CN211527705U - 一种压力采集电路、数字压力表及注聚泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力采集电路、数字压力表及注聚泵，涉及地面工程领域，一种压力采集电路，包括：压力检测电路（1）；所述压力检测电路（1）的输出端与控制器（2）的输入端连接，所述控制器（2）的输出端与第二显示屏（18）连接；所述压力检测电路（1），用于检测压力；所述控制器（2），用于计算在第一设定时间内所述压力的平均值以及将所述平均值发送到所述第二显示屏（18）；所述所述第二显示屏（18），用于显示所述平均值。以解决采样点压力波动较快，无法人工判断压力数值的问题。

Description

一种压力采集电路、数字压力表及注聚泵

技术领域

本实用新型涉及地面工程领域，具体说是一种压力采集电路、数字压力表及注聚泵。

背景技术

由于往复泵等设备结构原因，其出口压力存在规律或非规律性周期变化，而且变化频率极高。

常规的压力数据获取方式为安装机械式或数字式压力表。采用机械式压力表时，采样点压力波动较快，压力表指针处在频繁摆动状态，极易损坏压力表，且无法人工判断准确压力数值。

数字式压力表或压力传感器，一般采用压力即时采样同步显示的方式工作，区别是刷新的速率。在应用于压力波动较快的检测条件，同样存在显示或远传时压力值不稳定问题，数字随机跳动变化频繁，人工无法判读准确压力数据。在采集压力数据进入生产控制系统时，不断的差异数据可能导致系统调整频繁，降低装置稳定性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种压力采集电路、数字压力表及注聚泵，以解决机械式压力表采样点压力波动较快，压力表指针处在频繁摆动状态，极易损坏压力表，且无法人工判断准确压力数值，以及数字式压力表同样存在显示或远传时压力值不稳定问题，数字随机跳动变化频繁，人工无法判读准确压力数据的问题。

第一方面，本实用新型提供一种压力采集电路包括：

压力检测电路；

所述压力检测电路的输出端与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与第二显示屏连接；

所述压力检测电路，用于检测压力；

所述控制器，用于计算在第一设定时间内所述压力的平均值以及将所述平均值发送到所述第二显示屏；

所述所述第二显示屏，用于显示所述平均值。

优选地，所述压力检测电路，包括：压力传感器以及A/D转换器；

所述压力传感器的输出端通过所述A/D转换器与所述控制器的输入端连接；

所述压力传感器，用于检测压力模拟信号；

所述A/D转换器，用于将所述压力模拟信号转换为压力数字信号。

优选地，所述压力检测电路，还包括：放大器；

所述放大器的输入端与所述压力传感器的输出端连接，所述放大器的输出端与所述A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的输出端与所述控制器的输入端连接；

所述放大器，用于将所述压力模拟信号按照设定倍数进行放大。

优选地，所述压力检测电路为压力变送器；

所述压力变送器，用于将检测到的压力模拟信号按照设定倍数进行放大，以及将放大后的压力模拟信号转换为压力数字信号。

优选地，所述控制器，包括：计时器和运算器；

所述运算器的输入端发别与所述压力检测电路的输出端以及所述计时器的输出端连接，所述运算器的输出端与所述第二显示屏连接；

所述计时器，用于设置所述第一设定时间；

所述运算器，用于计算所述第一设定时间内的所述压力检测电路检测的压力的平均值。

优选地，所述控制器，还包括：存储器；

所述存储器与所述运算器连接，用于存储所述压力检测电路检测的压力以及所述平均值。

优选地，所述压力检测电路的输出端还与第一显示屏连接；所述第一显示屏，用于显示所述压力检测电路检测的压力；以及/或

所述控制器的输出端通过第二接口电路与第二显示屏连接；以及/或

所述控制器为单片机。

优选地，所述压力检测电路的输出端通过数据发送电路与第一显示屏连接；

所述数据发送电路，用于在第一设定时间的时间间隔内所述第一显示屏发送所述压力检测电路检测的压力。

优选地，所述数据发送电路与所述第一显示屏之间还具有第一接口电路。

第二方面，本实用新型提供一种数字压力表，包括：

如上述的压力采集电路。

第三方面，本实用新型提供一种注聚泵，包括：

如上述的数字压力表；

所述数字压力表，用于测量所述注聚泵的压力。

本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型提供一种压力采集电路、数字压力表及注聚泵，以解决采样点压力波动较快，无法人工判断压力数值的问题。

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一种压力采集电路的电路框图；

图2是本实用新型中的压力检测电路检测到的压力示意图；

图3是本实用新型的压力采集电路与SYK1数显压力表的压力值对比图。

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。

我们认为应采取单位时间多点采集时间点数据并求和平均的方式确定相对周期内的压力平均值，即相对压力值。此数值可做为波动压力的一种采集方式。

图1是本实用新型实施例一种压力采集电路的电路框图。如图1所示，一种压力平均值计算电路，包括：压力检测电路1；所述压力检测电路1的输出端与控制器2的输入端连接，所述控制器2的输出端与第二显示屏18连接；所述压力检测电路1，用于检测压力；所述控制器2，用于计算在第一设定时间内所述压力的平均值以及将所述平均值发送到所述第二显示屏18；所述所述第二显示屏18，用于显示所述平均值。以解决采样点压力波动较快，无法人工判断压力数值的问题。

图2是本实用新型中的压力检测电路检测到的压力示意图。如图2所示，所述压力检测电路1检测的压力为P1—Pn，Ks为变量常数，为数据采集频率，单位为次/秒；T1为检测周期常数，即每个数据采集段的总时长；P1—Pn为检测周期内的随机截取压力数值。

P相对值＝ΣP/(Ks·T1)，Σp＝(P1+P2+······+Pn)。

以附图2为例，对本计算方法进行说明：

预设值：T1＝3s；Ks＝3次/s；也就是说，第一设定时间为T0-T1的时间。Ks为所述压力检测电路1的采样频率，Ks＝3次/s为所述压力检测电路1每秒采集3次压力。

P1—P9测定值为：P1＝15.32；P2＝15.23；P3＝16.45；P4＝17.81；P5＝17.15；P6＝14.91；P7＝15.58；P8＝17.92；P9＝16.34；(小数点保留2位)。其中，测定值为所述压力检测电路1检测的压力。P1—P9为第一设定时间内的所述压力。

对第一设定时间内所述压力进行求和：

Σp＝P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9＝15.32+15.23+16.45+17.81+17.15+14.91+15.58+17.92+16.34＝146.71。

计算在第一设定时间内所述压力的平均值：

P相对值＝ΣP/(Ks·T1)＝146.71/3/(3*3)＝16.30(小数点保留2位)。其中，T1＝3；Ks＝3；

以上计算过程解释为波动范围在14.0—19.0之间的压力值，预设检测周期3秒，采样频率每秒3次；每周期采样9个，累计值为146.71，求得平均后的相对压力值为16.30。

在图1中，所述压力检测电路1，包括：压力传感器11以及A/D转换器13；所述压力传感器11的输出端通过所述A/D转换器13与所述控制器2的输入端连接；所述压力传感器11，用于检测压力模拟信号；所述A/D转换器13，用于将所述压力模拟信号转换为压力数字信号。

其中，A/D转换器13实质上为A/D转换电路，将所述压力模拟信号转换为压力数字信号。这样控制器2才可以计算在第一设定时间内所述压力的平均值。

在图1中，所述压力检测电路1，还包括：放大器12；所述放大器12的输入端与所述压力传感器11的输出端连接，所述放大器12的输出端与所述A/D转换器13的输入端连接，所述A/D转换器13的输出端与所述控制器2的输入端连接；所述放大器12，用于将所述压力模拟信号按照设定倍数进行放大。

其中，放大器12实质上为放大电路，可选择最为常用的运算放大器。

在图1中，所述压力检测电路1还可为压力变送器；所述压力变送器，用于将检测到的压力模拟信号按照设定倍数进行放大，以及将放大后的压力模拟信号转换为压力数字信号。

在图1中，所述控制器2，包括：计时器21和运算器22；所述运算器22的输入端发别与所述压力检测电路1的输出端以及所述计时器21的输出端连接，所述运算器22的输出端与所述第二显示屏18连接；所述计时器21，用于设置所述第一设定时间；所述运算器22，用于计算所述第一设定时间内的所述压力检测电路1检测的压力的平均值。

在本实用新型的实施例中，所述计时器21设置所述第一设定时间为图2中T0-T1的时间。

在本实用新型的实施例中，所述运算器22，用于计算所述第一设定时间内的所述压力检测电路1检测的压力的平均值。

对第一设定时间内所述压力进行求和：

Σp＝P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9＝15.32+15.23+16.45+17.81+17.15+14.91+15.58+17.92+16.34＝146.71。

计算在第一设定时间内所述压力的平均值：

P相对值＝ΣP/(Ks·T1)＝146.71/3/(3*3)＝16.30(小数点保留2位)。其中，T1＝3；Ks＝3；

在图1中，所述控制器2，还包括：存储器23；所述存储器23与所述运算器22连接，用于存储所述压力检测电路1检测的压力以及所述平均值。

在本实用新型的实施例中，存储器23可选择SRAM存储器或EPRM存储器。

在图1中，所述压力检测电路1的输出端还与第一显示屏16连接；所述第一显示屏16，用于显示所述压力检测电路1检测的压力。具体地说，所述第一显示屏16显示的所述压力为图2中的P1—Pn。

在图1中，所述控制器2的输出端通过第二接口电路17与第二显示屏18连接。

在本实用新型的实施例中，第二接口电路17可以为串口电路或者USB接口电路。

在图1中，所述控制器2为单片机。

在本实用新型的实施例中，所述控制器2优先择选单片机，如10F08XE芯片。

在图1中，所述压力检测电路1的输出端通过数据发送电路14与第一显示屏16连接；所述数据发送电路14，用于在第一设定时间的时间间隔内所述第一显示屏16发送所述压力检测电路1检测的压力。结合图2，第一设定时间为P1与P2之间的间隔时间。

在图1中，所述数据发送电路14与所述第一显示屏16之间还具有第一接口电路15。

在本实用新型的实施例中，第一接口电路15可以为串口电路或者USB接口电路。

本实用新型还提出了一种数字压力表，包括：如上述的压力平均值计算电路。

在本实用新型的实施例中，第一显示屏16和第二显示屏18可以选择LCM显示屏。

本实用新型还提出了一种注聚泵，包括：如上述的数字压力表；所述数字压力表，用于测量所述注聚泵的压力。

结合图1，对本实用新型的工作原理再次详细说明：

被测压力加载在压力传感器11上，压力传感器11产生4-20ma压力变送信号(压力模拟信号)，压力模拟信号经过数据发送电路14产生1次/s刷新的随机压力值，通过第一接口电路15发送至第一显示屏16实时显示压力数值，此部分为常规的数字压力表工作电路结构。新增的相对值计算电路结构在压力传感器11的输出端提取4-20ma的压力模拟信号，通过放大器12、A/D转换器13得到压力数字信号，将压力数字信号送至运算器22(CPU或者单片机)中，压力数字信号交由存储器23连续存储(SRAM或EPRM存储器)，运算器22结合计时器21的累时功能进行连续求和与平均计算，通过预设计算周期(第一设定时间)获得的平均值即时输出在第二显示屏18，同时SRAM和EPRM存储器内的数据清除，进入下一采集周期运算工作。

在本实用新型中，相对压力值(平均值)的概念是通过获取单位时间多点压力数据进行累加求和并平均得到的数值，其数值做为压力频繁波动条件，尤其是往复泵出口使用，具有替补空白的实际意义。

在某队2#注入站安装了1套数据试验设备，利用本实用新型，匹配25Mpa扩散硅的压力变送器11，用于现场安装。在同一注聚泵的出口通过三通分别连接在用的SYK1数显压力表(温州瑞基测控)和我们的相对值表，做参数对比试验，以上表格为手工记录3分钟的同步数据；(两种表都5S刷新数据，不同的是SYK1显示为5S间隔瞬时采样值)。我们将相对值表工作设置为4次/S和每5S为1个计算周期，获取了和SYK1相同的对比条件，详见图3。图3是本实用新型的压力采集电路与SYK1数显压力表的压力值对比图。SYK1数显表瞬时值波动范围最高达9.11％；由此可知注入站柱塞泵压数据采集误差大的原因。而本实用新型所获取的5S示值波动范围为0.034％；

结合图3，并具体详见表1。在表1中，相对值计算数为平均值，常规表测量数据为SYK1数显压力表的压力值。

本实用新型可以现场采集不稳定压力值，也别是现场采集波动的泵出口压力。可解决数据确认问题，在工业过程控制及数据采集等领域具有极高的应用价值。

本实用新型是解决当前注聚泵泵压采集的有效措施，目前已在第四采油厂部分注入站应用近100套，对注聚、三元体系的管理有重要的作用，在工业过程控制及数据采集等领域具有极高的应用价值。该技术已经获得油田公司重大技术革新二等奖。

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)

1.一种压力采集电路，其特征在于，包括：

压力检测电路（1）；

所述压力检测电路（1）的输出端与控制器（2）的输入端连接，所述控制器（2）的输出端与第二显示屏（18）连接；

所述压力检测电路（1），用于检测压力；

所述控制器（2），用于计算在第一设定时间内所述压力的平均值以及将所述平均值发送到所述第二显示屏（18）；

所述第二显示屏（18），用于显示所述平均值；

其中，所述控制器（2），包括：存储器（23）；

所述存储器（23），用于存储所述压力检测电路（1）检测的压力以及所述平均值。

2.根据权利要求1所述的压力采集电路，其特征在于：

所述压力检测电路（1），包括：压力传感器（11）以及A/D转换器（13）；

所述压力传感器（11）的输出端通过所述A/D转换器（13）与所述控制器（2）的输入端连接；

所述压力传感器（11），用于检测压力模拟信号；

所述A/D转换器（13），用于将所述压力模拟信号转换为压力数字信号。

3.根据权利要求2所述的压力采集电路，其特征在于：

所述压力检测电路（1），还包括：放大器（12）；

所述放大器（12）的输入端与所述压力传感器（11）的输出端连接，所述放大器（12）的输出端与所述A/D转换器（13）的输入端连接，所述A/D转换器（13）的输出端与所述控制器（2）的输入端连接；

所述放大器（12），用于将所述压力模拟信号按照设定倍数进行放大。

4.根据权利要求1所述的压力采集电路，其特征在于：

所述压力检测电路（1）为压力变送器；

所述压力变送器，用于将检测到的压力模拟信号按照设定倍数进行放大，以及将放大后的压力模拟信号转换为压力数字信号。

5.根据权利要求1-4任一项所述的压力采集电路，其特征在于：

所述控制器（2），还包括：计时器（21）和运算器（22）；

所述运算器（22）的输入端发别与所述压力检测电路（1）的输出端以及所述计时器（21）的输出端连接，所述运算器（22）的输出端与所述第二显示屏（18）连接；

所述计时器（21），用于设置所述第一设定时间；

所述运算器（22），用于计算所述第一设定时间内的所述压力检测电路（1）检测的压力的平均值。

6.根据权利要求1-4任一项所述的压力采集电路，其特征在于：

所述压力检测电路（1）的输出端还与第一显示屏（16）连接；所述第一显示屏（16），用于显示所述压力检测电路（1）检测的压力；以及/或

所述控制器（2）的输出端通过第二接口电路（17）与第二显示屏（18）连接；以及/或

所述控制器（2）为单片机。

7.根据权利要求6所述的压力采集电路，其特征在于：

所述压力检测电路（1）的输出端通过数据发送电路（14）与第一显示屏（16）连接；

所述数据发送电路（14），用于在第一设定时间的时间间隔内所述第一显示屏（16）发送所述压力检测电路（1）检测的压力。

8.一种数字压力表，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的压力采集电路。

9.一种注聚泵，其特征在于，包括：

如权利要求8所述的数字压力表；

所述数字压力表，用于测量所述注聚泵的压力。

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