CN210533450U - 一种涡轮信号采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种涡轮信号采集装置，其中包括：涡轮舱和电路舱，涡轮舱内具有涡轮流道，涡轮流道的一端为出液口，涡轮舱的另一端与电路舱通过螺纹连接，涡轮流道的任意一侧具有进液口。涡轮流道内安装有涡轮轴，涡轮轴另一端安装有磁钢，电路舱内安装有流量传感器，用于检测所述磁场变化，并将所述磁场变化转换为流量信号。进液口的流体推动所述涡轮转动，涡轮带动磁钢转动，所述磁钢，用于产生磁场变化。以解决油田及其它行业测试中低排量的流量测量困难的问题，使得1m3/d以下的流量能够得到检测，并减少涡轮磁钢被沾污及砂卡的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及油田测试仪器领域，具体说是一种涡轮信号采集装置。
背景技术
目前油田测试仪器中，多使用涡轮进行流量测量，在涡轮轴上固定有1－2个磁钢，在磁钢旁安装1个霍尔传感器用于检测磁场变化。当仪器周围有流体流动，并推动涡轮转动时，涡轮轴旁的磁场会发生变化，霍尔传感器会检测到变化，并将变化的电信号输送到计算机端进行计量。为获取低排量的流量值，需要将涡轮缩小，以增加流速值，由于目前的涡轮传感器在设计上存在问题，霍尔元件布置在涡轮流道内部，占用了较大的半径，使得涡轮直径难以缩小到14mm以下，使得1m3/d以下的流量检测很困难，霍尔元件及连接线暴露在仪器外，仅使用环氧树脂进行密封，无法在高压及腐蚀性环境使用，可靠性较差，磁钢安装在涡轮轴上，在流道内部容易吸附铁磁性物质及油砂，容易造成涡轮沾污及砂卡，导致涡轮无法转动。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种涡轮信号采集装置，以解决因霍尔元件布置在涡轮流道内部，使涡轮直径难以缩小到14mm以下，占用了较大的半径，这样导致1m3/d以下的流量检测困难的问题。
第一方面，本实用新型提供种一种涡轮信号采集装置，其特征在于，包括：
涡轮舱和电路舱；
所述涡轮舱内具有涡轮流道，所述涡轮流道的一端为出液口，所述涡轮舱的另一端与电路舱通过螺纹连接；
所述涡轮流道的任意一侧具有进液口；
所述涡轮流道内安装有涡轮轴；
所述涡轮轴靠近电路舱的一端安装有磁钢；
所述进液口的流体推动所述涡轮轴转动，涡轮轴带动磁钢转动，所述磁钢，用于产生磁场变化；
所述电路舱内安装有流量传感器和单片机；所述流量传感器用于检测所述磁场变化，并将所述磁场变化转换为流量信号，所述单片机用于储存流量信号。
优选地，所述涡轮轴的外侧设有涡轮叶片；
所述涡轮叶片与所述涡轮流道的内侧具有间隙。
优选地，所述涡轮轴的一端通过第一安装机构与电路舱连接；
所述涡轮轴的另一端通过第二安装机构固定在涡轮流道内。
优选地，所述第一安装机构，包括：第一轴承座和第一轴承；
所述第一轴承座内设置有第一轴承，所述第一轴承与所述涡轮轴的一端连接。
优选地，所述第一轴承，包括：平面轴承、环形轴承和第一轴承压帽；
所述平面轴承放置在第一轴承座内部，环形轴承放置在平面轴承一侧；
所述第一轴承压帽安装在环形轴承一侧，用于固定平面轴承和环形轴承。
优选地，所述第二安装机构，包括：第二轴承座和第二轴承；
所述第二轴承座内设置有第二轴承，所述第二轴承与所述涡轮轴的另一端连接。
优选地，所述第二轴承，包括：平面轴承、环形轴承和第一轴承压帽；
所述平面轴承放置在第二轴承座内部，环形轴承放置在平面轴承一侧；
所述第一轴承压帽安装在环形轴承一侧，用于固定平面轴承和环形轴承。
优选地，所述涡轮轴的两端分别具有第一涡轮轴尖和第二涡轮轴尖；
所述第一涡轮轴尖和所述第二涡轮轴尖为所述涡轮轴的尖端，所述第一涡轮轴尖和所述第二涡轮轴尖分别与所述第一安装机构和所述第二安装机构连接。
优选地，所述进液口为与水平方向的夹角为30°-60°的倾斜流道。
为解决油田测试中低启动排量的流量测量困难的问题，使用本实用新型可以大幅缩小涡轮直径，使涡轮直径可以缩小到14mm以下，从而降低启动排量，并且改进了流道设计，使磁钢位于非流动区，避免了磁钢沾污及砂卡。同时设计了内置的流量传感器，提高了仪器耐压防腐能力，实现了1m3/d以下的流量检测，可靠性比目前常用的测井涡轮结构有很大提高。
附图说明
通过以下参考附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：
图1是本实用新型实施例涡轮信号采集装置的剖面示意图；
图1中，1-电路舱，2-流量传感器，3-第一轴承座，4-平面轴承，5-环形轴承，6-第一轴承压帽，7-第一涡轮轴尖，8-磁钢，9- 进液口，10-涡轮流道，11-涡轮轴，12-涡轮叶片，13-涡轮舱，14- 出液口，17-第二涡轮轴尖，18-第二轴承座。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是值得说明的是，本实用新型并不限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本实用新型。
此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本实用新型的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
图1是本实用新型实施例涡轮信号采集装置的示意图。如图1 所示，涡轮信号采集装置，包括：涡轮舱13和电路舱1。
涡轮舱13内具有涡轮流道10，涡轮流道10的一端为出液口 14，涡轮舱13的另一端与电路舱1通过螺纹连接，连接处为全封闭结构。全封闭的结构可以防止流体进入电路舱1，防止电路舱1外部高压及腐蚀环境损坏流量传感器2的元器件。电路舱1外壳材质使用钛合金或非铁磁性材料，使壳体能够有效传导磁信号。
涡轮流道10的任意一侧具有进液口9，进液口9为与水平方向的夹角为30°-60°的倾斜流道，可以减少流体从仪器外进入中心流道的阻力。
涡轮流道10内安装有涡轮轴11。涡轮轴11靠近电路舱1的一端安装有磁钢8，磁钢8在涡轮轴上对称安装有2块，磁钢8与流量传感器2的距离应当小于10mm，以保证磁场信号变化能够被流量传感器2有效检测到。
进液口9的流体推动所述涡轮轴11转动，涡轮轴11带动磁钢 8转动。磁钢8，用于产生磁场变化。
电路舱1内安装有流量传感器2和单片机；流量传感器(2)用于检测所述磁场变化，并将所述磁场变化转换为流量信号，所述单片机用于储存流量信号。流量传感器2可以选择霍尔传感器，当涡轮轴11旁的磁场发生变化时，霍尔传感器会检测到变化，并将变化的电信号输送到单片机，由单片机进行储存并传输到计算机端进行计量，从而计算出流体的流量。
在图1中，涡轮轴11的外侧设有涡轮叶片12，涡轮叶片12与涡轮流道10的内侧具有间隙。
涡轮轴11的一端通过第一安装机构与电路舱1连接，涡轮轴11的另一端通过第二安装机构固定在涡轮流道10内。
第一安装机构，包括：第一轴承座3和第一轴承，第一轴承座 3内设置有第一轴承，第一轴承与涡轮轴11的一端连接。
第一轴承，包括：平面轴承4、环形轴承5和第一轴承压帽6。平面轴承4放置在第一轴承座3内部，环形轴承5放置在平面轴承 4一侧，第一轴承压帽6安装在环形轴承5一侧，用于固定平面轴承4和环形轴承5。
第二安装机构，包括：第二轴承座18和第二轴承，第二轴承座 18内设置有第二轴承，第二轴承与涡轮轴11的另一端连接。
第二轴承，包括：平面轴承4、环形轴承5和第一轴承压帽6。平面轴承4放置在第二轴承座18内部，环形轴承5放置在平面轴承4一侧，第一轴承压帽6安装在环形轴承5一侧，用于固定平面轴承4和环形轴承5。
在图1中，涡轮轴11的两端分别具有第一涡轮轴尖7和第二涡轮轴尖17。第一涡轮轴尖7和第二涡轮轴尖17为涡轮轴11的尖端，第一涡轮轴尖7和第二涡轮轴尖17分别与第一安装机构和第二安装机构连接，连接方式为将第一涡轮轴尖7和第二涡轮轴尖17分别插入第一轴承和第二轴承内部，支撑在平面轴承4上，环形轴承 5用于扶正。
在检测时，流体从进液口9进入涡轮流道10，流经涡轮轴11 和涡轮叶片12，绕过第二轴承座18，第二轴承座18四周设有通路，流体再从出液口14流出。在此过程中，流体会带动涡轮叶片 12产生转动，从而带动涡轮轴11与磁钢8一起转动。磁钢8在转动时会使磁信号会随之发生变化，流量传感器2可以检测到磁信号呈正弦波高低变化，转换成正弦波电压输出，并传输到单片机，单片机对正弦波电压进行检测、计数，即获取涡轮叶片12的转速，可以得到涡轮叶片12的转速与流经涡轮叶片12的流体流量的关系，单片机对测得的转速进行定时的存储并可传输至计算机端进行计量。
由于本装置将流量传感器2设置在电路舱1内部，不占用涡轮舱13的空间，使得涡轮的直径可以缩小到14mm以下，使用小直径的涡轮能够实现对1m3/d以下的流量的检测。
油田在开发当中，部分低渗透油井使用注CO2进行驱油，在注入井井下进行CO2分段流量测量时，由于注入量比较低，仅为 1m3/d，并且CO2在井下处于高温高压、超临界状态，密度接近水，而粘度接近空气，传统的测试仪器无论是耐压，还是启动排量上都无法满足测试要求，因此利用本发明提供的设计，可以制作出一套能满足超临界状态下低流量的CO2测试装置，使用小直径的流道来提高集流段的CO2流速，保证低流量下的涡轮能够稳定转动，使电路能够准确检测出CO2的分段注入量。
在其它行业使用涡轮进行低流量流体检测时，也可以使用这种方式进行检测。
以上所述实施例仅为表达本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种涡轮信号采集装置，其特征在于，包括：
涡轮舱（13）和电路舱（1）；
所述涡轮舱（13）内具有涡轮流道（10），所述涡轮流道（10）的一端为出液口（14），所述涡轮舱（13）的另一端与电路舱（1）通过螺纹连接；
所述涡轮流道（10）的任意一侧具有进液口（9）；
所述涡轮流道（10）内安装有涡轮轴（11）；
所述涡轮轴（11）靠近电路舱（1）的一端安装有磁钢（8）；
所述进液口（9）的流体推动所述涡轮轴（11）转动，涡轮轴（11）带动磁钢（8）转动，所述磁钢（8），用于产生磁场变化；
所述电路舱（1）内安装有流量传感器（2）和单片机；所述流量传感器（2）用于检测所述磁场变化，并将所述磁场变化转换为流量信号，所述单片机用于储存流量信号。
2.根据权利要求1所述的涡轮信号采集装置，其特征在于：
所述涡轮轴（11）的外侧设有涡轮叶片（12）；
所述涡轮叶片（12）与所述涡轮流道（10）的内侧具有间隙。
3.根据权利要求2所述的涡轮信号采集装置，其特征在于：
所述涡轮轴（11）的一端通过第一安装机构与电路舱（1）连接；
所述涡轮轴（11）的另一端通过第二安装机构固定在涡轮流道（10）内。
4.根据权利要求3所述的涡轮信号采集装置，其特征在于：
所述第一安装机构，包括：第一轴承座（3）和第一轴承；
所述第一轴承座（3）内设置有第一轴承，所述第一轴承与所述涡轮轴（11）的一端连接。
5.根据权利要求4所述的涡轮信号采集装置，其特征在于：
所述第一轴承，包括：平面轴承（4）、环形轴承（5）和第一轴承压帽（6）；
所述平面轴承（4）放置在第一轴承座（3）内部，环形轴承（5）放置在平面轴承（4）一侧；
所述第一轴承压帽（6）安装在环形轴承（5）一侧，用于固定平面轴承（4）和环形轴承（5）。
6.根据权利要求5所述的涡轮信号采集装置，其特征在于：
所述第二安装机构，包括：第二轴承座（18）和第二轴承；
所述第二轴承座（18）内设置有第二轴承，所述第二轴承与所述涡轮轴（11）的另一端连接。
7.根据权利要求6所述的涡轮信号采集装置，其特征在于：
所述第二轴承，包括：平面轴承（4）、环形轴承（5）和第一轴承压帽（6）；
所述平面轴承（4）放置在第二轴承座（18）内部，环形轴承（5）放置在平面轴承（4）一侧;
所述第一轴承压帽（6）安装在环形轴承（5）一侧，用于固定平面轴承（4）和环形轴承（5）。
8.根据权利要求3-7任一项所述的涡轮信号采集装置，其特征在于：
所述涡轮轴（11）的两端分别具有第一涡轮轴尖（7）和第二涡轮轴尖（17）；
所述第一涡轮轴尖（7）和所述第二涡轮轴尖（17）为所述涡轮轴（11）的尖端，所述第一涡轮轴尖（7）和所述第二涡轮轴尖（17）分别与所述第一安装机构和所述第二安装机构连接。
9.根据权利要求8所述的涡轮信号采集装置，其特征在于：
所述进液口（9）为与水平方向的夹角为30°-60°的倾斜流道。
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|---|---|---|---|---|
| CN113967426A (zh) * | 2020-07-24 | 2022-01-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 可视化二氧化碳压裂混砂装置及方法 |
| CN116255137A (zh) * | 2023-02-27 | 2023-06-13 | 长江三峡勘测研究院有限公司（武汉） | 一种存储式钻孔压水试验压力、流量原位测试系统及方法 |
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