专利名称：天然气计量智能积算仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油天然气计量数据的采集和处理装置，特别是一种计量智能积算仪。
目前油田的天然气计量数据采集和处理装置大都属于计数器式的仪表。例如，孔板配双波纹差压流量计，或涡轮流量变送器配体积积算仪。由于前者的机械放大机构线性度差，并且很难调整，本身计量误差较大，又加上人工取值误差，使整个系统的计量误差更大。由于后者的涡轮流量计本身只能记录静压下的体积流量，无法纪录输气压力的实时值，只能每隔两小时人工记录一次压力值，再乘以积算仪的流量数，而在这两小时之内的输气压力变化情况却无法反映，造成计量不可靠，人为误差大。极少数具有温度、压力校正功能的仪表，却又结构庞大，操作复杂，成本较高，在环境较差的工作现场抗干扰能力差，易发生“死机”故障。
本发明的目的就在于针对已有技术的缺点和不足之处，提供一种油田天然气计量用的智能积算仪。它能将天然气的流量与压力同时实时采集、处理和运算，直接给出实际状态下的气体流量，从而提高天然气的输气、配气计量精度和工作可靠性，实现天然气连续自动化计量。
本发明的上述目的是通过下述技术方案实现的。
该智能积算仪主要由主机、流量传感器、压力传感器及温度传感器等组成一个整体系统。其中主机主要包括主机板、显示板、电源板、备用电源及微型打印机等，单片微型计算机是主机的核心部分。其软件采用模块化结构，各模块之间相对独立。其程序采用汇编语言编制。一台智能积算仪可同时实时采集多路流量、压力及温度信号数据，并自动完成对输气站、配气站或压气站的天然气计量数据的检测、计算、显示和打印。
本积算仪具有下述具体技术特征。
主机中的单片微型计算机采用美国INTEL公司的MCS-51系列产品。主机板水平安装在主机箱的底部，与显示板之间采用偏平电缆连接，结构非常紧凑，电路相互转接少，可靠性较高，并且便于维修和扩充。
对其流量传感器来的流量脉冲信号采用了脉冲序列的逻辑检测技术，从而保证了主参量连续检测脉冲序列无漏检。对其压力传感器和温度传感器来的压力和温度模拟信号采用V/F变换技术，从而大大提高了系统的抗干扰能力及系统的性能价格比，同时还可方便地将模拟通道与主处理系统隔离。
该系统的全部前向通道均采用光电隔离技术切断电信号联系，同时在电源端采用噪声滤波器滤除各种电源干扰。
该系统在运行过程中采用了程序监控技术，能不断地进行自我检查，如有异常立即复位，以保证系统可靠的工作。当电网突然停电时，能立即保存现场的检测数据和积算仪的运行状态，恢复供电后，系统能自行启动，并恢复到停电前的运行状态。
该积算仪用两节5号电池作备用电源，当电网突然停电时，该备用电源能保护积算仪的RAM数据存储器中的数据不丢失。
该系统的各路传感器采用单独供电方式，进行限流供电，可有效地保证一次仪表安全防爆，当该路的短路故障消除后，供电系统能自动恢复供电。
该积算仪的程序总体结构分为八个模块，主要有系统初始化模块，自动复位启动模块，打印管理模块，各类算法代码转换模块，时钟服务模块，数据采集处理模块等。其中各类算法和代码转换均编成了程序库，用于处理加、减、乘、除、乘方、开方、三角函数等三字节浮点运算及多种代码转换。
本发明的主要优点是系统整体具有很高的可靠性和很强的适应能力，能在油田现有的生产及环境条件下长期正常运行;计量精度比原有的传统方法大有提高，使各种测量数据以及生产和管理资料更加准确、真实、可靠;代替了大量人工操作和手工处理工作，可初步实现油田天然气计量自动化，体现出很高的经济效益和社会效益。本积算仪还可以用于油田注水计量、污水计量、输油计量，以及其它流体计量。只要一次仪表能够输出电信号，无论是脉量或模拟量，都可以使用本积算仪。每台积算仪可代替8台二次仪表，并且能够进行压力和温度自动补偿，从而油田的油、气、水三种主要流体计量达到一个新的高技术水平。
附
图1是本发明的硬件框图，附图2是其软件的主程序流程图。附图3是其软件TO中断流程图，附图4是其软件EXI中断流程图，附图5是其软件EXO中断流程图。
结合附图对本发明的实施例详述如下。
附图1中，1是门限检测限幅电路，2是脉冲整形电路，3是光电隔离电路，4是二分频器，5是多路开关，6是V/F(电压/频率)转换电路，7是时钟发生器，8是程序监控器，9是单片微型计算机，10是微型打印机，11是掉电保护逻辑电路，12是RAM数据存储器，13是EPROM程序存储器，14是键盘显示电路，15是双工电源，16是噪声滤波器，17是稳压电路，18是接口，19是总线。Q是来自涡轮流量变送器的流量脉冲信号，F是来自压差或精压变送器的模拟信号，T是来自温度变送器的模拟信号。
本积算仪的核心部分是单片微型计算机9，本实用新型选用了美国INTEL公司的80C31单片机。其突出特点是集成度高，系统结构简单，应用灵活，处理能力强。由于其结构紧凑体积小，所以容易采取屏蔽等技术措施，因此，具有更高的可靠性。键盘显示部分14采用六位八段红色数码管显示方式，并且设有功能键盘，可进行显示内容提示，因此系统的工作状态和显示数据的意义一目了然，非常直观。接口18采用国际标准CENTRONICS并行数据传送接口，可连接各种不同型号的微型打印机10，本发明的实施例选用UP-16A微型打印机。本积算仪配套的压力传感器的工作压力为0-0.6MPa和0-1.0MPa，其输出模拟信号为0-3V。采用新改进的双波纹差压计，省去了其机械式的传动放大机构，将其中心输出轴0-8°角位移改为0-5毫米线位移，再转换成0-3V的模拟信号。由于改进后的双波纹差压计提高了线性度，所以也就提高了计量精度。一台积算仪可同时实时采集8路流量信号、8路压力信号和8路温度信号，并自动进行检测、计算、显示和打印。其中，8路流量信号为脉冲信号Q，从门限检测限幅电路1输入;8路压力信号F和8路温度信号T都是模拟信号，这16路模拟信号都从多路模拟开关5输入。流量脉冲信号的频率0-5KHZ，门限可调。压力、压差、温度模拟信号均为0-3V。
附图2所示的主程序流程框图，体现出主程序模块的功能包括打印、瞬时流量显示、参数设置等。其中打印功能包括打印气站名称，年、月、日，每天汇总打印各路标准状态下日输气量生产日报及平均压力;显示功能包括显示当前时间、输入各路及各路仪表系数、各路当前小时标准状态下的累计气量。
附图3所示的软件TO中断流程图，体现出定时器TO中断处理模块的功能包括数字量采集、V/F变换计数、WDT计数等。
附图4所示的软件EXI中断流程图，体现出外部中断EXI中断处理模块的功能包括数据处理、积算等。
附图5所示的软件EXO中断流程图，体现出外部中断EXO中断处理模块的功能是模拟数据采集。
权利要求
1.一种天然气计量智能积算仪，主要由主机、流量传感器、压力传感器及温度传感器等组成一个整体系统，其特征在于主机部主要包括主机板、显示板、电源板、备用电源及微型打印机等，单片微型计算机是主机的核心部分，其软件采用模块化结构，各模块之间相对独立，其程序采用汇编语言编制，一台智能积算仪可同时实时采集多路流量、压力及温度信号数据，并自动完成对输气站、配气站或压气站的天然气计量数据的检测、计算、显示和打印。
2.根据权利要求1所述的天然气计量智能积算仪，其特征在于主机中的单片微型计算机采用美国INTEL公司的MCS-51系列产品，主机板水平安装在主机箱的底部，与显示板之间采用偏平电缆连接。
3.按照权利要求1所述的天然气计量智能积算仪，其特征在于对其流量传感器来的流量脉冲信号采用了脉冲序列的逻辑检测技术，从而保证了主参量连续检测脉冲序列无漏检。
4.按照权利要求1所述的天然气计量智能积算仪，其特征在于对其压力传感器和温度传感器来的压力和温度模拟信号采用V/F变换技术，从而大大提高了系统的抗干扰能力。
5.按照权利要求1所述的天然气计量智能积算仪，其特征在于该系统的全部前向通道均采用光电隔离技术切断电信号联系，同时在电源端采用噪声滤波器滤除各种电源干扰。
6.按照仅利要求1所述的天然气智能积算仪，其特征在于该系统运行过程中采用了程序监控技术，能不断地进行自我检查，如有异常立即复位，以保证系统可靠地工作，当电网突然停电时，能立即保存现场的检测数据和积算仪的运行状态，恢复供电后，系统能自行启动，并恢复到停电前的运行状态。
7.按照权利要求1所述的天然气计量智能积算仪，其特征在于其备用电源采用两节5号电池，当电网突然停电时，该备用电源能保护积算仪的RAM数据存储器中的数据不丢失。
8.按照权利要求1所述的天然气计量智能积算仪，其特征在于采多路单独供电方式，同时对每路传感器进行限流供电，可有效地保证一次仪表安全防爆，当该路的短路故障消除后，供电系统能自动恢复供电电压。
9.按照权利要求1所述的天然气计量智能积算仪，其特征在于其程序总体结构分为八个模块，主要有系统初始化模块，自动复位启动模块，打印管理模块，各类算法代码转换模块，时钟服务模块，数据采集处理模块等，各类算法和代码转换均编成了程序库。
全文摘要
本发明提供了一种油田天然气计量数据的实时自动采集和处理装置。该积算仪主要由主机、流量传感器、压力传感器及温度传感器等组成一个整体系统。一台积算仪可同时实时采集8路流量，8路压力及8路温度信号数据，并能自动完成天然气计量数据的检测、计算、显示和打印。主要优点是计量精度高，工作可靠，适应能力强，自动化程度高。该积算仪还可用于油田的注水计量、污水计量、输油计量和其它流体计量，具有很高的经济效益和社会效益。
文档编号G01F1/34GK1072774SQ9110793
公开日1993年6月2日 申请日期1991年11月23日 优先权日1991年11月23日
发明者双凯, 蔺爱国 申请人:东营区电子计量设备厂