CN109114432B - 自动化程度高的单井形式的容积式计量站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化程度高的单井形式的容积式计量站。旨在解决现有技术中容积式计量站自动化程度低，功能单一，精度低的问题。本发明包括每对控制器各与所述计量液压缸的一端相连通，瞬时每对控制器中之一与所述计量液压缸相连通而另一个控制器关闭，以形成不同流向的回路，进口与单个标准金属量器连通，出口连接后续管路，计量液压缸内设有位置传感器和计时元件,位置传感器和所述计时元件与电控装置，在计量液压缸的缸体处设有位置传感器和计时元件以计量流量，计量站还包括气压检测装置，油水比例混合检测装置，电控装置包括单片机，其输入端电路连接上述位置传感器、计时元件、气压检测装置、油水比例混合检测装置。优点在于：自动化程度高，功能多样，测量精度高，工人劳动强度低。

Description

自动化程度高的单井形式的容积式计量站

技术领域

本发明涉及油品计量设备领域，特别是一种自动化程度高的单井形式的容积式计量站。

背景技术

计量站是油田的重要组成部分，通过计量站对油田生产情况的分析，可以及时了解没口油井的工作情况，同时被油田地质部门提供油藏工程资料。现阶段计量站的计量方式主要包括同时连接多组标准单元的计量方式和单一连接一个独立的油井的单井形式的计量站，而在实际的工作中，单井形式的计量站与多井形式的计量站主要区别在于流速和流量，具体的可以是计数重量的不同，单井式相对重量负载低，各个零部件的额定强度要求低，计量的方式主要采用利用有效时机控制计量容器的启闭，之后计算在该单位之间内的流量和流速，从而反推设备整体的流量和流速。

容积式流量测量是采用固定的小容积来反复计量通过流量计的流体体积。所以，在容积式流量计内部必须具有构成一个标准体积的空间，通常称其为容积式流量计的 “计量空间”或“计量室”。这个空间由仪表壳的内壁和流量计转动部件一起构成。容积式流量计的工作原理为：流体通过流量计，就会在流量计进出口之间产生一定的压力差。流量计的转动部件（简称转子）在这个压力差作用下产生旋转，并将流体由入口排向出口。在这个过程中，流体一次次地充满流量计的“计量空间”，然后又不断地被送往出口。在给定流量计条件下，该计量空间的体积是确定的，只要测得转子的转动次数。就可以得到通过流量计的流体体积的累积值。

现阶段对的主要计量站，主要结构参见已公开的改进在于容积式计量站的结构，比如已公开的中国专利文献中，申请号为CN201510491762.0的名为一种具有良好系统稳定性的流量计量站系统的专利，其通过对电控系统的改进，实现了自动化程度高的优点。

又比如已公开的中国专利文献中，申请号为CN200320107519.7的名为计量站油污储存罐的专利，其通过对油罐结构的改进，实现了一种结构简单，使用方便，便于移动的储存罐。

但是现有技术中，具体的工作人员认为仍旧存在如下的不足之处:1.功能相对单一，测量精度低；2.对流经油液的监控方向单一，无法及时测量油液的质量和组成情况，对后续油液的质量监控不利。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中的容积式计量站自动化程度低，功能单一，精度低的问题。

本发明的具体方案是：

设计一种自动化程度高的容积式计量站，连接单个标准金属量器组，包括计量液压缸和控制计量液压缸内液流流向的换向管路组，所述换向管路组包括一个进口，一个出口和对称安装的四个控制管路启闭的控制器，每对控制器各与所述计量液压缸的一端相连通，瞬时每对控制器中之一与所述计量液压缸相连通而另一个控制器关闭，以形成不同流向的回路，所述进口与所述单个标准金属量器连通，出口连接后续管路，所述计量液压缸内设有位置传感器和计时元件,所述位置传感器和所述计时元件与电控装置相连接，在所述计量液压缸缸体处设有位置传感器和计时元件以计量流量，所述计量站还包括气压检测装置，油水比例混合检测装置，电控装置包括单片机，其输入端电路连接上述位置传感器、计时元件、气压检测装置、油水比例混合检测装置，所述电控装置的输出端连接显示屏。

具体实施中，所述气压检测装置包括设置于所述计量液压缸活塞两端的凸杆，在所述计量液压缸内壁两端设置的与所述凸杆相配合的滑筒，在所述计量液压缸的活塞的侧壁和所述滑筒的内壁间设有测量二者间距的距离传感器，所述距离传感器与所述单片机电路电路连接，所述凸杆与所述滑筒间设有弹块，所述弹块为球冠状，所述弹块最大直径小于4mm。

具体实施中，所述计量液压缸的缸体呈垂直式安装，在所述计量液压缸的缸体内安装有浮力式油水比例混合检测装置，活塞杆穿经所述计量液压缸的活塞，其两侧固定于所述计量液压缸缸体的两端，在所述活塞杆上套装有与油液密度相等的套圈，所述计量液压缸缸体处设有测量所述套圈高度的测量元件，所述测量元件为安装在所述计量液压缸缸体内端部的距离传感器。

具体实施中，所述套圈包括内层磁芯和外层橡胶膜，所述测量元件替换为包括垂直安装于所述计量液压缸缸体的两侧以感知所述套圈位置的霍尔感应器，所述霍尔感应器与所述单片机电路电路连接。

具体实施中，所述套圈包括内层磁芯和外层橡胶膜，所述测量元件垂直安装于所述计量液压缸缸体的外部，包括套杆和安装在套杆上的磁性移动块，所述磁性移动块上设有通槽，所述通槽内设有弹簧，弹簧弹力小于所述磁芯和磁性移动块间吸力。

具体实施中，在所述套杆边还设有测量杆，所述测量杆长度与所述计量液压缸缸体高度相对应，其表面设有刻度线。

具体实施中，包括液压缸的称重装置，串联于容积式计量站的液流回路管路上，其两端与所述液流回路管路间设有收涨式连接，其底部下方安装有称重机构。所述称重机构连接有复位弹簧，所述收涨式连接包括作为内管的液流回路管路，作为外管的液压缸的称重装置两端管，所述内管和所述外管间间隙配合，配合长度大于30mm,,所述内管处于所述外管的上方或下方，所述称重机构包括处于所述液压缸的称重装置下方的压力硬变仪，和套装于所述压力硬变仪外部的弹簧，所述弹簧安装在支撑壳体上。

具体实施中，油水比例混合检测装置包括串联于所述计量管道上的检测缸体，在所述检测缸体内，自入口端相出口段延伸安装塑料制成的计量棒，在所述计量棒上缠绕有绕组，并所述绕组的两端穿经所述检测缸体后，连接外部电路以测量计量管道内液流的阻值，所述外部电路经由模数转换电路后连接数字电路以输出阻值，并经由控制器输出油水比例值，计量棒与所述计量管道同轴心安装，其两侧安装有支撑装置。

具体实施中，所述称重机构中的压力硬变仪替换为杠杆元件，所述杠杆元件中杠杆的一端固定于所述弹簧上，另一端安装配重砝码，所述杠杆元件的固定支点安装在地面上，所述弹簧调节盘外设有收纳盒以安置所述砝码

本发明的有益效果在于：

自动化程度高的容积式计量站，适应单井形式的容积式计量站，整机自动化程度高，双重控制方向的结构进一步提高了称重精度；

设计有气压检测机构，便于检测液体内的气液混合情况，把控产品质量；

设计有油水比例混合检测装置，便于检测油液内的浓度和油液的质量情况；其中油水比例混合检测装置又可以具体为浮力式、电子式和称重式，结构多样，可以适应多种情况；

设有称重机构，而称重结构的设计既可以感知油液情况，又可以克服相关设备自重的影响；

包含多个实施例和组合形式，可以适应多种工况。

附图说明

图1是本发明总装新型结构的主视图；

图2是本发明中计量液压缸的部分的组装示意图；

图3是本发明中计量液压缸的立体图；

图4是图3所示结构中的剖视图；

图5是本发明安装浮力式油水比例检测结构的结构图；

图6是本发明安装另一浮力式油水比例检测结构的结构图；

图7是本发明安装电子式油水比例检测结构的结构图；

图8是本发明安装另一电子式油水比例检测结构的结构图；

图9是本发明中称重装置部分放大示意图；

图10是本发明中另一实施方式称重装置部分放大示意图；

图11是本发明中容积式计量站液流结构的示意图；

图12是本发明中另一容积式计量站液流结构的示意图；

图13是本发明中又一容积式计量站液流结构的示意图；

图14是本发明中再又一容积式计量站液流结构的示意图；

图15是本发明中另又一容积式计量站液流结构的示意图；

图16是本发明中再另又一容积式计量站液流结构的示意图；

图中各部件名称：1.计量液压缸；2. 换向管路组；3.控制器；4.位置传感器；5.滑竿；6.压缩弹簧；7.进口；8.出口；9. 计量液压缸的缸体；11.滑筒；12.油液进出口；13.磁块；14.磁条；15.凸杆；16.凸起；17.套圈；18.套杆；19.磁性移动块；20.活塞杆；21.绕组；22.计量棒；23.电桥；24.气动动作筒； 25. 弹簧大托盘；26.支撑杆；27.传感器小托盘；28.称重传感器调节装置；29. 弹簧调节盘；30.复位弹簧；31. 间隙补偿式连接；32. 固定支点；33.杠杆；34.配重砝码；35.控制电路；36.极板；37. 霍尔感应器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种自动化程度高的单井形式的容积式计量站，参见图附图，连接单个标准金属量器组，包括计量液压缸和控制计量液压缸内液流流向的换向管路组2，换向管路组2包括一个进口，一个出口和对称安装的四个控制管路启闭的控制器3，每对控制器3各与计量液压缸的一端相连通，瞬时每对控制器中之一与计量液压缸相连通而另一个控制器关闭，以形成不同流向的回路，进口于单个标准金属量器连通，出口连接后续管路，计量液压缸内设有位置传感器和计时元件,位置传感器4和计时元件与电控装置相连接，在计量液压缸缸体处设有位置传感器4和计时元件以计量流量，计量站还包括气压检测装置，油水比例混合检测装置，电控装置包括单片机，其输入端电路连接上述位置传感器、计时元件、气压检测装置、油水比例混合检测装置，电控装置的输出端连接显示屏。

气压检测装置包括设置于计量液压缸活塞两端的凸杆15，在计量液压缸内壁两端设置的与凸杆15相配合的滑筒，在计量液压缸的活塞的侧壁和滑筒的内壁间设有测量二者间距的距离传感器，距离传感器于单片机电路电路连接，凸杆15与滑筒11间设有弹块，弹块为球冠状，弹块最大直径小于4mm。

计量液压缸1的缸体呈垂直式安装，在计量液压缸1的缸体内安装有浮力式油水比例混合检测装置，活塞杆20穿经计量液压缸的活塞，其两侧固定于计量液压缸的缸体9的两端，在活塞杆20上套装有与油液密度相等的套圈17，计量液压缸的缸体9处设有测量套圈高度的测量元件，测量元件为安装在计量液压缸缸体内端部的距离传感器。

所述套圈包括内层磁芯和外层橡胶膜，所述测量元件替换为包括垂直安装于所述计量液压缸缸体的两侧以感知所述套圈位置的霍尔感应器，所述霍尔感应器与所述单片机电路电路连接。

或者，套圈包括内层磁芯和外层橡胶膜，测量元件垂直安装于计量液压缸缸体的外部，包括套杆18和安装在套杆18上的磁性移动块19，磁性移动块19上设有通槽，通槽内设有弹簧，弹簧主要用于复位，弹力小于磁芯和磁性移动块间吸力。

在套杆18边还设有测量杆，测量杆长度与计量液压缸缸体高度相对应，其表面设有刻度线。以直观观察移动的磁性移动块上的高度。

实施例2，本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：计量液压缸串联于容积式计量站的液流回路管路上，液流回路的进口端连通标准金属量器组，出口端连通计量液压缸，液流回路上还设有带动计量液压缸内液体换向的换向元件，计量液压缸的两端与液流回路管路间设有间隙补偿式连接31，其底部下方安装有称重机构，称重机构包括复位弹簧30，安装在复位弹簧30外部的筒体，还包括安装在复位弹簧30上部的弹簧大托盘25和安装在复位弹簧30底部的弹簧调节盘29，弹簧调节盘29与复位弹簧30间经由调节螺纹连接，弹簧大托盘25和弹簧调节盘29间还安装有传感器小托盘27和相应的支撑杆26，在传感器小托盘27和支撑杆26间的受力处设有称重机构。

实施例3，本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：油水比例混合检测装置包括串联于计量管道上的检测缸体，在检测缸体内，自入口端相出口段延伸安装塑料制成的计量棒22，在计量棒22上缠绕有绕组21，并绕组21的两端穿经检测缸体后，连接外部电路以测量计量管道内液流的阻值，外部电路经由模数转换电路后连接数字电路以输出阻值，并经由控制器输出油水比例值，计量棒22与计量管道同轴心安装，其两侧安装有支撑装置。具体电路可以是电容电路，也可以是电桥电路。电容电路中，计量棒和绕组的组合替换为极板36。

实施例4，本实施例原理同实施例2，具体不同之处在于：称重机构中的压力硬变仪替换为杠杆33元件，杠杆33元件中杠杆33的一端固定于复位弹簧30上，另一端安装配重砝码34，杠杆33元件的固定支点32安装在地面上。弹簧调节盘29外设有收纳盒以安置砝码。

实施例2和实施例4,中，对应两种不同的平衡方法：一种是，采用两只端面止流器件，潜水泵密封盒解决管路限制流体在线测量难题；利用天平配重原理，解决容积空体重量重，流体重量轻，引起的称重分辨率低问题；另一种是利用直插式专用流体在线测量连接器，配合弹簧平衡器，解决管路连接和容积空体重量重，流体重量轻，引起的称重分辨率低问题。

天平配平和弹簧配平都能解决流体在线测量中误差大和分辨率低的问题，因方法不同其效果也会很大不同。

配重式天平配平平衡法和弹簧配平平衡法，实质上的区别和实施方法及优劣比较：配重式天平配平平衡法和弹簧配平平衡法，最大的不同在于阀值不同。

弹簧配平平衡法是指在称重整过程中，虽然不能完全平衡掉被称物的皮，但是称物和去皮两者相似。只不过是弹簧拉伸较大，应变拉缩较小而已。安装和调试方法：弹簧平衡法测定：复位弹簧30和硬变仪同时作用于被称物，被称物只有皮时重力全部由复位弹簧30承担，当净物参与时，两者共同承担。这是安装原则。具体安装复位弹簧30和硬变仪并列安装在一个容器里，复位弹簧30和硬变仪相对位置可调。调试：被称物净皮时，弹簧全部受力，硬变仪成临界状态或设定一个很小值。然后，在皮上加一个确定值的重量，（如：10公斤。这个视要称净重而定。）看硬变仪读数。该数一定比实际物重轻，其差值就是复位弹簧30作用的力。读数是硬变仪作用的力。它们与实际净重的比，就是它们的比例。

实施例5-10，本实施例原理同实施例1，参见图11到图16，具体不同之处在于：通过多种阀门或控制形式组合的方式，实现了管路的换向和控制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动化程度高的单井形式的容积式计量站，其特征在于：连接单个标准金属量器组，包括计量液压缸和控制计量液压缸内液流流向的换向管路组，所述换向管路组包括一个进口，一个出口和对称安装的四个控制管路启闭的控制器，每对控制器各与所述计量液压缸的一端相连通，瞬时每对控制器中之一与所述计量液压缸相连通而另一个控制器关

闭，以形成不同流向的回路，所述进口与所述单个标准金属量器连通，出口连接后续管路，所述计量液压缸内设有位置传感器和计时元件,所述位置传感器和所述计时元件与电控装置相连接，在所述计量液压缸的缸体内设有位置传感器和计时元件以计量流量，所述计量站还包括气压检测装置，油水比例混合检测装置，电控装置包括单片机，所述电控装置输入端电路连接上述位置传感器、计时元件、气压检测装置、油水比例混合检测装置，所述电控装置的输出端连接显示屏；

所述气压检测装置包括设置于所述计量液压缸的活塞两端的凸杆，在所述计量液压缸内壁两端设置的与所述凸杆相配合的滑筒，在所述计量液压缸的活塞的侧壁和所述滑筒的内壁间设有测量二者间距的距离传感器，所述距离传感器与单片机电路连接，所述凸杆与所述滑筒之间设有弹块，所述弹块为球冠状，所述弹块最大直径小于4mm；

还包括液压缸的称重装置，串联于容积式计量站的液流回路管路上，其两端与所述液流回路管路间设有收涨式连接，其底部下方安装有称重机构；所述称重机构连接有复位弹簧，所述收涨式连接包括作为内管的液流回路管路，作为外管的液压缸的称重装置两端管，所述内管和所述外管间隙配合，配合长度大于30mm ,所述称重机构包括处于所述液压缸的称重装置下方的压力硬变仪，和套装于所述压力硬变仪外部的弹簧，所述弹簧安装在支撑壳体上；

所述油水比例混合检测装置包括串联于计量管道上的检测缸体，在所述检测缸体内，自入口端相出口段延伸安装塑料制成的计量棒，在所述计量棒上缠绕有绕组，并所述绕组的两端穿经所述检测缸体后，连接外部电路以测量计量管道内液流的阻值，所述外部电路经由模数转换电路后连接数字电路以输出阻值，并经由控制器输出油水比例值，计量棒与所述计量管道同轴心安装，其两侧安装有支撑装置；

所述称重机构中的压力硬变仪替换为杠杆元件，所述杠杆元件中杠杆的一端固定于所述弹簧上，另一端安装配重砝码，所述杠杆元件的固定支点安装在地面上，所述弹簧调节盘外设有收纳盒以安置所述砝码。

2.如权利要求1所述的自动化程度高的单井形式的容积式计量站，其特征在于：所述计量液压缸的缸体呈垂直式安装，在所述计量液压缸的缸体内安装有浮力式油水比例检测机构，活塞杆穿经所述计量液压缸的活塞，其两侧固定于所述计量液压缸缸体的两端，在所述活塞杆上套装有与油液密度相等的套圈，所述计量液压缸缸体处设有测量所述套圈高度的测量元件，所述测量元件为安装在所述计量液压缸缸体内端部的距离传感器。

3.如权利要求2所述的自动化程度高的单井形式的容积式计量站，其特征在于：所述套圈包括内层磁芯和外层橡胶膜，所述测量元件垂直安装于所述计量液压缸缸体的外部，包括套杆和安装在套杆上的磁性移动块，所述磁性移动块上设有通槽，所述通槽内设有弹簧，弹簧弹力小于所述磁芯和磁性移动块间吸力。

4.如权利要求3所述的自动化程度高的单井形式的容积式计量站，其特征在于：在所述套杆边还设有测量杆，所述测量杆长度与所述计量液压缸缸体高度相对应，其表面设有刻度线。

5.如权利要求4所述的自动化程度高的单井形式的容积式计量站，其特征在于：所述套圈包括内层磁芯和外层橡胶膜，所述测量元件替换为包括垂直安装于所述计量液压缸缸体的两侧以感知所述套圈位置的霍尔感应器，所述霍尔感应器与所述单片机电路连接。