量计本身和检测电路供电。

Description

自发电式注水井高压叶轮流量计

技术领域

本发明涉及一种注水井流量检测装置，具体说是用于油田注水井流量检测的流量计。

背景技术

目前，油田注水井流量检测所应用的流量计供电，大都采用外接电源或者太阳能供电方式，外接电源的缺陷是需要架线；太阳能供电方式的缺陷是安装不方便，不利于检修。

发明内容

本发明的目的是为解决现有油田注水井流量检测的流量计供电采用外接电源或太阳能供电方式，存在架线困难、安装不方便、不利于检修的问题，提供一种自发电式注水井高压叶轮流量计。

本发明的流量计包括外壳、滑动挡板、固定挡板、叶轮、叶轮轴、两个滚动轴承、第一端盖、联轴器、发电机、连接架、第二端盖和引线块，外壳的内腔一端加工有平衡腔，外壳的内腔另一端加工有高压大油腔，平衡腔与高压大油腔相通，滑动挡板和固定挡板设置在平衡腔内，滑动挡板位于靠近高压大油腔一侧，固定挡板与滑动挡板对称设置，叶轮固装在叶轮轴上，叶轮设置在滑动挡板和固定挡板之间，叶轮轴的连接端通过两个滚动轴承中的一个安装在固定挡板中，叶轮轴的输出端通过两个滚动轴承中的另一个安装在滑动挡板中，第一端盖设置在外壳的平衡腔一侧端面上，第一端盖的里侧端面顶在固定挡板上，联轴器的输入端与叶轮轴的输出端连接，连接架设置在高压大油腔中，且连接架套装在联轴器上，连接架与滑动挡板的之间设有间隙，发电机设置在高压大油腔中，发电机上的转子输入端与联轴器的输出端连接，发电机上的输入端端盖与连接架连接，第二端盖设置在外壳的高压大油腔一侧端面上，引线块设置在第二端盖上的阶梯孔中，第一端盖与固定挡板之间的腔体为高压小油腔，外壳的侧壁上设有与叶轮轴平行的导油孔，导油孔的一端与高压小油腔连通，导油孔的另一端与高压大油腔连通，外壳的侧壁上设有注油孔，且注油孔与导油孔连通，滑动挡板与固定挡板之间的腔体为高压水腔，外壳的侧壁上分别设有与高压水腔正对的进水口和出水口。

本发明的优点是：一、叶轮轴通过联轴器与发电机上的转子串接，将叶轮旋转的动能转换为电能，该电能经引线块输出，为流量计本身和检测电路供电；本发明相对普通流量检测装置而言，无需外部能源、无需架线；相对太阳能供电的流量检测装置而言，安装方便、利于检修、适应范围广、可靠耐用。二、本发明可以在无需提供外部电能、无人值守的情况下对注水井的流量进行检测，配合无线通信系统可以方便地实现油田注水井“数字化”监测网络。

附图说明

图1是本发明自发电式注水井高压叶轮流量计的主剖视图，图2是外壳1的主剖视图，图3是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式，本实施方式包括外壳1、滑动挡板2、固定挡板3、叶轮4、叶轮轴5、两个滚动轴承6、第一端盖7、联轴器8、发电机9、连接架10、第二端盖11和引线块12，外壳1的内腔一端加工有平衡腔1-1，外壳1的内腔另一端加工有高压大油腔1-2，平衡腔1-1与高压大油腔1-2相通，滑动挡板2和固定挡板3设置在平衡腔1-1内，滑动挡板2位于靠近高压大油腔1-2一侧，固定挡板3与滑动挡板2对称设置，叶轮4固装在叶轮轴5上，叶轮4设置在滑动挡板2和固定挡板3之间，叶轮轴5的连接端通过两个滚动轴承6中的一个安装在固定挡板3中，叶轮轴5的输出端通过两个滚动轴承6中的另一个安装在滑动挡板2中，第一端盖7设置在外壳1的平衡腔2一侧端面上，且第一端盖7通过连接件与外壳1固接，第一端盖7的里侧端面顶在固定挡板3上，联轴器8的输入端与叶轮轴5的输出端连接，连接架10设置在高压大油腔1-2中，且连接架10套装在联轴器8上，连接架10与滑动挡板2的之间设有间隙t，该间隙t即为补偿间隙，滑动挡板2可以沿叶轮轴5轴向滑动，滑动的距离即为补偿间隙的距离；发电机9设置在高压大油腔1-2中，发电机9上的转子9-1输入端与联轴器8的输出端连接，转子9-1随叶轮轴5而转动，发电机9上的输入端端盖9-4与连接架10通过连接件连接，第二端盖11设置在外壳1的高压大油腔1-2一侧端面上，且第二端盖11通过连接件与外壳1固接，引线块12设置在第二端盖11上的阶梯孔11-1中，发电机的电能由引线块12引出，第一端盖7与固定挡板3之间的腔体为高压小油腔15，外壳1的侧壁上设有与叶轮轴5平行的导油孔1-3，导油孔1-3的一端与高压小油腔15连通，导油孔1-3的另一端与高压大油腔1-2连通，外壳1的侧壁上设有注油孔1-4，且注油孔1-4与导油孔1-3连通，滑动挡板2与固定挡板3之间的腔体为高压水腔1-5，外壳1的侧壁上分别设有与高压水腔1-5正对的进水口1-6和出水口1-7。叶轮4在高压水的冲击下旋转，转速随流量的变化而变化。滚动轴承6始终浸泡在低粘度润滑油中，解决了润滑问题，提高了滚动轴承6的寿命，使其长期稳定地运行。导油孔1-3可以平衡高压小油腔15与高压大油腔1-2内的油压，为发电机提供可靠的动密封。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的发电机9由转子9-1、线圈9-2、箱体9-3、输入端端盖9-4和输出端端盖9-5组成，线圈9-2缠绕在转子9-1上，箱体9-3套装在线圈9-2上，输入端端盖9-4通过轴承套装在转子9-1的输入端上，且输入端端盖9-4通过连接件与箱体9-3固接，输出端端盖9-5通过轴承套装在转子9-1的输出端上，且输出端端盖9-5通过连接件与箱体9-3固接。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同的是它还增加有两个油封13，滑动挡板2与固定挡板3相对的一侧端面设有第一油封安装孔2-1，固定挡板3与滑动挡板2相对的一侧端面设有第二油封安装孔3-1，两个油封13对称设置在叶轮4的两侧，且分别安装在第一油封安装孔2-1和第二油封安装孔3-1中，两个油封13的内孔分别与叶轮轴5配合。油封13使得高压大油腔1-2与高压水腔1-5之间分隔密封的效果更好。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同的是它还增加有两个第一O型密封圈14，第一端盖7与外壳1接触的端面上设有第一密封槽7-1，第二端盖11与外壳1接触的端面上设有第二密封槽11-2，第一密封槽7-1和第二密封槽11-2内各装有一个第一O型密封圈14。由于高压小油腔15和高压大油腔1-2中的高压油的压力高达20MPa，采用第一O型密封圈14进行密封，使得流量计的密封效果更佳。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同的是它还增加有两个第二O型密封圈16，滑动挡板2的径向外表面上设有第三密封槽2-2，固定挡板3的径向外表面上设有第四密封槽3-2，第三密封槽2-2和第四密封槽3-2内各装有一个第二O型密封圈16。这样设计使得高压水腔1-5与高压小油腔15和高压大油腔1-2支间的密封效果更好。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

本发明的自发电原理：高压流体从入水口1-6进入，冲击叶轮4，使得叶轮轴5高速转动，叶轮轴5与发电机的转子9-1之间通过联轴器8连接，使得发电机的转子9-1也高速转动，从而在发电机的线圈9-2中产生电能，该电能经引线块12输出，输出的电能为流量计的信号处理采集电路供电。

本发明的流量测量原理：因为叶轮轴5是在高压流体冲击叶轮4的情况下发生转动，叶轮轴5的转速与流体流量之间具有线性关系；因为发电机的转子9-1与叶轮轴5之间通过联轴器8连接，则发电机的转子9-1与叶轮轴5转速相同，均与流体流量呈线性关系；又根据发电机原理，发电机的线圈9-2产生的电压与发电机的转子9-1的转速成正比，所以发电机的线圈9-2产生的电压与流体流量具有线性关系。综上所述，可以通过检测引线块12输出的电压值推导出流体流量大小。

本发明的压力平衡原理：当机械系统正常工作时，高压水腔1-5中的流体压力为20MPa，这时，高压水腔1-5与高压大油腔1-2之间存在压力差，该压力差将推动滑动挡板2向连接架10一侧移动；因为低粘度润滑油在20MPa的压力下压缩量极小，所以滑动挡板2只要有很小的横向位移就可以实现压力补偿，使高压大油腔1-2和高压水腔1-5之间的压力差很小，在这个比较小的压力差下，利用油封13实现动密封，从而保证了动密封的可靠性。

Claims (5)

1、一种自发电式注水井高压叶轮流量计，其特征在于：所述流量计包括外壳(1)、滑动挡板(2)、固定挡板(3)、叶轮(4)、叶轮轴(5)、两个滚动轴承(6)、第一端盖(7)、联轴器(8)、发电机(9)、连接架(10)、第二端盖(11)和引线块(12)，外壳(1)的内腔一端加工有平衡腔(1-1)，外壳(1)的内腔另一端加工有高压大油腔(1-2)，平衡腔(1-1)与高压大油腔(1-2)相通，滑动挡板(2)和固定挡板(3)设置在平衡腔(1-1)内，滑动挡板(2)位于靠近高压大油腔(1-2)一侧，固定挡板(3)与滑动挡板(2)对称设置，叶轮(4)固装在叶轮轴(5)上，叶轮(4)设置在滑动挡板(2)和固定挡板(3)之间，叶轮轴(5)的连接端通过两个滚动轴承(6)中的一个安装在固定挡板(3)中，叶轮轴(5)的输出端通过两个滚动轴承(6)中的另一个安装在滑动挡板(2)中，第一端盖(7)设置在外壳(1)的平衡腔(2)一侧端面上，第一端盖(7)的里侧端面顶在固定挡板(3)上，联轴器(8)的输入端与叶轮轴(5)的输出端连接，连接架(10)设置在高压大油腔(1-2)中，且连接架(10)套装在联轴器(8)上，连接架(10)与滑动挡板(2)的之间设有间隙(t)，发电机(9)设置在高压大油腔(1-2)中，发电机(9)上的转子(9-1)输入端与联轴器(8)的输出端连接，发电机(9)上的输入端端盖(9-4)与连接架(10)连接，第二端盖(11)设置在外壳(1)的高压大油腔(1-2)一侧端面上，引线块(12)设置在第二端盖(11)上的阶梯孔(11-1)中，第一端盖(7)与固定挡板(3)之间的腔体为高压小油腔(15)，外壳(1)的侧壁上设有与叶轮轴(5)平行的导油孔(1-3)，导油孔(1-3)的一端与高压小油腔(15)连通，导油孔(1-3)的另一端与高压大油腔(1-2)连通，外壳(1)的侧壁上设有注油孔(1-4)，且注油孔(1-4)与导油孔(1-3)连通，滑动挡板(2)与固定挡板(3)之间的腔体为高压水腔(1-5)，外壳(1)的侧壁上分别设有与高压水腔(1-5)正对的进水口(1-6)和出水口(1-7)。

2、根据权利要求1所述自发电式注水井高压叶轮流量计，其特征在于：所述发电机(9)由转子(9-1)、线圈(9-2)、箱体(9-3)、输入端端盖(9-4)和输出端端盖(9-5)组成，线圈(9-2)缠绕在转子(9-1)上，箱体(9-3)套装在线圈(9-2)上，输入端端盖(9-4)套装在转子(9-1)的输入端上，且输入端端盖(9-4)与箱体(9-3)固接，输出端端盖(9-5)套装在转子(9-1)的输出端上，且输出端端盖(9-5)与箱体(9-3)固接。

3、根据权利要求1或2所述自发电式注水井高压叶轮流量计，其特征在于：所述流量计还包括两个油封(13)，滑动挡板(2)与固定挡板(3)相对的一侧端面设有第一油封安装孔(2-1)，固定挡板(3)与滑动挡板(2)相对的一侧端面设有第二油封安装孔(3-1)，两个油封(13)对称设置在叶轮(4)的两侧，且分别安装在第一油封安装孔(2-1)和第二油封安装孔(3-1)中，两个油封(13)的内孔分别与叶轮轴(5)配合。

4、根据权利要求3所述自发电式注水井高压叶轮流量计，其特征在于：所述流量计还包括两个第一O型密封圈(14)，第一端盖(7)与外壳(1)接触的端面上设有第一密封槽(7-1)，第二端盖(11)与外壳(1)接触的端面上设有第二密封槽(11-2)，第一密封槽(7-1)和第二密封槽(11-2)内各装有一个第一O型密封圈(14)。

5、根据权利要求4所述自发电式注水井高压叶轮流量计，其特征在于：所述流量计还包括两个第二O型密封圈(16)，滑动挡板(2)的径向外表面上设有第三密封槽(2-2)，固定挡板(3)的径向外表面上设有第四密封槽(3-2)，第三密封槽(2-2)和第四密封槽(3-2)内各装有一个第二O型密封圈(16)。

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