CN104964722A - 容积式泵流量计 - Google Patents

Abstract

本发明为容积式泵流量计，解决现有的涡轮流量计、电磁流量计在计量水泥浆流量的时候使用寿命很低的问题。柱塞泵（1）与电动机转轴（2）传动配合，在电动机转轴上固定一个永磁铁（3），霍尔传感器（4）与永磁铁相对布置，两者之间存在空隙，霍尔传感器的输出与信号处理电路连接，信号处理电路由光耦隔离电路，定时器、组成，霍尔传感器测量的数据，通过光耦隔离电路处理，转化为定时器能识别的脉冲信号，并能隔离外部的高频干扰，定时器测量转速脉冲的周期输出到单片机，单片机计算单位冲次的排量，就可以确定柱塞泵（1）的流量，测量的数据通过串口通讯模块发送到显示器，并发送到无线发射器中，将转速、流量数据进行远距离传输到监控电脑中。

Description

容积式泵流量计

技术领域：

本发明与测量工作流量的计量仪器有关，尤其与计量水泥浆流量的计量装置有关。

背景技术：

油田在固井（将井壁筒沉到井底找正操平后，通过管路向井壁筒外侧与井帮之间的环形空间注入比重大于泥浆的胶凝状浆液，将泥浆自下而上地置换出来并固结井壁筒的作业）、压裂（用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂充填进裂缝，提高油气层的渗透能力，以增加注水量或产油量）过程中需使用固井车、压裂车向井下注水泥浆（压裂液）。水泥浆是由水、水泥、外加剂和外掺料组成，具有很强的磨蚀性，现有的水泥浆测量方法所使用的流量计（例如：涡轮流量计、电磁流量计等）在计量水泥浆流量的时候往往使用寿命很低。根据经验统计：固井车安装有涡轮式流量计的情况往往流量计使用寿命3-10井次（由于水泥浆成分不同有使用寿命不同）。流量计价格不菲，如此短的使用寿命显然不符合节约成本的要求，同时流量计的损坏也可能造成流量计量的不准确，为了减少过量注入泥浆导致污染和浪费，造成成本增加，需尽量精确控制泥浆注入量和控制注入速度，需要一种能够在客观恶劣环境下仍然能够稳定测量工作流量的计量仪器。以下仅以固井车为例说明，在注水泥浆之前需要对井深、井径等井况进行分析，计算出单井水泥浆使用量，再根据这个数据进行固井作业，因此在固井作业时对瞬时流量的测量和累计流量的统计就显得十分重要。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结构简单、携带轻便、能够在恶劣环境使用、计量准确、故障率低的的容积式泵流量计。

本发明是这样实现的：

柱塞泵1与电动机转轴2传动配合，在电动机转轴上固定一个永磁铁3，霍尔传感器4与永磁铁相对布置，两者之间存在空隙，霍尔传感器的输出与信号处理电路连接，信号处理电路由光耦隔离电路，定时器、组成，霍尔传感器测量的数据，通过光耦隔离电路处理，转化为定时器能识别的脉冲信号，并能隔离外部的高频干扰，定时器测量转速脉冲的周期输出到单片机，单片机计算单位冲次的排量，就可以确定柱塞泵1的流量，测量的数据通过串口通讯模块发送到显示器，并发送到无线发射器中，将转速、流量数据进行远距离传输到监控电脑中。

本发明结构简单轻便、能够克服恶劣使用环境、计量准确、故障率低。本发明在油田固井和压裂过程中通过计量大泵排量从而实现有效控制流体注入量。由于井场环境恶劣，油污泥水多，水泥浆等对于一般流量计磨蚀、腐蚀严重等客观因素，本发明有以下优势：不直接接触液体，完全避免磨蚀、腐蚀。利用传感器4的霍尔效应，抗干扰能力强，通过大泵冲次和柱塞缸容积计算排量，保证准确性。磁片体积小、重量轻安装方便，安装后无需对联轴器进行动平衡试验。本发明体积小，携带便捷，功能强大，能够实现参数的设置、瞬时流量采集、累计流量计算、工作时间统计、数据的存储，并通过USB接口或远传实现数据的传输。

附图说明：

图1为本发明结构图。

图2为本发明电路图。

具体实施方式：

柱塞泵1与电动机转轴2传动配合，在电动机转轴上固定一个永磁铁3，霍尔传感器4与永磁铁相对布置，两者之间存在空隙，霍尔传感器的输出与信号处理电路连接，信号处理电路由光耦隔离电路，定时器、组成，霍尔传感器测量的数据，通过光耦隔离电路处理，转化为定时器能识别的脉冲信号，并能隔离外部的高频干扰，定时器测量转速脉冲的周期输出到单片机，单片机计算单位冲次的排量，就可以确定柱塞泵1的流量，测量的数据通过串口通讯模块发送到显示器，并发送到无线发射器中，将转速、流量数据进行远距离传输到监控电脑中。

霍尔传感器为NJK—5002A，单片机为STM32F103。

工作原理：容积式泵在电动机转轴的带动下旋转，实现胶凝状浆液的排出，在电动机转轴上固定一个永磁铁，霍尔传感器与永磁铁相对布置，两者之间存在空隙，在工作过程中，电动机转轴每转动一圈，在霍尔传感器上就会感应一个脉冲，信号处理电路采集所感应出来的脉冲周期，既可以得到电动机旋转速度，在容积式泵工作过程中，泵的排量=冲次x排量/冲次，而冲次与电动机转速有关，因此，通过测量电动机转轴转速，即可完成对容积式泵的排量测量。在测量完成后，可以通过显示器显示测量数据，也可以通过无线发射器将数据发送到监控电脑中。

转速—冲次—瞬时排量—累计排量关系

    冲次=小齿轮轴转速/传动比

瞬时排量=缸截面积×3×冲程×冲次 —

累计排量=瞬时排量×时间

小齿轮转速为测量量，传动比由档位决定，缸截面积和冲程是柱塞泵1的设计参数可查表获得。

转速—冲次—瞬时排量—累计排量关系

冲次   

其中为小齿轮轴转速，为传动比

瞬时排量   

其中为缸截面积，为冲程

累计排量   

其中为时间。

Claims (1)

1.容积式泵流量计，其特征在于柱塞泵（1）与电动机转轴（2）传动配合，在电动机转轴上固定一个永磁铁（3），霍尔传感器（4）与永磁铁相对布置，两者之间存在空隙，霍尔传感器的输出与信号处理电路连接，信号处理电路由光耦隔离电路，定时器、组成，霍尔传感器测量的数据，通过光耦隔离电路处理，转化为定时器能识别的脉冲信号，并能隔离外部的高频干扰，定时器测量转速脉冲的周期输出到单片机，单片机计算单位冲次的排量，就可以确定柱塞泵（1）的流量，测量的数据通过串口通讯模块发送到显示器，并发送到无线发射器中，将转速、流量数据进行远距离传输到监控电脑中。