CN215767209U - 一种配水用宽量程的磁电式流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配水用宽量程的磁电式流量计，包括：小流量传感器、流量计表头和大流量传感器；小流量传感器和大流量传感器依次顺序安装在被测量的配水管道上；流量计表头分别与小流量传感器、大流量传感器连接；测量时，流量计表头先读取小流量传感器对应端口的采集信号，转换为第一瞬时流量；当第一瞬时流量大于小流量传感器的量程上限时，切换读取大流量传感器对应端口的采集信号；通过该装置可以实现油田单井注水、洗井时，配水量从小流量到大流量的全程覆盖，同时减少成本。

Description

一种配水用宽量程的磁电式流量计

技术领域

本实用新型涉及流量测量仪表技术领域，特别涉及一种配水用宽量程的磁电式流量计。

背景技术

在油田注水领域，磁电式涡街流量计由于其结构简单、无可动部件、压力损失小、测量准确度较高、量程比较宽和便于安装维护等优点，广泛用于对油田配水间注水量及洗井水量进行计量；但是磁电式涡街流量计由流量传感器及表头组成，受限于稳定涡街产生特性要求。目前，虽然较为先进的磁电式涡街流量计的量程比可达20:1；但是，不同的注水井所对应的注水流量不同，部分注水井的注水流量有时很小，每小时不足1立方米；而需要洗井时则水流量可达每小时25方，故有相当一部分注水井仅靠一台流量计量程，不能兼顾小流量注水与大流量洗井的配水量测量范围；在实际应用中，为了扩大计量范围，通常会选择增加流量计，但是这种方法成本较大。

因此，如何扩大量程范围，减少使用成本，已经成为同行从业人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能解决上述技术问题的一种配水用宽量程的磁电式流量计，可以实现油田单井注水、洗井时，配水量从小流量到大流量的全程覆盖，同时减少成本。

本实用新型实施例提供了一种配水用宽量程的磁电式流量计，包括：

小流量传感器、流量计表头和大流量传感器；

其中，所述小流量传感器和大流量传感器依次顺序安装在被测量的配水管道上；所述流量计表头分别与所述小流量传感器、大流量传感器连接；

测量时，所述流量计表头先读取所述小流量传感器对应端口的采集信号，转换为第一瞬时流量；当所述第一瞬时流量大于所述小流量传感器的量程上限时，切换读取所述大流量传感器对应端口的采集信号。

进一步地，所述流量计表头将所述大流量传感器对应端口的采集信号转换为第二瞬时流量；当所述第二瞬时流量小于所述大流量传感器的量程下限时，切换读取所述小流量传感器对应端口的采集信号。

进一步地，所述小流量传感器的量程高端与所述大流量传感器的量程低端存在交叉重叠段。

进一步地，所述流量计表头包括主控MCU、LCD显示屏、供电设备和RS485收发器；

所述主控MCU分别与所述LCD显示屏、供电设备和RS485收发器连接；

所述供电设备分别与所述LCD显示屏和RS485收发器连接。

进一步地，所述主控MCU包括第一流量脉冲输入端口、第二流量脉冲输入端口和流量脉冲输出端口；

所述小流量传感器通过所述第一流量脉冲输入端口和所述主控MCU连接；

所述大流量传感器通过所述第二流量脉冲输入端口和所述主控MCU连接。

进一步地，所述供电设备包括可充电锂电池和根据实际需要而连接的外部直流电源连接端。

进一步地，所述流量计表头还包括功能按键；

所述功能按键与所述主控MCU连接，用于设置功能菜单的选择、对所述LCD显示屏上的内容进行查看，以及对流量计参数进行设定。

进一步地，还包括外部存储器；

所述外部存储器和所述主控MCU连接；

所述外部存储器为型号为EEPROM存储芯片24AA16。

进一步地，所述主控MCU为型号为MSP430F449IPZ的芯片。

进一步地，所述RS485收发器的型号为ADM2587。

和现有技术相比，本实用新型的有益效果为：可以实现油田单井注水、洗井时，配水量从小流量到大流量的全程覆盖，同时减少成本。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种配水用宽量程的磁电式流量计的磁电式流量计配置示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种配水用宽量程的磁电式流量计的电路方框图。

图3为本实用新型实施例提供的信号放大与整形电路图。

图4为本实用新型实施例提供的主控MCU芯片电路图。

图5为本实用新型实施例提供的RS485输出及LCD显示输出电路图。

图6为本实用新型实施例提供的电源电路图。

其中：1-小流量传感器；2-流量计表头；3-大流量传感器、4-配水管道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种配水用宽量程的磁电式流量计，参照图1所示，包括：小流量传感器1、流量计表头2、大流量传感器3；

其中，小流量传感器1和大流量传感器3依次顺序安装在被测量的配水管道4上；小流量传感器1和大流量传感器3均为磁电式涡街流量传感器。为了能够对配水管道4内水的瞬时流量进行精准测量，本实施例中对小流量传感器1配置有小流量测量管；对大流量传感器3配置有大流量测量管；其中大流量测量管与小流量测量管输出端后方的配水管道4连接，且连接部分的配水管道为均匀直管；在连接过程中需注意的是，测量管前后直段应有足够长度，且水的流向应保证水流充满测量管道，以便于精准测量；同时大流量测量管的口径与所述配水管道的口径相同；

流量计表头分别与小流量传感器、大流量传感器连接；大流量传感器3的量程下限大于0.3m³/h；大流量传感器3的量程上限超过预设现场最大配水流量；小流量传感器的量程高端与大流量传感器的量程低端存在交叉重叠段；比如，将小流量传感器1的量程设为0.3m³/h～5m³/h，满足一般注水流量范围及准确度要求；将大流量传感器3的量程设为1.5m³/h～30m³/h，满足洗井流量及准确度要求；

为了能够让流量计表头2可以根据配水管道4中瞬时流量的大小自动正确选择读取相应的流量传感器所连接的端口信号，本实施例设置在流量计开机时，流量计表头2先对小流量传感器1对应端口的采集信号进行读取，并转换为当前时刻配水管道4内水的瞬时流量；若该瞬时流量在小流量传感器1的量程范围内，则流量计表头2保持读取小流量传感器1对应端口；若该瞬时流量超过小流量传感器1的量程上限，则流量计表头2转为读取大流量传感器对应端口的采集信号，并转换为当前时刻配水管道4内水的瞬时流量；反之，在后续的测量过程中，若瞬时流量降到大流量传感器3的量程下限，则流量计表头2再次读取小流量传感器1对应端口；基于此可保证流量测量的连续性与准确性，且不用频繁切换。

参见附图2，图中为本实用新型实施例公开的一种配水用宽量程的磁电式流量计表头2的基本电路方框图，其主控MCU外围配置了2路流量脉冲信号输入、键盘、LCD显示屏、直流外电源供电及电池供电、流量脉冲输出与流量RS485信号输出基本功能模块电路，可满足一般的菜单选择、参数设置、现场流量显示、现场流量脉冲输出及远程监控网络通信功能要求。小流量传感器1和大流量传感器3分别将各自所采集到的水流量涡街信号，并通过各自的信号放大电路进行放大之后将处理后的信号分别通过第一流量脉冲输入端口、第二流量脉冲输入端口输入到流量计表头2内，经整形成矩形脉冲后，输入到主控MCU的计数器端口，计算出当前时刻的流量脉冲频率，从而获得当前时刻所述配水管道内水的瞬时流量。小流量传感器1和大流量传感器3尽管量程不同，但工作原理相同；参照图3所示，以小流量传感器1为例，其所采集的信号通过J1输入，经TLV23241放大与CD40106整形处理后，通过第一流量脉冲输入端口(图中标识号为1Q_TACLK)输送至主控MCU内；同样，大流量传感器3所采集的信号经放大与整形处理后，通过第二流量脉冲输入端口(1Q_TBCLK)输送至主控MCU内；该过程中可按照现场实际测量情况对信号放大电路中的部分选频放大电容量进行调整。

参见图4；本实施例所采用的主控MCU优选但不限于超低功耗、且具有40个段驱动引脚的LCD控制器的MSP430F449IPZ，其第一脉冲输入端口1Q_TACLK是原单一流量传感器流量计已设有的，第二脉冲输入端口1Q_TBCLK是利用主控MCU闲置的通用输入输出端口扩展而成。主控MCU根据从1Q_TACLK或1Q_TACLK读取到的脉冲信号得到涡街频率信号，选取各流量传感器信号通道对应的仪表系数，通过换算得到实际流量值，并通过积分得到累计流量；

参见图5，本实施例中所选用的LCD显示屏为型号为YB-SM61196-FF的液晶显示屏，可显示瞬时流量、累计流量、设置仪表系数等，该LCD显示屏可以根据所述显示内容需要进行定制；在具体工作过程中，主控MCU将计算后所得到的瞬时流量和累积流量直接输出至LCD液晶显示屏进行显示，也可在有外部供电时通过RS485收发器从上位机接收指令并输出实时瞬时流量及累计流量，还可以根据需要输出协议规定脉冲当量且与瞬时流量大小相对应的频率的脉冲信号，供现场调节流量用；本实施例中所选用的RS485收发器的型号为ADM2587，以实现RS485联网数据通信功能；

本实施例中的供电设备，包括内部供电和外部设备；参照图6所示，其中，内部供电采用3.6V可充电锂电池进行供电；外部供电采用18V～24V直流电源进行供电，经电源调整后可为全电路可提供VCC、3V及5V供电；内部供电设备工作时，显示屏可用于显示参数，通过功能按键可对流量计参数进行设置；外部供电设备工作时，主控MCU进行工作，并对外输出流量脉冲，在主控MCU的控制下，RS485收发器与外部通信，并按照预设脉冲当量对外输出与仪表所显示流量相对应的频率的矩形脉冲。

本实施例中，流量计表头还包括4个功能按键；该功能按键与主控MCU连接，用于对LCD显示屏上的内容进行查看，以及对流量计参数进行设定；为了保存大量实时流量数据及仪表设置参数，本实施例中还设置了外部存储器；该外部存储器和主控MCU连接，且选用外部串行EEPROM存储芯片24AA16。

对于上述所有实施例中所给出的主要元器件为优选型号，本领域技术人员可根据实际情况来选择主控MCU、RS485收发器以及外部存储器的型号。

本实用新型实施例提供了一种配水用宽量程的磁电式流量计，包括：小流量传感器、流量计表头和大流量传感器；具体使用过程中，只需在现有注水站单井管道中插入大量程流量传感器，并对原流量计表头电路板进行设计，便可将量程扩大几倍，量程覆盖注水与洗井全流量范围。显然，该流量计表头也可完全取代原流量计指示仪表，即只接一个小流量传感器1使用，而制造成本几乎不变。因此，大大扩展了磁电式流量计的适用范围。

虽然本实用新型已经以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本实用新型，对于本领域技术人员而言，在不脱离本实用新型之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，包括：小流量传感器、流量计表头和大流量传感器；

其中，所述小流量传感器和大流量传感器依次顺序安装在被测量的配水管道上；所述流量计表头分别与所述小流量传感器、大流量传感器连接；

测量时，所述流量计表头先读取所述小流量传感器对应端口的采集信号，转换为第一瞬时流量；当所述第一瞬时流量大于所述小流量传感器的量程上限时，切换读取所述大流量传感器对应端口的采集信号。

2.根据权利要求1所述的一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，所述流量计表头将所述大流量传感器对应端口的采集信号转换为第二瞬时流量；当所述第二瞬时流量小于所述大流量传感器的量程下限时，切换读取所述小流量传感器对应端口的采集信号。

3.根据权利要求1所述的一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，所述小流量传感器的量程高端与所述大流量传感器的量程低端存在交叉重叠段。

4.根据权利要求1所述的一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，所述流量计表头包括主控MCU、LCD显示屏、供电设备和RS485收发器；

所述主控MCU分别与所述LCD显示屏、供电设备和RS485收发器连接；

所述供电设备分别与所述LCD显示屏和RS485收发器连接。

5.根据权利要求4所述的一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，所述主控MCU包括第一流量脉冲输入端口、第二流量脉冲输入端口和流量脉冲输出端口；

所述小流量传感器通过所述第一流量脉冲输入端口和所述主控MCU连接；

所述大流量传感器通过所述第二流量脉冲输入端口和所述主控MCU连接。

6.根据权利要求4所述的一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，所述供电设备包括可充电锂电池和根据实际需要而连接的外部直流电源连接端。

7.根据权利要求4所述的一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，所述流量计表头还包括功能按键；

所述功能按键与所述主控MCU连接，用于设置功能菜单的选择、对所述LCD显示屏上的内容进行查看，以及对流量计参数进行设定。

8.根据权利要求4所述的一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，还包括外部存储器；

所述外部存储器和所述主控MCU连接；

所述外部存储器为型号为EEPROM存储芯片24AA16。

9.根据权利要求4所述的一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，所述主控MCU为型号为MSP430F449IPZ的芯片。

10.根据权利要求4所述的一种配水用宽量程的磁电式流量计，其特征在于，所述RS485收发器的型号为ADM2587。

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