CN109855787A - 一种直接安装型高压力变送器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直接安装型高压力变送器，属于测量仪表技术领域。其由变送部分和检测部分组成；所述变送部分和检测部分由放大器外壳部件和放大器台通过紧定螺钉安装固定，放大器部件与中继端子引出线缆的接插件连接成一体；所述变送部分包括放大器外壳部件、放大器部件、显示器，放大器外壳部件分别与放大器部件及显示器连接；所述放大器台与膜盒部件连接，所述中继端子安装在所述放大器台内；所述膜盒部件、放大器台及盖焊接组成一体化结构。本发明采用全焊接的一体化结构，增加了产品的可靠性和长期稳定性；保证了产品的耐压强度，提高了产品的可靠性及安全性；测量准确、稳定可靠、安装方便、性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种直接安装型高压力变送器 ，主要应用于石油及天然气开采过程中油井或者气井等高压工况下介质压力的测量，属于测量仪表技术领域。
背景技术
直接安装型压力变送器广泛应用于石油及天然气开采过程中，国内油气田开采井口的压力在10 MPa~50 MPa占有相当大的比例，目前国内油气田用户大部分使用国内厂商制造的中、低端变送器产品，价格低廉，但产品的技术性能较低，特别是故障率高，使用寿命短，安全可靠性低、维护量大，因此，用户亟待实现产品的升级换代。鉴于油气田的现场作业条件，除满足测量范围的技术需求外，还要满足便于安装、测量稳定、维护量小的使用要求。
开发油田用高压力变送器产品，其关键技术在于产品的结构设计和制造技术，所有接触介质的结构件必须满足高强度的要求，同时要适应现场恶劣的环境条件，如环境温度在-40℃~85℃的露天安装、振动较大的场合。实现大熔深、高强度结构件的焊接，采用以往的氩弧焊接技术是不能满足的，通常采用电子束焊接设备及工艺，电子束焊接属于高能密度束流加工技术，电子束的能量转换效率高，在大熔深焊接以及深宽比要求高的焊接中具有明显优势。但是电子束焊接也存在以下不足之处：1.设备价格昂贵；2.设备构成复杂，操作困难，对于操作人员的技术水平要求高；3.生产效率低，电子束焊接是在真空室里完成的，由于真空室的存在，抽真空时间长，影响工作效率。
为了解决电子束焊接存在的问题，本技术中，采用激光焊接设备及工艺方法代替电子束焊接设备及方法，激光焊接设备及技术同属于高能密度束流加工技术，近年有了长足的进步和发展，应用领域广泛。然而，目前激光焊接设备及技术应用于仪表制造的实例较少、特别是高端压力变送器制造过程中金属结构件的高强度精密焊接尚无实用案例，本发明作为一种新设备、新技术、新工艺的应用，历经认识、摸索、试验、完善的过程，实现了激光焊接技术在高端压力变送器制造领域的成功应用。
发明内容
本发明提供了一种适用于油气田井口压力测量的直接安装型高压力变送器， 解决了现有技术的不足，实现了直接安装型高压力变送器的结构设计和同种金属材料大熔深、高强度结构件的激光焊接工艺制造技术，为用户提供了可靠的产品。
按照本发明提供的技术方案，所述直接安装型高压力变送器，由变送部分和检测部分组成；所述变送部分和检测部分由放大器外壳部件和放大器台通过紧定螺钉安装固定，放大器部件与中继端子引出线缆的接插件连接成一体；
所述变送部分包括放大器外壳部件、放大器部件、显示器，放大器外壳部件分别与放大器部件及显示器连接；
所述检测部分包括膜盒部件、中继端子、放大器台、盖及封入液；所述放大器台与膜盒部件连接，所述中继端子安装在所述放大器台内；所述膜盒部件、放大器台及盖焊接组成一体化结构。
作为本发明的进一步改进，所述膜盒部件包括传感器部件、密封端子组件、本体、隔离膜片、镶件和工艺接口，所述密封端子组件安装在本体上部的内孔中，所述密封端子组件一端与传感器部件接触式连接，另一端用于连接中继端子；所述本体与隔离膜片通过等离子焊接；所述传感器部件从左侧装入本体的内孔中，与本体的右端通过氩弧焊接；镶件装入本体内孔中靠近传感器部件固定，并与本体实施激光焊接；工艺接口外径与本体外径激光焊接；从镶件的螺孔中注入封入液；所述中继端子的引线用锡焊方式与密封端子组件的三根引出电极焊接；所述本体、镶件及工艺接口的材料为SUS316不锈钢。
作为本发明的进一步改进，所述密封端子组件下部的三根触针与传感器部件的电极紧密接触，在密封端子组件的外壳与本体上部的内孔结合部焊接直径Φ14mm~Φ16mm处垂直发射激光束，同时工作台作圆周运动，进行激光焊接，焊缝熔深达到1.5mm~1.8mm以上。
作为本发明的进一步改进，在所述镶件外径与本体内孔结合部焊接直径Φ16mm~Φ18mm处垂直发射激光束，同时工作台旋转，进行激光焊接，焊缝熔深达到1.5mm~1.8mm以上。
作为本发明的进一步改进，在所述工艺接口外径与本体外径结合处水平发射激光束，同时工作台旋转，进行径向激光焊接，熔深达到3mm~3.5mm以上。
作为本发明的进一步改进，所述镶件的螺孔中放入钢球，再将封油螺钉旋入镶件的螺孔中压紧钢球，起到密封封入液的作用；所述钢球采用SUS304不锈钢材料经退火处理制作。
作为本发明的进一步改进，所述传感器部件采用硅微电容传感器。
作为本发明的进一步改进，所述放大器外壳部件为 “T”型结构或 “L” 型结构。
作为本发明的进一步改进，所述放大器外壳部件、放大器部件及显示器各部件的连接采用螺钉或者接插件结合。
作为本发明的进一步改进，所述工艺接口为内螺纹或者外螺纹结构。
作为本发明的进一步改进，所述隔离膜片为金属波纹薄膜片，厚度在0.03mm~0.05mm，材料为SUS316L不锈钢或者哈氏合金。
本发明提供的适用于油气田井口压力测量的直接安装型高压力变送器，与现有技术相比具有以下优点：
1、检测部件结构设计紧凑简单，适应现场安装使用。
2、采用全焊接的一体化结构，增加了产品的可靠性和长期稳定性。
3、采用先进的激光焊接设备及技术，保证了产品的耐压强度，提高了产品的可靠性及安全性，降低制造成本。
4、解决了现有产品技术上的不足，提供了一种测量准确、稳定可靠、安装方便、性能优良的直接安装型高压力变送器。
、本发明产品主要用于石油及天然气开采领域，也可用于电力、锅炉等高压力测量的场合。变送器的测量范围为0-3MPa~50MPa，采用现场直接安装方式，即变送器与采油（气）井的出口管道直接用螺纹连接的安装方式，外形结构小巧简单，便于安装使用，成为油气田首选的现场压力测量仪表。
附图说明
图1 本发明产品的整体结构示意图。
图2 检测部分结构示意图。
图3 膜盒部件结构及激光焊接示意图。
图4 检测部件组装焊接示意图。
附图标记说明：变送部分10，检测部分20，膜盒部件30，传感器部件40，密封端子组件50，放大器外壳部件11、放大器部件12，显示器13，紧定螺钉14，中继端子21，放大器台22，盖23，封油螺钉24，钢球25，封入液26，本体31，隔离膜片32，镶件33，工艺接口34。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种直接安装型高压力变送器，由变送部分10和检测部分20组成。所述变送部分10和检测部分20由所述放大器外壳部件11和放大器台22通过紧定螺钉14安装固定，放大器部件12与中继端子21引出线缆的接插件连接成一体。
所述变送部分10包括放大器外壳部件11、放大器部件12、显示器13，各部件的连接采用螺钉或者接插件结合。
如图2、图4所示，所述检测部分20包括膜盒部件30、中继端子21、放大器台22组成。所述检测部分20包括膜盒部件30、中继端子21、放大器台22、盖23及封入液26；所述放大器台22与膜盒部件30连接，所述中继端子21安装在所述放大器台22内；所述膜盒部件30、放大器台22及盖23焊接组成一体化结构，所述膜盒部件30的本体内注入封入液26。所述封入液为硅油或者氟油。
如图3所示，所述膜盒部件30包括传感器部件40、密封端子组件50、本体31、隔离膜片32、镶件33和工艺接口34组成。其中传感器部件40为硅微电容传感器，测量范围为0-3MPa~50MPa，密封端子组件50一端与传感器部件40接触式连接，另一端用于连接中继端子21。
如图3、图4所示，所述膜盒部件30各零部件的组合工艺如下：
首先，所述本体31与隔离膜片32通过等离子焊接方式，沿隔离膜片外径边缘焊接在一起。
接下来，将传感器部件40从左侧装入本体31的内孔中，传感器部件40的小端与本体31的右端通过氩弧焊焊接在一起。
进一步，实施承压零部件的激光焊接：
第一步，将密封端子组件50装入本体31上部的内孔中，用专用夹具从密封端子组件50上部施压固定在工作台上，使密封端子组件50下部的三根触针与传感器部件40的电极紧密接触，在密封端子组件50的外壳与本体31上部的内孔结合部焊接直径Φ14mm处垂直发射激光束，同时工作台作圆周运动，实施激光焊接，焊缝熔深达到1.5mm以上。
第二步，更换焊接夹具，将本体31水平放置固定在夹具上（图3向右旋转90°），将镶件33装入本体31内孔中靠近传感器部件40固定，在镶件33外径与本体31内孔结合部焊接直径Φ16mm处垂直发射激光束，同时工作台旋转，实施激光焊接，焊缝熔深达到1.5mm以上。
第三步，再次更换焊接夹具，将本体31焊接件恢复图3所示位置，将工艺接口34 固定在焊接夹具基座上，本体31焊接件放置在工艺接口34上部，靠夹具实施外圆定位并固定在工作台上，调整激光器位置为水平方向，在工艺接口34外径与本体31外径结合处水平发射激光束，同时工作台旋转，实施径向激光焊接，熔深达到3mm以上。
上述三步激光焊接作业时，每一步作业完成后须进行气密性试验，在专用夹具上，通过氦质谱仪检查不得有泄漏现象，通过上述作业，完成膜盒部件30的激光焊接组装。激光焊接对焊缝强度的设计参数为75 MPa，在产品的整机过大压试验中需逐台实施。
如图4所示，所述检测部件20包括膜盒部件30、放大器台22、盖23、封油螺钉24、钢球25、封入液26组成。将盖23装入膜盒部件30右侧的孔中，沿盖23与膜盒部件30右侧的内孔结合处实施氩弧焊接。然后，将膜盒部件30固定在焊接夹具上，放大器台22放置在膜盒部件30的上面，实施氩弧焊接，完成检测部件20全焊接的一体化结构。
对上述检测部件20实施液封作业，从镶件33的螺孔中注入封入液26，然后，将钢球25放入镶件33的螺孔中，再将封油螺钉24旋入镶件33的螺孔中压紧钢球25，起到密封封入液26的作用。
封油作业结束后，将中继端子21的引线用锡焊方式与密封端子组件50的三根引出电极焊接在一起。
最后，如图示1参照前述方法完成整机的组装。
综上所述，本发明作为激光焊接设备及技术应用于高压力变送器产品制造的成功案例，解决了现有技术的不足，实现了直接安装型高压力变送器的结构设计和同种金属材料大熔深、高强度结构件的激光焊接工艺制造技术，为用户提供了可靠的产品。
本发明作为一种新设备、新技术、新工艺的应用，历经认识、摸索、试验、完善的过程，实现了激光焊接技术在高端压力变送器制造领域的成功应用。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此，如工艺接口的螺纹形式可以是内螺纹或者外螺纹及多种规格，放大器部件可以是智能型或者是功能安全型的，放大器外壳部件可用于竖直安装或者水平安装的，本发明产品可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种直接安装型高压力变送器，由变送部分（10）和检测部分（20）组成；其特征在于，所述变送部分（10）和检测部分（20）由放大器外壳部件（11）和放大器台（22）通过紧定螺钉（14）安装固定，放大器部件（12）与中继端子（21）引出线缆的接插件连接成一体；
所述变送部分（10）包括放大器外壳部件（11）、放大器部件（12）、显示器（13），放大器外壳部件（11）分别与放大器部件（12）及显示器（13）连接；
所述检测部分（20）包括膜盒部件（30）、中继端子（21）、放大器台（22）、
盖（23）及封入液（26）；所述放大器台（22）与膜盒部件（30）连接，所述中继端子（21）安装在所述放大器台（22）内；所述膜盒部件（30）、放大器台（22）及盖（23）焊接组成一体化结构。
2.如权利要求1所述的一种直接安装型高压力变送器，其特征在于，所述膜盒部件（30）包括传感器部件（40）、密封端子组件（50）、本体（31）、隔离膜片（32）、镶件（33）和工艺接口（34），所述密封端子组件（50）安装在本体（31）上部的内孔中，所述密封端子组件（50）一端与传感器部件（40）接触式连接，另一端用于连接中继端子（21）；所述本体（31）与隔离膜片（32）通过等离子焊接；所述传感器部件（40）从左侧装入本体（31）的内孔中，与本体（31）的右端通过氩弧焊接；镶件（33）装入本体（31）内孔中靠近传感器部件（40）固定，并与本体（31）实施激光焊接；工艺接口（34）外径与本体（31）外径激光焊接；从镶件（33）的螺孔中注入封入液（26）；所述中继端子（21）的引线与密封端子组件（50）的三根引出电极焊接；所述本体（31）、镶件（33）、及工艺接口（34）材料为SUS316不锈钢。
3.如权利要求2所述的一种直接安装型高压力变送器，其特征在于，所述隔离膜片（32）为金属波纹薄膜片，厚度在0.03mm~0.05mm，材料为SUS316L不锈钢或者哈氏合金。
4.如权利要求2所述的一种直接安装型高压力变送器，其特征在于，所述密封端子组件（50）下部的三根触针与传感器部件（40）的电极紧密接触，在密封端子组件（50）的外壳与本体（31）上部的内孔结合部焊接直径Φ14mm~Φ16mm处垂直发射激光束，进行激光焊接，焊缝熔深达到1.5mm~1.8mm以上。
5.如权利要求2所述的一种直接安装型高压力变送器，其特征在于，在所述镶件（33）外径与本体（31）内孔结合部焊接直径Φ16mm~Φ18mm处垂直发射激光束，进行激光焊接，焊缝熔深达到1.5mm~1.8mm以上。
6.如权利要求2所述的一种直接安装型高压力变送器，其特征在于，在所述工艺接口（34）外径与本体（31）外径结合处水平发射激光束，进行径向激光焊接，熔深达到3mm~3.5mm以上。
7.如权利要求2所述的一种直接安装型高压力变送器，其特征在于，所述镶件（33）的螺孔中放入钢球（25），再将封油螺钉（24）旋入镶件（33）的螺孔中压紧钢球（25），起到密封封入液（26）的作用，所述钢球（25）采用SUS304不锈钢材料经退火处理制作。
8.如权利要求2所述的一种直接安装型高压力变送器，其特征在于，所述传感器部件（40）采用硅微电容传感器。
9.如权利要求1所述的一种直接安装型高压力变送器，其特征在于，
所述放大器外壳部件（11）为 T型结构或 L 型结构；所述放大器外壳部件（11）、放大器部件（12）及显示器（13）各部件的连接采用螺钉或者接插件结合。
10.如权利要求1所述的一种直接安装型高压力变送器，其特征在于，所述工艺接口（34）为内螺纹或者外螺纹结构。
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