專利名稱：油氣積算儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油田計(jì)量站內(nèi)與分離器配合使用中的油井產(chǎn)液量計(jì)量裝置。
背景技術(shù)：
玻璃管量油是國(guó)內(nèi)各油田普遍采用的傳統(tǒng)方法，約占油井總數(shù)的90%以上。即在計(jì)量站內(nèi)的油氣分離器上安裝一根長(zhǎng)80cm左右并與分離器構(gòu)成連通管的玻璃管液面計(jì)。根據(jù)玻璃管內(nèi)水上升的高度與分離器內(nèi)油量的關(guān)系得到分離器內(nèi)油的重量，由此測(cè)得玻璃管內(nèi)液面上升高度所需要的時(shí)間，即可折算出油井的產(chǎn)量。這種方式下，玻璃管量油采用人工看表計(jì)時(shí)、手工換算的方式，其勞動(dòng)強(qiáng)度大、存在人為誤差，另外玻璃管不耐油污，影響液位觀測(cè)，其強(qiáng)度低，極易產(chǎn)生炸裂，造成危險(xiǎn)。為了解決這一問題，已經(jīng)有技術(shù)人員研制出了用于油井產(chǎn)液量自動(dòng)計(jì)量的儀器，例如公告號(hào)為202101715U和201731919U等專利文獻(xiàn)所公開的內(nèi)容，其中，201731919U專利文獻(xiàn)中的技術(shù)方案已經(jīng)在油田計(jì)量站經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用。經(jīng)過一段時(shí)間的應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)，這種已有儀器存在以下問題由于直接采用已有的磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)來測(cè)量液位，而未對(duì)該磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，在這種機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的測(cè)量與存儲(chǔ)電路工作性能不好，導(dǎo)致最終形成的儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且儀器的穩(wěn)定性低，而且計(jì)量的精度非常差。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種新的油氣積算儀，該種油氣積算儀不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于在現(xiàn)場(chǎng)安裝、維護(hù)，元件具有可替換性，而且還可以與上位計(jì)算機(jī)連接實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送，此外還具有計(jì)量精度高、儀器穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是該種油氣積算儀，具有表頭和LCD顯示面板等常規(guī)結(jié)構(gòu)，主要由液位檢測(cè)器和檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器兩部分構(gòu)成，檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器位于表頭內(nèi)，其具體改進(jìn)之處則如下文所述
所述檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器由集成在一塊積算儀主板上的MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片、24C256型兩線串行EEPROM芯片、PCF8563型時(shí)鐘芯片、74HC165D型并行輸入串行輸出移位寄存芯片、IXD顯示控制芯片、RSM485S型485通信芯片和以LTC4411型理想二極管芯片為主的電源電路連接后構(gòu)成；此外，還包括與PCF8563型時(shí)鐘芯片相配合的外部晶振芯片以及與所述LTC4411型理想二極管芯片相配合的23CT14型電壓轉(zhuǎn)換芯片，以及一個(gè)用于連接I-Wire通信接口的上拉電阻。上述電路的具體連接關(guān)系如下
其中，所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的83號(hào)管腳連接前述上拉電阻，以實(shí)現(xiàn)按照Ι-wire總線通訊協(xié)議與外部通信；所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的82號(hào)管腳、84號(hào)管腳和85號(hào)管腳分別依次連接所述24C256型兩線串行EEPROM芯片的WP端口、SCL端口和SDA端口，以實(shí)現(xiàn)由MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片構(gòu)成的CPU按照IIC總線協(xié)議對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀、寫；所述84號(hào)管腳和85號(hào)管腳分別為IIC總線時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線的連接端，所述82號(hào)管腳為24C256型兩線串行EEPROM芯片的寫保護(hù)控制線的連接端；所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的84號(hào)管腳、85號(hào)管腳亦同時(shí)分別連接PCF8563型時(shí)鐘芯片的SCL端和SDA端，以使得MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片按照IIC總線協(xié)議對(duì)前述PCF8563型時(shí)鐘芯片進(jìn)行讀、寫操作；所述PCF8563型時(shí)鐘芯片的I號(hào)管腳和2號(hào)管腳分別作為地址線連接外部晶振芯片的XIN端口和XOUT端口 ；所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的95號(hào)管腳、96號(hào)管腳和67號(hào)管腳分別對(duì)應(yīng)連接所述74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片的SH/L端、CLK端和QH端，以實(shí)現(xiàn)MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片可按照SPI總線協(xié)議對(duì)74HC165D型并行輸入串行輸出移位寄存芯片進(jìn)行讀操作；所述74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片的并行數(shù)據(jù)輸入端分別與所述液位檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出端相連接；所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的12號(hào)管腳至55號(hào)管腳均連接至IXD顯示控制芯片；其中52號(hào)管腳、53號(hào)管腳、54號(hào)管腳和55號(hào)管腳分別作為L(zhǎng)CD顯示控制芯片的四個(gè)公共 輸出端，12號(hào)管腳至51號(hào)管腳分別為IXD顯示段碼控制線的輸出端；所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的75號(hào)管腳、74號(hào)管腳和77號(hào)管腳分別對(duì)應(yīng)連接所述RSM485S型485通信芯片的UTXDO端、URXDO端和TBl端；所述RSM485S型485通信芯片的9號(hào)管腳和8號(hào)管腳分別作為485總線的A+信號(hào)線端和B-信號(hào)線端。下面給出液位檢測(cè)器的構(gòu)成所述液位檢測(cè)器包括圓柱形的浮筒、固定在浮筒底端的浮筒下連接法蘭盤、底部開有中央內(nèi)螺紋孔的底座、固定在底座上端的底座上連接法蘭盤、用于和前述中央內(nèi)螺紋孔相連接的球閥、由奧氏體不銹鋼材料制成的中心管、環(huán)形空心浮子以及若干干簧管。其中，所述浮筒的上端封閉，開有供所述中心管穿出的中心孔；在所述浮筒的上、下兩端的側(cè)壁上固定有兩根分別與浮筒內(nèi)部相連通的上連通管和下連通管，所述連通管上均帶有連接法蘭盤以及密封膠圈；所述浮筒的側(cè)壁沿圓柱母線方向開有一個(gè)由透明有機(jī)玻璃板密封的液位觀察槽，在所述透明有機(jī)玻璃板上固定有刻度尺。所述中心管的上端口上開有與表頭相連接的外螺紋，所述中心管的下端口封閉；在所述中心管的上部和下部分別連接有上限位擋環(huán)和下限位擋環(huán)，所述環(huán)形空心浮子套在中心管外，限位于上限位擋環(huán)和下限位擋環(huán)之間的區(qū)域；所述中心管內(nèi)有一個(gè)與其形狀相同的塑料內(nèi)襯管，在此塑料內(nèi)襯管中開槽，將若干沿中心管外壁母線方向間隔分布的干簧管固定在所述槽內(nèi)，所述干簧管的兩個(gè)信號(hào)線引出端經(jīng)信號(hào)電纜引出至表頭內(nèi)，作為液位檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出端；在同一水平位置處，對(duì)稱布置一對(duì)干簧管，以實(shí)現(xiàn)互為備用；在所述中心管(26)的管壁上對(duì)稱開有兩個(gè)供滾珠限位后上下滑動(dòng)的定位槽。所述環(huán)形空心浮子的內(nèi)壁上對(duì)稱固定有一對(duì)呈方體的釹鐵硼磁鐵，在釹鐵硼磁鐵的外側(cè)壁上嵌有起到減少摩擦力以及限位和扶正作用的滾珠；所述環(huán)形空心浮子與中心管相配合，以實(shí)現(xiàn)環(huán)形空心浮子在液體浮力作用下可沿中心管上下滑動(dòng)；所述環(huán)形空心浮子的外壁上有一塊彩色的指示標(biāo)。最后，將表頭、浮筒與底座以及球閥依次連接，固定好所述環(huán)形空心浮子的中心管位于浮筒內(nèi)，由所述中心管內(nèi)經(jīng)過絕緣密封處理后引出的信號(hào)電纜被引出至表頭內(nèi)的接線端子排上。此外，在表頭上開有485總線接口端和Ι-wire通信接口端。本發(fā)明具有如下有益效果該種油氣積算儀對(duì)液位檢測(cè)器和檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器這兩部分均做出了較大的改動(dòng)。首先，不再使用磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)，而是在浮筒內(nèi)構(gòu)造了一個(gè)內(nèi)部的液位檢測(cè)單元，該檢測(cè)單元中的中心管和環(huán)形空心浮子均可以被取出后維修或更換，具有可替換性。本種油氣積算儀除了具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于在現(xiàn)場(chǎng)安裝和維護(hù)等特點(diǎn)外，還具有雙總線結(jié)構(gòu)，不但可以利用Ι-wire總線通過TM卡在現(xiàn)場(chǎng)完成對(duì)儀器內(nèi)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、回放和轉(zhuǎn)移，而且還可以與上位計(jì)算機(jī)通過485總線連接實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送。此外，本種積算儀根據(jù)測(cè)量油田產(chǎn)液量的具體需要，采用了 MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片、24C256型兩線串行EEPROM芯片、PCF8563型時(shí)鐘芯片、74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片、LCD顯示控制芯片、RSM485S型485通信芯片和以LTC4411型理想二極管芯片為主的電源電路搭接形成了檢測(cè)數(shù)據(jù)處 理器，該檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器部分具有計(jì)量精度高、儀器穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。本種新型的油氣積算儀目前已經(jīng)通過了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，既消除了手動(dòng)計(jì)量誤差，又降低了油井計(jì)量崗位的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了資料準(zhǔn)確率低、資料錄取受人為操作因素影響的問題，可以非常便捷的實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器內(nèi)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、回放和轉(zhuǎn)移。


圖I是本發(fā)明采用浮筒內(nèi)置干簧管結(jié)構(gòu)時(shí)，拆分后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是顯示本發(fā)明所述環(huán)形空心浮子結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是顯示本發(fā)明中所述中心管及固定有干簧管的塑料內(nèi)襯管結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是本發(fā)明采用浮筒外置干簧管結(jié)構(gòu)時(shí)，拆分后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明所述檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器部分的電氣原理圖。圖中1_積算儀主板，2_表頭,3_浮筒,4-IXD顯不面板,5-485總線接口端,6_立式干簧管開關(guān)，7-磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)指示標(biāo)尺，8-空心浮子，9-防爆護(hù)管，10-排空閥，11-中央控制單元，12-1-wire總線連接單元,13-液位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,14-積算儀時(shí)鐘電路單元,15-積算儀SPI總線電路單元，16-積算儀LCD驅(qū)動(dòng)電路單元，17-積算儀RS485總線電路單元，
18-積算儀電源電路單兀，19-螺檢蓋板，20-1-wire通/[目接口端，21-中心管上端口，22-上限位擋環(huán)，23-連接螺栓，24-上連通管，25-刻度尺，26-中心管，27-液位觀察槽，28-干簧管，29-下連通管，30-密封膠圈，31-浮筒下連接法蘭盤，32-指示標(biāo)，33-環(huán)形空心浮子，34-下限位擋環(huán)，35-釹鐵硼磁鐵，36-滾珠，37-底座上連接法蘭盤，38-底座，39-球閥，40-塑料內(nèi)襯管，41-信號(hào)電纜。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
本種油氣積算儀，具有表頭2和LCD顯示面板4等常規(guī)部分，表頭2采用防爆材料制成。此外，還包括液位檢測(cè)器和檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器兩部分。下面首先介紹檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器。其中，檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器位于表頭2內(nèi)，其電氣原理圖如圖5所示，由集成在一塊積算儀主板I上的MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片、24C256型兩線串行EEPROM芯片、PCF8563型時(shí)鐘芯片、74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片、IXD顯示控制芯片、RSM485S型485通信芯片和以LTC4411型理想二極管芯片為主的電源電路連接后構(gòu)成。此外，還包括與PCF8563型時(shí)鐘芯片相配合的外部晶振芯片X2以及與所述LTC4411型理想二極管芯片相配合的23CT14型電壓轉(zhuǎn)換芯片，以及一個(gè)用于連接I-Wire通信接口的上拉電阻RIB。從整體上來說，如圖所示，MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片及其標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)構(gòu)成了中央控制單元11，24C256型兩線串行EEPROM芯片及其外設(shè)構(gòu)成了液位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元13，PCF8563型時(shí)鐘芯片、晶振以及外設(shè)構(gòu)成了積算儀時(shí)鐘電路單元14，74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片以及為其配置的外圍電路構(gòu)成了積算儀SPI總線電路單元15，LTC4411型理想二極管芯片和23CT14型電壓轉(zhuǎn)換芯片以及為其配合的外圍電路構(gòu)成了積算儀電源電路單元18。上述單元之間，對(duì)應(yīng)管腳和端口的主要連接關(guān)系如下所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的83號(hào)管腳連接前述上拉電阻，以實(shí)現(xiàn)按照Ι-wire總線通訊協(xié)議與外部通信；
所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的82號(hào)管腳、84號(hào)管腳和85號(hào)管腳分別依次連接所述24C256型兩線串行EEPROM芯片的WP端口、SCL端口和SDA端口，以實(shí)現(xiàn)由MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片構(gòu)成的CPU按照IIC總線協(xié)議對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀、寫；所述84號(hào)管腳和85號(hào)管腳分別為IIC總線時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線的連接端，所述82號(hào)管腳為24C256型兩線串行EEPROM芯片的寫保護(hù)控制線的連接端。所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的84號(hào)管腳、85號(hào)管腳亦同時(shí)分別連接 PCF8563型時(shí)鐘芯片的SCL端和SDA端，以使得MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片按照IIC總線協(xié)議對(duì)前述PCF8563型時(shí)鐘芯片進(jìn)行讀、寫操作；所述PCF8563型時(shí)鐘芯片的I號(hào)管腳和2號(hào)管腳分別作為地址線連接外部晶振芯片X2的XIN端口和XOUT端口，外部晶振芯片X2采用32768Hz晶振。所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的95號(hào)管腳、96號(hào)管腳和67號(hào)管腳分別對(duì)應(yīng)連接所述74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片的SHA^l CLK端和QH端，以實(shí)現(xiàn)MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片可按照SPI總線協(xié)議對(duì)74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片進(jìn)行讀操作；所述74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片的并行數(shù)據(jù)輸入端分別與所述液位檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出端相連接。圖5中的K0-K7常開觸點(diǎn)就代表著液位檢測(cè)器中的干簧管的觸點(diǎn)，而DO D7指的就是前文所述的并行數(shù)據(jù)輸入端。這樣，中央控制器11就可以按照SPI總線協(xié)議對(duì)74HC16 芯片進(jìn)行讀操作，將K0-K7干簧管的開關(guān)狀態(tài)，即液位變送器的液位信號(hào)，讀入到中央控制器中。所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的12號(hào)管腳至55號(hào)管腳均連接至IXD顯 控制芯片；其中52號(hào)管腳、53號(hào)管腳、54號(hào)管腳和55號(hào)管腳分別作為L(zhǎng)CD顯不控制芯片
的四個(gè)公共輸出端，12號(hào)管腳至51號(hào)管腳分別為IXD顯示段碼控制線的輸出端。這樣就可以利用44根線驅(qū)動(dòng)LCD顯示器，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的75號(hào)管腳、74號(hào)管腳和77號(hào)管腳分別對(duì)應(yīng)連接所述RSM485S型485通信芯片的UTXDO端、URXDO端和TBl端；所述RSM485S型485通信芯片的9號(hào)管腳和8號(hào)管腳分別作為485總線的A+信號(hào)線端和B-信號(hào)線端。這樣連接后，MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的75號(hào)管腳、74號(hào)管腳分別為UARTO信號(hào)的發(fā)送和接受管腳，77號(hào)管腳為485模塊的控制信號(hào)輸出端。在實(shí)現(xiàn)本技術(shù)方案時(shí)，液位檢測(cè)器有兩種構(gòu)成形式，即可以采用浮筒中內(nèi)置干簧管的結(jié)構(gòu)和浮筒外置干簧管的結(jié)構(gòu)。其中，浮筒中內(nèi)置干簧管的結(jié)構(gòu)如圖I至圖3所示，浮筒外置干簧管的結(jié)構(gòu)如圖4所示。首先詳細(xì)給出浮筒中內(nèi)置干簧管的結(jié)構(gòu)
如圖3所示，該種結(jié)構(gòu)的液位檢測(cè)器包括圓柱形的浮筒3、固定在浮筒底端的浮筒下連接法蘭盤31、底部開有中央內(nèi)螺紋孔的底座38、固定在底座上端的底座上連接法蘭盤37、用于和前述中央內(nèi)螺紋孔相連接的球閥39、由奧氏體不銹鋼材料制成的中心管26、環(huán)形空心浮子33以及若干橫向放置的干簧管28。其中，所述浮筒3的上端封閉，開有供所述中心管26穿出的中心孔；在所述浮筒3的上、下兩端的側(cè)壁上固定有兩根分別與浮筒內(nèi)部相連通的上連通管24和下連通管29，所述連通管上均帶有連接法蘭盤以及密封膠圈30 ;所述浮筒3的側(cè)壁沿圓柱母線方向開有一個(gè)由透明有機(jī)玻璃板密封的液位觀察槽27，在所述透明有機(jī)玻璃板上固定有刻度尺25。中心管上端口 21上開有與表頭2相連接的外螺紋以實(shí)現(xiàn)與表頭之間的密封連接，所述中心管26的下端口封閉。在所述中心管26的上部和下部分別連接有上限位擋環(huán)22和下限位擋環(huán)34，這兩個(gè)擋環(huán)也可以采用螺紋連接的固定方式。將所述環(huán)形空心浮子33套在中心管26外，限位于上限位擋環(huán)22和下限位擋環(huán)34之間的區(qū)域。為便于干簧管的固定和放置，如圖3所示，在所述中心管26內(nèi)有一個(gè)與其形狀相同的塑料內(nèi)襯管40，在此塑料內(nèi)襯管中開槽，將若干沿中心管外壁母線方向間隔分布的干簧管28固定在所述槽內(nèi)，所述干 簧管的兩個(gè)信號(hào)線引出端經(jīng)信號(hào)電纜41引出至表頭2內(nèi)的端子排上，選擇端子排上上不同的干簧管信號(hào)線作為KO K7觸點(diǎn)信號(hào)的輸入端，即可人為調(diào)整量程。在完成前述過程時(shí)，塑料內(nèi)襯管可采用兩個(gè)半圓形管形式構(gòu)建，便于固定干簧管以及安裝。此外，還要注意，在中心管的同一水平位置處，需要對(duì)稱布置一對(duì)干簧管，以實(shí)現(xiàn)互為備用。為保證磁鐵對(duì)干簧管的作用不會(huì)發(fā)生偏離，還需要在所述中心管26的管壁上對(duì)稱開有兩個(gè)供滾珠限位后上下滑動(dòng)的定位槽。如圖2所示，在所述環(huán)形空心浮子33的內(nèi)壁上對(duì)稱固定有一對(duì)呈方體的釹鐵硼磁鐵35，在釹鐵硼磁鐵35的外側(cè)壁上嵌有滾珠36 ;所述環(huán)形空心浮子33與中心管26相配合，以實(shí)現(xiàn)環(huán)形空心浮子在液體浮力作用下可沿中心管上下滑動(dòng)；所述環(huán)形空心浮子33的外壁上有一塊彩色的指示標(biāo)32，從而可以通過液位觀察槽27上的透明有機(jī)玻璃板明顯看到液位變化。將固定好環(huán)形空心浮子的中心管位于浮筒內(nèi)，然后將表頭2、浮筒3與底座38以及球閥39依次連接。由所述中心管26內(nèi)經(jīng)過絕緣密封處理后引出的若干信號(hào)電纜41被引出至表頭2內(nèi)的接線端子排的一端，而接線端子排的另一端則作為液位檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出端。同時(shí)，在表頭2上開有485總線接口端5和Ι-wire通信接口端20，與上位計(jì)算機(jī)通信的485總線可以連接在485總線接口端5上，而Ι-wire通信接口設(shè)備可以連接在l_wire通信接口端20上。在具體實(shí)施時(shí)，注意在表頭2上要固定一塊呈回字型的不銹鋼扣板，即顯示在圖I中的螺栓蓋板19，它可以蓋住用于緊固LCD屏幕的鎖緊螺栓，起到防潮、防濕的作用。具體應(yīng)用時(shí)，將浮筒通過上連通管24和下連通管29與油田計(jì)量間內(nèi)的分離器相連接，分離器與浮筒構(gòu)成了一個(gè)連通器，浮筒內(nèi)液位與分離器液位保持平齊，因此浮筒內(nèi)的浮子會(huì)跟隨分離器液位變化而沿中心管上下移動(dòng)。浮子移動(dòng)時(shí)，靠近浮子處中心管內(nèi)的干簧管就會(huì)因?yàn)橛来朋w的磁力作用而發(fā)生觸點(diǎn)吸合。由此使得分離器內(nèi)液位變化時(shí)，對(duì)應(yīng)吸合的干簧管就不同，通過中央控制器將這8個(gè)位置的開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為SPI串行信號(hào)，插座的
3、4、5腳分別為QH、CLK和SH/L端，中央控制器通過軟件讀出該串行信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為液位信號(hào)，即可確定分離器中油水混合液的液位。當(dāng)進(jìn)行量油操作時(shí)，分離器液位由下向上升高。根據(jù)中央控制器中設(shè)定好的起始液位變送器位置(下限)和結(jié)束液位變送器位置(上限)，液位到達(dá)下限時(shí)，觸發(fā)下限干簧管，中央控制器通過主控芯片的84、85腳同時(shí)通過時(shí)鐘電路單元開始計(jì)時(shí)，液位到達(dá)上限時(shí)，觸發(fā)上限干簧管停止計(jì)時(shí)，計(jì)算出間隔時(shí)間，通過IXD顯示單元將測(cè)量時(shí)間顯示在IXD屏幕上；同時(shí)中央控制器按照IIC總線協(xié)議將測(cè)量時(shí)間寫入存儲(chǔ)器。當(dāng)進(jìn)行測(cè)氣操作時(shí)，分離器液位由上下降，中央控制器從液位觸發(fā)上限干簧管開始計(jì)時(shí)，到觸發(fā)下限干簧管停止計(jì)時(shí)，計(jì)算間隔時(shí)間并顯示在LCD屏幕上，同時(shí)寫入存儲(chǔ)器。如有上位計(jì)算機(jī)或智能儀表與本種油氣積算儀相連，則中央控制器通過SPI總線單元，按照規(guī)定的RS485通訊協(xié)議，與上位儀表或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，同時(shí)可輸出液位信號(hào)、測(cè)量狀態(tài)和計(jì)時(shí)時(shí)間，供上位機(jī)使用，完成其它功能。如果本種積算儀單獨(dú)工作，中央控制器的83腳按照Ι-wire總線通訊協(xié)議,與Toutch Memory存儲(chǔ)器進(jìn)行通訊,對(duì)設(shè)置的參數(shù)、井名和量油數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。下面給出液位檢測(cè)器的另外一種構(gòu)成形式，即采用浮筒外置干簧管的結(jié)構(gòu)，如圖4所示。所述液位檢測(cè)器包括帶有下連接法蘭盤的浮筒3、帶有釹鐵硼磁鐵的空心浮子8、開有中央螺紋孔的上連接法蘭盤、可實(shí)現(xiàn)與前述中央內(nèi)螺紋孔相連接的排空閥10、防爆護(hù)管 9以及位于防爆護(hù)管9內(nèi)的若干立式干簧管開關(guān)6。其中，所述浮筒3的上端封閉，浮筒上、下兩端的側(cè)壁上則分別固定兩根與浮筒內(nèi)部相連通的橫向連通管，空心浮子8位于浮筒3內(nèi)，浮筒3的下端經(jīng)過法蘭盤連接后封閉。防爆護(hù)管9內(nèi)的若干立式干簧管開關(guān)6沿軸線方向間隔分布，所述干簧管的兩個(gè)信號(hào)線引出端經(jīng)信號(hào)電纜引出至表頭2內(nèi)，作為液位檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出端。防爆護(hù)管9位于浮筒3外，與浮筒3相接觸，防爆護(hù)管9的開口端與表頭2相連接，立式干簧管開關(guān)的信號(hào)電纜被引出至表頭2內(nèi)的接線端子排上；在表頭2上開有485總線接口端5和1-wire通信接口端20 ;在所述浮筒3外固定有一個(gè)帶雙色磁柱的磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)指示標(biāo)尺7。兩種不同結(jié)構(gòu)的液位檢測(cè)器的工作原理基本相同，區(qū)別在于前者靈敏度較高，受外界磁場(chǎng)影響的可能性較小，但造價(jià)相對(duì)后者要高一些。而后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但易受外界磁場(chǎng)影響發(fā)生誤動(dòng)作，但造價(jià)較低。
權(quán)利要求
1.一種油氣積算儀，具有表頭(2)和LCD顯示面板(4)，由液位檢測(cè)器和檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器兩部分構(gòu)成，檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器位于表頭(2)內(nèi)，其特征在于 所述檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器由集成在一塊積算儀主板(I)上的MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片、24C256型兩線串行EEPROM芯片、PCF8563型時(shí)鐘芯片、74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片、IXD顯示控制芯片、RSM485S型485通信芯片和以LTC4411型理想二極管芯片為主的電源電路連接后構(gòu)成；此外，還包括與PCF8563型時(shí)鐘芯片相配合的外部晶振芯片以及與所述LTC4411型理想二極管芯片相配合的23CT14型電壓轉(zhuǎn)換芯片，以及一個(gè)用于連接I-Wire通信接口的上拉電阻； 其中，所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的83號(hào)管腳連接前述上拉電阻，以實(shí)現(xiàn)按照Ι-wire總線通訊協(xié)議與外部通信； 所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的82號(hào)管腳、84號(hào)管腳和85號(hào)管腳分別依次連接所述24C256型兩線串行EEPROM芯片的WP端口、SCL端口和SDA端口，以實(shí)現(xiàn)由MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片構(gòu)成的CPU按照IIC總線協(xié)議對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀、寫；所述84號(hào)管腳和85號(hào)管腳分別為IIC總線時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線的連接端，所述82號(hào)管腳為24C256型兩線串行EEPROM芯片的寫保護(hù)控制線的連接端； 所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的84號(hào)管腳、85號(hào)管腳亦同時(shí)分別連接PCF8563型時(shí)鐘芯片的SCL端和SDA端，以使得MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片按照IIC總線協(xié)議對(duì)前述PCF8563型時(shí)鐘芯片進(jìn)行讀、寫操作；所述PCF8563型時(shí)鐘芯片的I號(hào)管腳和2號(hào)管腳分別作為地址線連接外部晶振芯片的XIN端口和XOUT端口 ； 所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的95號(hào)管腳、96號(hào)管腳和67號(hào)管腳分別對(duì)應(yīng)連接所述74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片的SH/L端、CLK端和QH端，以實(shí)現(xiàn)MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片可按照SPI總線協(xié)議對(duì)74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片進(jìn)行讀操作；所述74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片的并行數(shù)據(jù)輸入端分別與所述液位檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出端相連接； 所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的12號(hào)管腳至55號(hào)管腳均連接至IXD顯示控制芯片；其中52號(hào)管腳、53號(hào)管腳、54號(hào)管腳和55號(hào)管腳分別作為L(zhǎng)CD顯示控制芯片的四個(gè)公共輸出端，12號(hào)管腳至51號(hào)管腳分別為L(zhǎng)CD顯示段碼控制線的輸出端； 所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的75號(hào)管腳、74號(hào)管腳和77號(hào)管腳分別對(duì)應(yīng)連接所述RSM485S型485通信芯片的UTXDO端、URXDO端和TBl端；所述RSM485S型485通信芯片的9號(hào)管腳和8號(hào)管腳分別作為485總線的A+信號(hào)線端和B-信號(hào)線端； 所述液位檢測(cè)器包括圓柱形的浮筒(3)、固定在浮筒底端的浮筒下連接法蘭盤(31)、底部開有中央內(nèi)螺紋孔的底座(38)、固定在底座上端的底座上連接法蘭盤(37)、用于和前述中央內(nèi)螺紋孔相連接的球閥(39)、由奧氏體不銹鋼材料制成的中心管(26)、環(huán)形空心浮子(33)以及若干干簧管(28);其中，所述浮筒(3)的上端封閉，開有供所述中心管(26)穿出的中心孔；在所述浮筒(3)的上、下兩端的側(cè)壁上固定有兩根分別與浮筒內(nèi)部相連通的上連通管(24 )和下連通管(29 )，所述連通管上均帶有連接法蘭盤以及密封膠圈(30 );所述浮筒(3)的側(cè)壁沿圓柱母線方向開有一個(gè)由透明有機(jī)玻璃板密封的液位觀察槽(27)，在所述透明有機(jī)玻璃板上固定有刻度尺(25)； 中心管上端口(21)上開有與表頭(2)相連接的外螺紋，所述中心管(26)的下端口封閉；在所述中心管(26)的上部和下部分別連接有上限位擋環(huán)(22)和下限位擋環(huán)(34)，所述環(huán)形空心浮子(33)套在中心管(26)外，限位于上限位擋環(huán)(22)和下限位擋環(huán)(34)之間的區(qū)域；所述中心管(26)內(nèi)有一個(gè)與其形狀相同的塑料內(nèi)襯管(40)，在此塑料內(nèi)襯管中開槽，將若干沿中心管外壁母線方向間隔分布的干簧管(28)固定在所述槽內(nèi)，所述干簧管的兩個(gè)信號(hào)線引出端經(jīng)信號(hào)電纜(41)引出 至表頭(2)內(nèi)，作為液位檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出端；在同一水平位置處，對(duì)稱布置一對(duì)干簧管，以實(shí)現(xiàn)互為備用；在所述中心管(26)的管壁上對(duì)稱開有兩個(gè)供滾珠限位后上下滑動(dòng)的定 位槽； 所述環(huán)形空心浮子(33)的內(nèi)壁上對(duì)稱固定有一對(duì)呈方體的釹鐵硼磁鐵(35)，在釹鐵硼磁鐵(35)的外側(cè)壁上嵌有滾珠(36);所述環(huán)形空心浮子(33)與中心管(26)相配合，以實(shí)現(xiàn)環(huán)形空心浮子在液體浮力作用下可沿中心管上下滑動(dòng)；所述環(huán)形空心浮子(33)的外壁上有一塊彩色的指示標(biāo)(32)； 表頭(2)、浮筒(3)與底座(38)以及球閥(39)依次連接；固定好所述環(huán)形空心浮子(33)的中心管(26)位于浮筒(3)內(nèi)；由所述中心管(26)內(nèi)經(jīng)過絕緣密封處理后引出的信號(hào)電纜(41)被引出至表頭(2)內(nèi)的接線端子排上；在表頭(2)上開有485總線接口端(5)和Ι-wire通信接口端(20)。
2.一種油氣積算儀，具有表頭(2)和LCD顯示面板(4)，由液位檢測(cè)器和檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器兩部分構(gòu)成，檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器位于表頭(2)內(nèi)，其特征在于 所述檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器由集成在一塊積算儀主板(I)上的MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片、24C256型兩線串行EEPROM芯片、PCF8563型時(shí)鐘芯片、74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片、IXD顯示控制芯片、RSM485S型485通信芯片和以LTC4411型理想二極管芯片為主的電源電路連接后構(gòu)成；此外，還包括與PCF8563型時(shí)鐘芯片相配合的外部晶振芯片以及與所述LTC4411型理想二極管芯片相配合的23CT14型電壓轉(zhuǎn)換芯片，以及一個(gè)用于連接I-Wire通信接口的上拉電阻； 其中，所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的83號(hào)管腳連接前述上拉電阻，以實(shí)現(xiàn)按照Ι-wire總線通訊協(xié)議與外部通信； 所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的82號(hào)管腳、84號(hào)管腳和85號(hào)管腳分別依次連接所述24C256型兩線串行EEPROM芯片的WP端口、SCL端口和SDA端口，以實(shí)現(xiàn)由MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片構(gòu)成的CPU按照IIC總線協(xié)議對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀、寫；所述·84號(hào)管腳和85號(hào)管腳分別為IIC總線時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線的連接端，所述82號(hào)管腳為24C256型兩線串行EEPROM芯片的寫保護(hù)控制線的連接端； 所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的84號(hào)管腳、85號(hào)管腳亦同時(shí)分別連接PCF8563型時(shí)鐘芯片的SCL端和SDA端，以使得MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片按照IIC總線協(xié)議對(duì)前述PCF8563型時(shí)鐘芯片進(jìn)行讀、寫操作；所述PCF8563型時(shí)鐘芯片的I號(hào)管腳和2號(hào)管腳分別作為地址線連接外部晶振芯片的XIN端口和XOUT端口 ； 所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的95號(hào)管腳、96號(hào)管腳和67號(hào)管腳分別對(duì)應(yīng)連接所述74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片的SH/L端、CLK端和QH端，以實(shí)現(xiàn)MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片可按照SPI總線協(xié)議對(duì)74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片進(jìn)行讀操作；所述74HC16 型并行輸入串行輸出移位寄存芯片的并行數(shù)據(jù)輸入端分別與所述液位檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出端相連接；所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的12號(hào)管腳至55號(hào)管腳均連接至IXD顯示控制芯片；其中52號(hào)管腳、53號(hào)管腳、54號(hào)管腳和55號(hào)管腳分別作為L(zhǎng)CD顯示控制芯片的四個(gè)公共輸出端，12號(hào)管腳至51號(hào)管腳分別為L(zhǎng)CD顯示段碼控制線的輸出端； 所述MSP430F437型混合信號(hào)處理芯片的75號(hào)管腳、74號(hào)管腳和77號(hào)管腳分別對(duì)應(yīng)連接所述RSM485S型485通信芯片的UTXDO端、URXDO端和TBl端；所述RSM485S型485通信芯片的9號(hào)管腳和8號(hào)管腳分別作為485總線的A+信號(hào)線端和B-信號(hào)線端； 所述液位檢測(cè)器包括帶有下連接法蘭盤的浮筒(3)、帶有釹鐵硼磁鐵的空心浮子(8)、開有中央螺紋孔的上連接法蘭盤、可實(shí)現(xiàn)與前述中央內(nèi)螺紋孔相連接的排空閥(10)、防爆護(hù)管(9)以及位于防爆護(hù)管(9)內(nèi)的若干立式干簧管開關(guān)(6)； 其中，所述浮筒(3)的上端封閉，浮筒上、下兩端的側(cè)壁上則分別固定兩根與浮筒內(nèi)部相連通的橫向連通管，空心浮子(8)位于浮筒(3)內(nèi)，浮筒(3)的下端經(jīng)過法蘭盤連接后封閉； 防爆護(hù)管(9)內(nèi)的若干立式干簧管開關(guān)(6)沿軸線方向間隔分布，所述干簧管的兩個(gè)信號(hào)線引出端經(jīng)信號(hào)電纜引出至表頭(2)內(nèi)，作為液位檢測(cè)器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出端；防爆護(hù)管(9)位于浮筒(3)外，與浮筒(3)相接觸，防爆護(hù)管(9)的開口端與表頭(2)相連接，立式 干簧管開關(guān)的信號(hào)電纜被引出至表頭(2)內(nèi)的接線端子排上；在表頭(2)上開有485總線接口端(5)和Ι-wire通信接口端(20);在所述浮筒(3)外固定有一個(gè)帶雙色磁柱的磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)指示標(biāo)尺(7 )。
全文摘要
一種油氣積算儀，主要為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的油氣積算儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且計(jì)量精度差以及儀器穩(wěn)定性不好等問題。其特征在于積算儀的檢測(cè)數(shù)據(jù)處理器由MSP430F437型芯片、24C256型芯片、PCF8563型芯片、74HC165D型芯片、RSM485S型芯片和LTC4411型芯片連接后構(gòu)成；積算儀的液位檢測(cè)器由浮筒、奧氏體不銹鋼材料制成的中心管、環(huán)形空心浮子以及若干干簧管組成；浮子的內(nèi)壁上對(duì)稱固定有一對(duì)呈方體的釹鐵硼磁鐵，在磁鐵的外側(cè)壁上嵌有滾珠；浮子套在中心管外，中心管內(nèi)有塑料內(nèi)襯管，管內(nèi)間隔分布干簧管。所述油氣積算儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件具有可替換性，而且還可以與上位計(jì)算機(jī)連接實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送，此外還具有計(jì)量精度高、儀器穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B47/00GK102865063SQ20121037953
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者付強(qiáng), 柴寧, 李顯卓 申請(qǐng)人:付強(qiáng)