CN219015377U - 一种温差补偿式差压流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温差补偿式差压流量计，包括数据处理模块、流量测量模块和温差补偿模块；流量测量模块包括插入油气输送管道内的节流筒，节流筒包括截断油气的等径筒体、活塞和与活塞连接的位移传感器，等径筒体上设置有进口和出口，油气由进口进入等径筒体并推动活塞后由出口排出，沿油气输送管道继续向前输送；温差补偿模块包括插入油气输送管道内第一温度传感器与第二温度传感器；沿油气输送方向，第一温度传感器和第二温度传感器分别设置在节流筒的迎流侧和背流侧；本实用新型的温差补偿式差压流量计，依据气体经过输送管道内的截流件被压缩时，气体温度发生变化的关系，测量出输送管道内液体的流量，测量精度高。

Description

一种温差补偿式差压流量计

技术领域

本实用新型属于原油测定技术领域，更具体的说涉及一种温差补偿式差压流量计。

背景技术

流量测量在石油工业中普遍使用，基本每一输送管道上均会安装流量计，甚至在同一管道上会安装多个流量计。现有技术中，依据流量测量的原理，流量计中多采用截流件，即依据流经截流件的前后液体压力变化(压差)计算出流量。在石油开采时，与原油一起由油井中输出的还有气体，在原油输送管道内，会出现气液分层问题，及下部为油液上部为气体的状态，这样在对原油输送管道内原油流量进行测量时，因气体的存在，会使得油液流量测量不准，同时气体经过截流件时，气体会被压缩，这样进一步的增加了油气同步输送管道中液体流量测量的难度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种温差补偿式差压流量计，依据气体经过输送管道内的截流件被压缩时，气体温度发生变化的关系，测量出输送管道内液体的流量，测量精度高，不受温度和气体影响。

本实用新型技术方案一种温差补偿式差压流量计，包括数据处理模块和与所述数据处理模块连接的流量测量模块和温差补偿模块；

所述流量测量模块包括插入油气输送管道内的节流筒，所述节流筒包括截断油气的等径筒体、置于所述等径筒体内的活塞和与所述活塞连接的位移传感器，所述等径筒体上设置有进口和出口，油气由所述进口进入所述等径筒体并推动所述活塞后由所述出口排出，沿油气输送管道继续向前输送；

所述温差补偿模块包括插入油气输送管道内第一温度传感器与第二温度传感器；沿油气输送方向，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别设置在所述节流筒的迎流侧和背流侧；

所述位移传感器、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均与所述数据处理模块信号连接。

优选的，所述活塞置于所述等径筒体内中部位置，所述进口和所述出口分别设置在所述活塞处于原始位置时的前端和后端。

优选的，所述活塞的后端设置有复位弹簧。

优选的，所述节流筒为圆柱筒。

优选的，所述节流筒轴线有所述油气输送管道轴线垂直。

优选的，所述油气输送管道水平设置，所述节流筒竖直设置。

优选的，温差补偿式差压流量计还包括表头，所述数据处理模块置于所述表头内，所述表头上外置有与所述数据处理模块连接的显示屏。

本实用新型技术方案一种温差补偿式差压流量计的有益效果是：通过活塞和位移传感器，获得推动活塞的气体和油液的高度，然后依据气体经过节流筒时被压缩，而温度随之变化，获得推动活塞的气体的高度，即可计算出推动活塞的油液的高度，从而计算出此时的油液流量。本测量装置在测量时，充分考虑到了油液中气体存在的问题，同时也考虑到气体随温度变化以及气体经过节流筒时体积变化，通过温度补偿，获得准确的气体量，从而获得管道中输送的油液的流量。

附图说明

图1为本实用新型技术方案一种温差补偿式差压流量计的结构简图。

图2为本实用新型技术方案一种温差补偿式差压流量计的结构示意图。

图3为本实用新型技术方案一种温差补偿式差压流量计在进行流量测量时工作状态示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合具体实施例和说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

如图1和图2所示，本实用新型技术方案一种温差补偿式差压流量计，包括数据处理模块和与数据处理模块连接的流量测量模块和温差补偿模块。流量测量模块包括插入油气输送管道1内的节流筒2，节流筒2包括截断油气的等径筒体、置于等径筒体内的活塞3和与活塞3连接的位移传感器6。活塞3上连接有活塞杆4，位移传感器6与活塞杆4连接，测量活塞移动距离。

等径筒体上设置有进口11和出口12，油气由进口11进入等径筒体并推动活塞3后由出口12排出，沿油气输送管道1继续向前输送。无流量通过时，活塞推出，阻断进口11和出口12，在有气液经过时，气液由进口11进入等径筒体，推动活塞3，使得进口和出口连通，使得进入等径筒体内的油液由出口排出，然后被油气输送管道继续向前输送，在油气经过活塞位置时，实现对油气的流量进行测量。

温差补偿模块包括插入油气输送管道1内第一温度传感器7与第二温度传感器8；沿油气输送方向，第一温度传感器7和第二温度传感器8分别设置在节流筒1的迎流侧和背流侧。

位移传感器6、第一温度传感器7和第二温度传感器8均与数据处理模块信号连接。

在石油开采中，由油井中输出的油液中包含有大量气体，在油气输送管道1内输送时，气体和油液分层，气体在油液上方进行输送。在油液输送中，需要实时或频繁的对油气输送管道1内输送的油液流量进行监测和测量，但是因油液上方具有一层气体，而现有技术中的流量计，大部分为压差流量计，这样油液上层的气体对油液流量测量精度，就会造成较大的影响，进而对石油开采科学管理带来困难。

本方案中，依据气体经过截流件时会被压缩，同时气体温度发生变化，即可依据油气输送管道1内气体经过节流筒2时温度的变化量获得油气输送管道1内经过节流筒的气体量。计算方法为：

依据理想气体状态方程：PV＝nRT，其中，P为压强，V气体体积，n气体的物质的量，R摩尔气体常量，T气体温度。

则经过节流筒的油气输送管道1内的气体体积V_气为：

其中，ΔT为气体经过节流筒前后的温度变化量，由第一温度传感器7和第二温度传感器8分别测得的问题之差获得，ΔP为经过节流筒前后的气体压强变化量，气体经过节流筒位置，推动活塞运动，同时被活塞反向作用力进行压缩，压强变化。

经过在实验室中常温常压环境下大量实验测得，气体经过节流筒前后的压差ΔP，与节流筒上气液通过位置的截面面积(即出口12因活塞移动打开的实时面积)呈反比，假设实验室获得的反比系数为K₁，假设本技术方案中的节流筒上气液通过位置的截面面积为S，则有：ΔP＝K₁S。

由于油气输送管道1内的气体和油液同时推动活塞，活塞得以移动，假设活塞移动距离为ΔH，由位移传感器获得。节流筒上气液通过位置的截面面积S(因活塞移动打开的出口12的实时面积S)与活塞被推动的距离ΔH有关，有S＝ΔHL，其中L为出口12的在垂直于活塞移动方向和气液输送方向上的长度，长度L在节流筒进行加工时即确定，为已知确定值。

同时，经过在实验室中常温常压环境下大量实验测得，气体经过节流筒推动活塞运动，活塞被推动移动的位移和气体的体积呈正比关系，活塞被推动移动的位移也即推动活塞移动的气体的高度，假设正比关系系数为K₂，则有：V_气＝K₂ΔH_气，其中ΔH_气经过活塞位置推动活塞移动的气体的高度。

则有：

即

即

由于油气输送管道1内的气体和油液同时推动活塞，活塞得以移动，假设活塞移动距离为ΔH，由位移传感器获得，假设推动活塞移动的油液高度为ΔH_油，

则有：ΔH＝ΔH_气+ΔH_油，

所以有：

同时，经过在实验室中常温常压环境下大量实验测得，液体经过节流筒推动活塞运动，活塞被推动移动的位移和液体的流量Q成正比关系，假设正比关系系数为K₃，则经过节流筒位置的油液流量Q的计算公式为：

由此可见，通过节流筒、活塞、位移传感器、第一温度传感器和第二温度传感器即可获得油气输送管道1内输送的油液的流量，测量结构充分考虑到了随油液一起输送的气体对流量侧量的影响，测量精度精准，且测量方式简单，结构简单，同时计算算法较为简单，硬件和软件算法成本均低。

本技术方案中，数据处理模块需要对位移传感器和一温度传感器与第二温度传感器测得的数据进行处理，还需要在数据处理模块内标定节流筒的横截面面积以及经过节流筒的气体体积变化系数K₂、压强变化系数K₁和流量系数K₃，然后通过算法对这些数据进行处理和运算，最后获得经过节流筒位置的油液流量Q，也即油气输送管道1内输送的油液流量。本技术方案中的数据处理模块虽涉及运算和算法，但是有上述计算过程分析可知，这是最简单最基础的线性算法，对本领域软件开发人员来说，不存在技术障碍。

本技术方案中流量计，能够是实现对低液位的油液流量的测量，能够多高液位的油液流量的测量，适用性好，量程大。

本技术方案中，为便于进口11和出口12在节流筒2上的设置，将活塞3置于等径筒体内中部位置，进口11和出口12分别设置在活塞3处于原始位置时的前端和后端，如图1所示。

在活塞3的后端设置有复位弹簧5。复位弹簧5实现在无气体和油液经过时实现活塞3的复位，同时也在气体或油液流量降低时，实现活塞的及时复位。同时复位弹簧给于活塞一定的压力，使得活塞对经过油气输送管道1内气体进行一定的压缩，使得经过节流筒位置的气体温度明显变化，更精准的测量出油气输送管道内的气体量，提高油液流量测量精度。

节流筒为圆柱筒，圆柱筒的设置，便于与油气输送管道密封，实现对油气输送管道内流体进行截断。同时，圆柱筒的设置，流体经过时，不会出现局部涡流问题，油液和气体流动平稳，使得测得的流量精度高。

为了便于节流筒的设置，节流筒轴线有油气输送管道轴线垂直。油气输送管道水平设置，节流筒竖直设置，安装方便。

温差补偿式差压流量计还包括表头，数据处理模块置于表头内，表头上外置有与数据处理模块连接的显示屏。设置显示屏，能够直接读取管道内的油液流量。实际应用时，数据处理模块可采用MSP430单片机。

本实用新型技术方案在上面结合实施例及附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种温差补偿式差压流量计，其特征在于，包括数据处理模块和与所述数据处理模块连接的流量测量模块和温差补偿模块；

所述流量测量模块包括插入油气输送管道内的节流筒，所述节流筒包括截断油气的等径筒体、置于所述等径筒体内的活塞和与所述活塞连接的位移传感器，所述等径筒体上设置有进口和出口，油气由所述进口进入所述等径筒体并推动所述活塞后由所述出口排出，沿油气输送管道继续向前输送；

所述温差补偿模块包括插入油气输送管道内第一温度传感器与第二温度传感器；沿油气输送方向，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别设置在所述节流筒的迎流侧和背流侧；

所述位移传感器、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均与所述数据处理模块信号连接。

2.根据权利要求1所述的温差补偿式差压流量计，其特征在于，所述活塞置于所述等径筒体内中部位置，所述进口和所述出口分别设置在所述活塞处于原始位置时的前端和后端。

3.根据权利要求2所述的温差补偿式差压流量计，其特征在于，所述活塞的后端设置有复位弹簧。

4.根据权利要求1所述的温差补偿式差压流量计，其特征在于，所述节流筒为圆柱筒。

5.根据权利要求1所述的温差补偿式差压流量计，其特征在于，所述节流筒轴线有所述油气输送管道轴线垂直。

6.根据权利要求5所述的温差补偿式差压流量计，其特征在于，所述油气输送管道水平设置，所述节流筒竖直设置。

7.根据权利要求1所述的温差补偿式差压流量计，其特征在于，还包括表头，所述数据处理模块置于所述表头内，所述表头上外置有与所述数据处理模块连接的显示屏。

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