CN111457832B - 一种抬升式磁致伸缩位移变送器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抬升式磁致伸缩位移变送器，属于磁致伸缩位移变送器的技术领域，其包括内部中空的磁致伸缩本体，磁致伸缩本体外壁固定设置有固定支架，磁致伸缩本体端部设置有电子表头，磁致伸缩本体内部固定设置有波导管，波导管沿磁致伸缩本体长度设置，波导管一端贯穿磁致伸缩本体并与电子表头固定连接，波导管外壁环套有活塞套管，活塞套管位于磁致伸缩本体内部一端固定设置有磁钢，活塞套管另一端位于磁致伸缩本体外部，活塞套管沿波导管长度方向滑动，磁致伸缩本体远离电子表头一端螺纹设置有平封盖体，平封盖体环套在活塞套管外部并与活塞套管外壁抵接，本发明具有减少冷凝水对磁钢位移产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果。

Description

一种抬升式磁致伸缩位移变送器

技术领域

本发明涉及磁致伸缩位移变送器的技术领域，尤其是涉及一种抬升式磁致伸缩位移变送器。

背景技术

目前海上采油平台，在生产前期中，由于地下油藏处于粘稠状态，无法靠地压或泵进行开采，只能先采用357℃高温蒸汽，注入到地下油藏内，降低其粘度，注气1~2周，保温2周，随后用电潜泵进行抽油。在注气时，由于蒸汽高温或压力作用，会推动注气树及管道移动，大幅度移动会对注气树形成严重的机械损伤，此时通过磁致伸缩位移变送器实时监测注气树的位移变化，传输给上位机，上位机再对注气量进行实时调整，以达到既满足工艺要求的同时，又能够减小注气树的过大位移，减少对注气树的机械伤害。

现有的可参考公告号为CN1262425A的中国专利，其公开了一种磁致伸缩位移变送器包括电子转换板，接线盒，连接头，磁致伸缩感应件，浮子，磁钢，导管和固定接头，电子转换板固定在接线盒内，导管上端与接线盒相连，连接头固定在导管上部，固定接头紧固在导管的下端，浮子套在导管的外部，磁钢放置在浮子的内部，磁致伸缩传感件放置在导管内，磁致伸缩传感件的上端与电子转换板相连，下端与固定接头相连。浮球相对导管在竖直方向产生位移，电子转换板沿着磁致伸缩传感件发射电流脉冲所产生的磁场与浮球内置磁钢产生的磁场相遇，两个磁场相互作用，磁致伸缩传感件在两个磁场的交互处发生磁致伸缩效应，并产生扭应力波，向上传播的扭应力波被电子转换板接收，电子转换板测量出发射电流脉冲与接收到扭应力波的时间间隔，通过已知的扭应力波传播速度计算出液位的具体位置，并转换成标准的电信号输出，上述装置具有抗震性能好，可靠性强的优点。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在寒冷天气，上述装置固定在注气树上易产生冷凝水，最终导致结冰，导致磁钢不能正常移动，影响对注气树位移变化的实时监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种抬升式磁致伸缩位移变送器，达到减少冷凝水对磁钢位移产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种抬升式磁致伸缩位移变送器，包括内部中空的磁致伸缩本体，磁致伸缩本体外壁固定设置有固定支架，磁致伸缩本体端部设置有电子表头，所述磁致伸缩本体内部固定设置有波导管，波导管沿磁致伸缩本体长度设置，波导管一端贯穿磁致伸缩本体并与电子表头固定连接，波导管长度小于磁致伸缩本体长度，波导管外壁环套有活塞套管，活塞套管位于磁致伸缩本体内部一端固定设置有磁钢，活塞套管另一端位于磁致伸缩本体外部，活塞套管沿波导管长度方向滑动，磁致伸缩本体远离电子表头一端螺纹设置有平封盖体，平封盖体环套在活塞套管外部并与活塞套管外壁抵接。

通过采用上述技术方案，磁致伸缩本体为本装置提供装置外壳，通过固定支架将本装置固定在注气树上，此时活塞套管远离电子表头一端与注气树所在平台抵接，注气树受蒸汽高温或压力作用，造成注气树及管道相对注气树所在平台竖向移动，磁致伸缩本体随注气树移动，活塞套管受重力影响始终与注气树所在平台抵接，即活塞套管相对波导管竖向滑动，活塞套管上固定的磁钢相对波导管竖向滑动，电子表头发出电流脉冲信号，通过波导管传递给磁钢，在电流脉冲和磁钢磁场的相互作用下，在波导管上产生一个扭应力波，扭应力波回传到电子表头，电子表头通过现有公式计算出磁钢位置，以此来实现对注气树位移的实时监控；海上采油环境变幻不定，本装置固定在受蒸汽高温影响的注气树上，外部环境寒冷，本装置冷热交替极易产生冷凝水，冷凝水凝结影响磁钢的正常移动，对本装置检测效果造成影响，平封盖体将本装置内部环境与外部自然环境隔绝开来，减少冷凝水的生成，从而达到减少冷凝水对磁钢位移产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果。

本发明进一步设置为：所述平封盖体上固定设置有刮板，刮板环套在活塞套管外壁并与活塞套管外壁抵接，刮板位于磁致伸缩本体内部。

通过采用上述技术方案，活塞套管时刻与注气树所固定的平台抵接，受冷能量的传递，而磁致伸缩本体固定在高温的注气树上，冷热相对，活塞套管外壁上会产生冷凝水，刮板的设置，将活塞套管外壁上的冷凝水刮落，避免冷凝水结冰对活塞套管的滑动产生影响；刮落的冷凝水落入刮板、平封盖体和磁致伸缩本体三者组成的空间中，同时刮板将积存的冷凝水与活塞套管隔离开来，进一步保证了活塞套管的正常使用，减少了冷凝水对本装置产生的影响，通过螺纹取下平封盖体从而定期将积存的冷凝水排出。

本发明进一步设置为：所述刮板远离平封盖体一端倾斜设置，倾斜方向沿远离活塞套管方向倾斜向下设置。

通过采用上述技术方案，倾斜的设置方式，使刮板在刮落活塞套管外壁上冷凝水的时候，避免了冷凝水在刮板远离平封盖体一端端部残留现象的发生，落在刮板上的冷凝水因倾斜的平面造成受力不平衡，受重力自然滑落，减少了冷凝水对刮板和活塞套管之间产生的影响。

本发明进一步设置为：所述活塞套管包括主套管和副套管，主套管和副套管内径相同，副套管外径小于主套管外径，主套管一端套嵌在波导管外壁上，另一端与副套管固定连接，副套管远离主套管一端与注气树所在平台抵接，刮板环套在副套管外壁上。

通过采用上述技术方案，主套管外壁上生成的冷凝水受重力自然滴落直接滴落在刮板、平封盖体和磁致伸缩本体三者组成的空间中，或滴落在刮板远离平封盖体一端的顶部，受到倾斜面的影响再次滑落到刮板、平封盖体和磁致伸缩本体三者组成的空间中，减少了冷凝水流入刮板和副套管外壁之间间隙的数量，进一步减少了冷凝水对刮板和活塞套管之间产生的影响。

本发明进一步设置为：所述平封盖体上转动设置有密封盖，密封盖的转动轴线与波导管的轴线平行，平封盖体和密封盖上均开设有通孔。

通过采用上述技术方案，通孔的开设便于刮板、平封盖体和磁致伸缩本体三者组成的空间中的冷凝水的排放，减少了螺纹取下平封盖体的步骤，提升了本装置维护清理的效率，转动平封盖体，将平封盖体上的通孔和密封盖上的通孔正对即可排出积水，使两者上的通孔相互错位，即完成平封盖体的封堵，保证本装置内部环境与外部自然环境的隔断，减少冷凝水的生成，从而达到减少冷凝水对磁钢位移产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果。

本发明进一步设置为：所述平封盖体靠近密封盖的侧壁上开设有环形T槽，环形T槽与平封盖体内径圆心为同一圆心，密封盖上固定设置有T形块，T形块与环形T槽适配，T形块在环形T槽内滑动。

通过采用上述技术方案，环形T槽和T形块的适配设置，使密封盖相对平封盖体转动的前提下保证密封盖与平封盖体的连接性，避免密封盖脱离本装置而丢失现象的发生，使本装置使用起来简洁方便，提升维护工人的工作效率。

本发明进一步设置为：所述平封盖体包括竖直管和水平环，竖直管螺纹环套在磁致伸缩本体靠近活塞套管一端的外壁上，密封盖位于水平环远离波导管一侧，且密封盖远离波导管的侧面与密封盖远离波导管的侧面为同一平面，刮板固定设置在水平环靠近波导管一侧。

通过采用上述技术方案，竖直板与磁致伸缩本体外壁螺纹连接的方式，使两者螺纹连接的位置与冷凝水积存的空间隔离开来，避免了内部冷凝水对两者螺纹连接的影响，同时在磁致伸缩本体外壁螺纹连接的方式，便于平封盖体的拆卸和替换。

本发明进一步设置为：所述活塞套管位于磁致伸缩本体内部一端固定设置有磁性定位件，磁性定位件为环形并环套在波导管外壁上，磁性定位件远离活塞套管一侧开设有容纳槽和卡槽，卡槽、容纳槽和磁性定位件的圆心为同一圆心，卡槽半径大于容纳槽半径，磁钢固定设置在容纳槽内部，磁致伸缩本体内部固定设置有弹簧，弹簧一端与磁致伸缩本体内部靠近电子表头一端内壁固定连接，弹簧另一端卡嵌在卡槽内。

通过采用上述技术方案，磁性定位件的容纳槽为磁钢提供了载体，同时卡槽为弹簧提供了固定点，使弹簧被压缩时更大面积的与磁性定位件接触，弹簧的设置便于活塞套管相对波导管位移后的复位，减少冷凝水结冰后对活塞套管的影响。

本发明进一步设置为：所述卡槽靠近波导管的槽壁向靠近波导管处倾斜向上设置，并与波导管外壁抵接。

通过采用上述技术方案，卡槽靠近波导管的槽壁向靠近波导管处倾斜向上设置，并与波导管外壁抵接的方式，减少了冷凝水进入容纳槽的现象，预防磁钢被冷凝水浸泡，造成对磁钢的损耗，冷凝水受倾斜的卡槽槽壁滑落至卡槽内，保护了磁钢的正常使用，减少了冷凝水对磁钢产生的影响。

本发明进一步设置为：所述卡槽槽底开设有滴水孔。

通过采用上述技术方案，滴水孔的开设，将卡槽内积存的冷凝水排放到刮板、平封盖体和磁致伸缩本体三者组成的空间中，在通过通孔排放到外界，减少冷凝水对放置在卡槽内弹簧的侵蚀和影响，保证弹簧的正常使用，延长弹簧的使用寿命。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.平封盖体将本装置内部环境与外部自然环境隔绝开来，减少冷凝水的生成，从而达到减少冷凝水对磁钢位移产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果；

2.刮板将积存的冷凝水与活塞套管隔离开来，进一步保证了活塞套管的正常使用，减少了冷凝水对本装置产生的影响；

3.卡槽靠近波导管的槽壁向靠近波导管处倾斜向上设置，保护了磁钢的正常使用，减少了冷凝水对磁钢产生的影响。

附图说明

图1是本实施例整体结构示意图；

图2是本实施例整体结构剖视图；

图3是图2中A部分的局部放大示意图；

图4是图2中B部分的局部放大示意图。

图中，1、磁致伸缩本体；11、固定支架；111、调距孔；2、电子表头；3、波导管；4、活塞套管；41、主套管；42、副套管；5、平封盖体；51、竖直管；52、水平环；521、刮板；6、密封盖；61、T形块；62、环形T槽；7、通孔；8、磁性定位件；81、卡槽；811、弹簧；812、滴水孔；82、容纳槽；821、磁钢。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种抬升式磁致伸缩位移变送器，包括磁致伸缩本体1，磁致伸缩本体1竖直放置，磁致伸缩本体1顶部设置有电子表头2，磁致伸缩本体1外壁上固定设置有固定支架11，固定支架11沿磁致伸缩本体1长度方向设置，固定支架11上开设有调距孔111，调距孔111沿固定支架11长度方向开设，磁致伸缩本体1底部螺纹连接有平封盖体5，磁致伸缩本体1内部设置有活塞套管4，活塞套管4沿磁致伸缩本体1长度方向竖直滑动，活塞套管4一端位于磁致伸缩本体1内部另一端贯穿平封盖体5，活塞套管4位于磁致伸缩本体1外部一端与注气树所在平台抵接，本装置通过固定支架11固定在注气树上，由于注气树规格不同，通过螺栓穿过调距孔111调整本装置固定在注气树上的位置，便于活塞套管4与注气树所在平台面抵接，电子表头2通过活塞套管4相对磁致伸缩本体1的竖向位移，计算出注气树的竖向位移，并显示在电子表头2上，供工作人员观察；由于本装置固定在注气树上，而注气树用于向地下油藏注入蒸汽高温，热量传递到磁致伸缩本体1上，与磁致伸缩本体1内部空气产生冷热差，会凝结出冷凝水，平封盖体5将本装置内部环境与外部自然环境隔绝开来，减少外部冷空气进入本装置内部，减少冷凝水的生成，从而达到减少冷凝水对磁钢821位移产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果。

参照图2和图3，磁致伸缩本体1内部固定设置有波导管3，波导管3沿磁致伸缩本体1长度方向设置，波导管3长度小于磁致伸缩本体1长度，波导管3顶端贯穿磁致伸缩本体1顶部与电子表头2固定连接，波导管3底端插嵌在活塞套管4内部。波导管3用于将电子表头2发出的电流脉冲信号进行传递。活塞套管4靠近电子表头2一端固定设置有磁性定位件8，磁性定位件8为圆环状并环套在波导管3外壁上，磁性定位件8跟随活塞套管4相对波导管3竖向滑动。磁性定位件8顶部开设有卡槽81和容纳槽82，卡槽81和容纳槽82的圆心与磁性定位件8的圆心为同一圆心。容纳槽82内固定设置有磁钢821，磁钢821紧贴波导管3外壁，磁致伸缩本体1内部设置有弹簧811，弹簧811环套在波导管3外壁上，弹簧811一端与磁致伸缩本体1顶壁固定连接，另一端与卡槽81槽底抵接。磁钢821接受到波导管3传递过来的电流脉冲，磁钢821磁场与电流脉冲发生相互作用，在波导管3上产生扭应力波，并将扭应力波回传到电子表头2，电子表头2将有效信号转换成4～20mA或数字通讯信号进行输出，并通过现有公式距离（m）=时间（S）X速度（m/s）计算出磁钢821位置，以此来实现对注气树位移的实时监控。受注气树影响，本装置内外温度不同，本装置内部会产生冷凝水，而冷凝水凝结会造成本装置检测效果下降，影响磁性定位件8的相对滑动，弹簧811的设置使磁性定位件8克服冷凝水凝结带来的影响，使磁性定位件8更好的复位，达到减少冷凝水对磁钢821位移产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果。

参照图3，卡槽81靠近波导管3的槽壁倾斜设置并抵接在波导管3外壁上，倾斜方向沿远离波导管3方向倾斜向下设置，卡槽81槽底开设有滴水孔812，波导管3外壁上产生的冷凝水受重力影响自然滑落并通过倾斜的槽壁滑落至卡槽81内，减少冷凝水滑落至容纳槽82内，对磁钢821造成影响。滑落在卡槽81内的冷凝水通过滴水孔812排出卡槽81，避免长时间积存冷凝水，对卡槽81内放置的弹簧811造成锈蚀，延长弹簧811的使用寿命，达到减少冷凝水对弹簧811以及磁钢821产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果。

参照图2和图4，活塞套管4包括主套管41和副套管42，主套管41顶部与磁性定位件8连接，主套管41底部与副套管42固定连接，主套管41和副套管42均为中空状，减轻了本装置的自重；主套管41和副套管42内径相同，副套管42外径小于主套管41外径，主套管41与副套管42交接处倾斜设置，倾斜方向沿远离主套管41方向倾斜向下设置，避免主套管41与副套管42交接处形成的阶梯悬吊冷凝水，使此处的冷凝水受倾斜面自然滴落。平封盖体5包括竖直管51和水平环52，水平环52固定设置在竖直管51内部，竖直管51与磁致伸缩本体1外壁螺纹连接，水平环52内壁与活塞套管4外壁抵接，水平环52上固定设置有刮板521，刮板521位于磁致伸缩本体1内部，刮板521为圆筒状，刮板521竖直设置，滑板内壁与伸缩套管外壁抵接。刮板521靠近主套管41的端部为倾斜端部，倾斜方向沿远离活塞套管4方向倾斜向下设置，倾斜的设置方式，使刮板521在刮落副套管42外壁上的冷凝水时，减少冷凝水在刮板521顶部的存留，使冷凝水受倾斜面的影响自然滑落，从主套管41上和副套管42上滴落的冷凝水均落入刮板521、平封盖体5和磁致伸缩本体1三者组成的空间中，刮板521将冷凝水与副套管42隔离开来，减少冷凝水凝结后对副套管42的滑动造成影响。水平环52上转动设置有密封盖6，密封盖6为圆环状，密封盖6的圆心与水平环52的圆心为同一圆心，水平环52远离主套管41一侧开设有环形T槽62，环形T槽62的圆心与水平环52的圆心为同一圆心，密封盖6上固定设置有T形块61，T形块61位于环形T槽62内并沿环形T槽62滑动，实现密封盖6相对水平环52的转动，水平环52和密封盖6上均开设有通孔7，通孔7供刮板521、平封盖体5和磁致伸缩本体1三者组成空间中积存的冷凝水的排放，转动密封盖6使密封盖6上的通孔7和水平环52上的通孔7正对，此时刮板521、平封盖体5和磁致伸缩本体1三者组成空间中积存的冷凝水开始排放，减少了将平封盖体5螺纹拧下的次数，为维护人员提供了便利，提高了维护人员的工作效率；转动密封盖6使密封盖6上的通孔7和水平环52上的通孔7错位，此时平封盖体5为密封状态，用于将本装置内部空间和自然界进行隔断作用，减少冷空气进入本装置内部，减少冷凝水的生成，达到减少冷凝水对磁钢821位移产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果。

本实施例的实施原理为：使用现有的螺栓，将螺栓穿过调距孔111将本装置固定在注气树上，根据注气树上固定点的位置，调整螺栓位于调距孔111上的位置，使活塞套管4底部与注气树所在平台面抵接，完成本装置的固定。在注气树工作时，活塞杆带动磁钢821随注气树的上下浮动并产生相对位移，电子表头2发出电流脉冲信号，通过波导管3传递给磁钢821，在电流脉冲和磁钢821磁场的相互作用下，在波导管3上产生一个扭应力波，扭应力波回传到电子表头2，电子表头2通过现有公式计算出磁钢821位置，以此来实现对注气树位移的实时监控；受外界环境以及注气树温度传递的影响，本装置内部会生成冷凝水，冷凝水通过滴水孔812和通孔7排出本装置内部，避免冷凝水再次凝结对活塞套管4造成滑动阻碍，达到减少冷凝水对磁钢821位移产生的影响，保证对注气树位移变化实时监测的效果。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抬升式磁致伸缩位移变送器，包括内部中空的磁致伸缩本体(1)，磁致伸缩本体(1)外壁固定设置有固定支架(11)，磁致伸缩本体(1)端部设置有电子表头(2)，其特征在于：所述磁致伸缩本体(1)内部固定设置有波导管(3)，波导管(3)沿磁致伸缩本体(1)长度设置，波导管(3)一端贯穿磁致伸缩本体(1)并与电子表头(2)固定连接，波导管(3)长度小于磁致伸缩本体(1)长度，波导管(3)外壁环套有活塞套管(4)，活塞套管(4)位于磁致伸缩本体(1)内部一端固定设置有磁钢(821)，活塞套管(4)另一端位于磁致伸缩本体(1)外部，活塞套管(4)沿波导管(3)长度方向滑动，磁致伸缩本体(1)远离电子表头(2)一端螺纹设置有平封盖体(5)，平封盖体(5)环套在活塞套管(4)外部并与活塞套管(4)外壁抵接；所述平封盖体(5)上固定设置有刮板(521)，刮板(521)环套在活塞套管(4)外壁并与活塞套管(4)外壁抵接，刮板(521)位于磁致伸缩本体(1)内部。

2.根据权利要求1所述的一种抬升式磁致伸缩位移变送器，其特征在于：所述刮板(521)远离平封盖体(5)一端倾斜设置，倾斜方向沿远离活塞套管(4)方向倾斜向下设置。

3.根据权利要求2所述的一种抬升式磁致伸缩位移变送器，其特征在于：所述活塞套管(4)包括主套管(41)和副套管(42)，主套管(41)和副套管(42)内径相同，副套管(42)外径小于主套管(41)外径，主套管(41)一端套嵌在波导管(3)外壁上，另一端与副套管(42)固定连接，副套管(42)远离主套管(41)一端与注气树所在平台抵接，刮板(521)环套在副套管(42)外壁上。

4.根据权利要求1所述的一种抬升式磁致伸缩位移变送器，其特征在于：所述平封盖体(5)上转动设置有密封盖(6)，密封盖(6)的转动轴线与波导管(3)的轴线平行，平封盖体(5)和密封盖(6)上均开设有通孔(7)。

5.根据权利要求4所述的一种抬升式磁致伸缩位移变送器，其特征在于：所述平封盖体(5)靠近密封盖(6)的侧壁上开设有环形T槽(62)，环形T槽(62)与平封盖体(5)内径圆心为同一圆心，密封盖(6)上固定设置有T形块(61)，T形块(61)与环形T槽(62)适配，T形块(61)在环形T槽(62)内滑动。

6.根据权利要求5所述的一种抬升式磁致伸缩位移变送器，其特征在于：所述平封盖体(5)包括竖直管(51)和水平环(52)，竖直管(51)螺纹环套在磁致伸缩本体(1)靠近活塞套管(4)一端的外壁上，密封盖(6)位于水平环(52)远离波导管(3)一侧，且密封盖(6)远离波导管(3)的侧面与密封盖(6)远离波导管(3)的侧面为同一平面，刮板(521)固定设置在水平环(52)靠近波导管(3)一侧。

7.根据权利要求1所述的一种抬升式磁致伸缩位移变送器，其特征在于：所述活塞套管(4)位于磁致伸缩本体(1)内部一端固定设置有磁性定位件(8)，磁性定位件(8)为环形并环套在波导管(3)外壁上，磁性定位件(8)远离活塞套管(4)一侧开设有容纳槽(82)和卡槽(81)，卡槽(81)、容纳槽(82)和磁性定位件(8)的圆心为同一圆心，卡槽(81)半径大于容纳槽(82)半径，磁钢(821)固定设置在容纳槽(82)内部，磁致伸缩本体(1)内部固定设置有弹簧(811)，弹簧(811)一端与磁致伸缩本体(1)内部靠近电子表头(2)一端内壁固定连接，弹簧(811)另一端卡嵌在卡槽(81)内。

8.根据权利要求7所述的一种抬升式磁致伸缩位移变送器，其特征在于：所述卡槽(81)靠近波导管(3)的槽壁向靠近波导管(3)处倾斜向上设置，并与波导管(3)外壁抵接。

9.根据权利要求8所述的一种抬升式磁致伸缩位移变送器，其特征在于：所述卡槽(81)槽底开设有滴水孔(812)。

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