一种两相流测量装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种两相流测量装置，至少包括：装置本体、弹性部件、形变测量部件及处理器；所述弹性部件与所述装置本体连接；所述形变测量部件设置在所述弹性部件上；所述处理器设置在所述装置本体中；所述形变测量部件的信号输出端与所述处理器的信号输入端通信连接。当两相流冲击弹性部件时，弹性部件会产生变形，该变形量由形变测量部件测量得到，并将测量到的变形量发送到处理器，从而得到两相流数据，避免了利用固定体积的机械测量原件反复对已知的流体进行连续分割，从而减少了装置的体积。此外，将处理器设置在装置本体中，提高了本发明的密封性，从而实现了能够应用于井下环境进行气液两相流的测量的技术效果。
【专利说明】
_种两相流测垔装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及测量装置的技术领域，尤其涉及一种两相流测量装置。
【背景技术】
[0002]中国煤层气储量丰富，其中埋深浅于2000米的煤层气资源为36.81万亿立方米，储量位居世界第三位。为充分利用煤层气资源，近年来政府加大了对煤层气开采技术的研发力度，钻出了多口试验井来探究煤层气多分支水平井开采的成套技术。但受技术条件的制约，中国的煤层气开采仍以垂直井居多。
[0003]对于垂直井而言，煤层气在抽采过程中的井底两相流流体状况(包括压力、流量及温度等相关参数)是煤层气开发过程中的重要参数，它对于考量排采力度、判断井下故障及估算产气潜力等均具有举足轻重的作用，是合理制定排采工艺的客观依据。
[0004]现有的容积式流量计的测量原理是利用固定体积的机械测量原件反复对已知的流体进行连续分割，从而对流体的体积流量进行测量。但是由于这种流量计是采用机械元件对流量进行测量的，因此体积较大，无法安装于井筒环空不足25mm的井下空间。此外，现有的流量计的密封条件较差，测量精度达不到井下环境的使用要求。
[0005]综上所述，现有的流量计不能应用于井下环境进行气液两相流的测量。因此，研制出一种能够适用于井下工况环境的气液两相流流量传感器就显得非常有必要。
【发明内容】
[0006]本发明通过提供一种两相流测量装置，解决了现有技术中无法安装于井下空间和密封条件差的技术问题，实现了能够应用于井下环境进行气液两相流的测量的技术效果。
[0007]本发明提供了一种两相流测量装置，至少包括:装置本体、弹性部件、形变测量部件及处理器;所述弹性部件与所述装置本体连接;所述形变测量部件设置在所述弹性部件上;所述处理器设置在所述装置本体中；所述形变测量部件的信号输出端与所述处理器的信号输入端通信连接。
[0008]进一步地，所述弹性部件为片状结构，且所述片状结构的形状为等腰梯形、等腰三角形或等边三角形。
[0009]进一步地，所述装置本体至少包括:底板、压盖及外壳;所述弹性部件与所述外壳连接;所述压盖设置在所述外壳中；所述处理器设置在所述压盖上;所述底板与所述外壳连接，对所述外壳进行密封。
[0010]进一步地，还至少包括:密封圈；所述密封圈设置在所述压盖与所述外壳的连接处、所述底板与所述外壳的连接处。
[0011 ] 进一步地，所述处理器至少包括:
[0012]通信模块，用于接收由所述形变测量部件输出的形变数据；
[0013]数据分析模块，用于基于由所述形变测量部件输出的形变数据得到两相流数据。
[0014]进一步地，所述处理器还至少包括:
[0015]数据库，用于存储形变数据与两相流数据的对应关系；
[0016]所述数据分析模块，具体用于基于所述数据库得到与由所述形变测量部件输出的形变数据对应的两相流数据。
[0017]进一步地，所述处理器还至少包括:
[0018]放大模块，用于对由所述形变测量部件输出的形变数据进行放大。
[0019]进一步地，所述通信模块为无线通信模块。
[0020]进一步地，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块或GSM模块。
[0021]进一步地，还至少包括:电缆密封部件;所述电缆密封部件设置在连接所述形变测量部件的信号输出端和所述通信模块的信号输入端的电缆的外部。
[0022]本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0023]1、当两相流冲击弹性部件时，弹性部件会产生变形，该变形量由形变测量部件测量得到，并将测量到的变形量发送到处理器，从而得到两相流数据，避免了利用固定体积的机械测量原件反复对已知的流体进行连续分割，从而减少了装置的体积。此外，将处理器设置在装置本体中，提高了本发明的密封性。因此，本发明解决了现有技术中无法安装于井下空间和密封条件差的技术问题，从而实现了能够应用于井下环境进行气液两相流的测量的技术效果。
[0024]2、弹性部件为片状结构，且片状结构的形状为等腰梯形、等腰三角形或等边三角形，该结构可确保两相流冲击弹性部件时，弹性部件上每一点都受力均匀，从而避免了因形变测量部件设置位置的不同而引起误差，从而提高了本发明的测量精度。
[0025]3、通过对密封圈的应用，提高了本发明的密封性。
[0026]4、本发明提供了处理器与形变测量部件的两种通讯方式，从而提高了本发明的适用性。
【附图说明】
[0027]图1为本发明实施例提供的两相流测量装置的主视剖面图；
[0028]图2为本发明实施例提供的两相流测量装置的俯视图；
[0029]图3为本发明实施例提供的两相流测量装置的右视图；
[0030]图4为本发明实施例提供的两相流测量装置中弹性部件I的结构示意图；
[0031]图5为本发明实施例提供的两相流测量装置中处理器3的电路图。
[0032]其中，丨-弹性部件，2-形变测量部件，3-处理器，4-底板，5-压盖，6_外壳，7_密封圈，8-电缆密封部件，9-固定螺栓，I O-螺钉，11 -螺母，12-双头螺栓。
【具体实施方式】
[0033]本发明实施例通过提供一种两相流测量装置，解决了现有技术中无法安装于井下空间和密封条件差的技术问题，实现了能够应用于井下环境进行气液两相流的测量的技术效果。
[0034]本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下:
[0035]当两相流冲击弹性部件时，弹性部件会产生变形，该变形量由形变测量部件测量得到，并将测量到的变形量发送到处理器，从而得到两相流数据，避免了利用固定体积的机械测量原件反复对已知的流体进行连续分割，从而减少了装置的体积。此外，将处理器设置在装置本体中，提高了本发明实施例的密封性。因此，本发明实施例解决了现有技术中无法安装于井下空间和密封条件差的技术问题，从而实现了能够应用于井下环境进行气液两相流的测量的技术效果。
[0036]为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0037]参见图1-图3，本发明实施例提供的两相流测量装置，至少包括:装置本体、弹性部件1、形变测量部件2及处理器3;弹性部件I与装置本体连接;形变测量部件2设置在弹性部件I上;处理器3设置在装置本体中；形变测量部件2的信号输出端与处理器3的信号输入端通信连接。
[0038]为了提高本发明实施例的密封性，当形变测量部件2设置在弹性部件I上之后，在形变测量部件2的表面和弹性部件I上涂抹一层硅胶进行密封。
[0039]参见图4，在本实施例中，弹性部件I为片状结构，且片状结构的形状为等腰梯形、等腰三角形或等边三角形。
[0040]具体地，弹性部件I为弹性靶;形变测量部件2为应变片。
[0041]对装置本体的结构进行说明，装置本体至少包括:底板4、压盖5及外壳6;弹性部件I与外壳6连接;压盖5设置在外壳6中；处理器3设置在压盖5上;底板4与外壳6连接，对外壳6进行密封。
[0042]为了提高本发明实施例的密封性，还至少包括:密封圈7;密封圈7设置在压盖5与外壳6的连接处、底板4与外壳6的连接处。
[0043]本发明实施例提供了装置本体的一种具体结构，具体为:
[0044]外壳6为阶梯凹槽结构，凹槽内部有螺纹盲孔。固定螺栓9通过与外壳6内部的螺纹盲孔相连接将弹性部件I固定于外壳6上。外壳6内部的阶梯上亦开有螺纹盲孔。密封圈7放置于外壳6内部的阶梯上，压盖5放置于密封圈7上，螺钉10穿过压盖5及密封圈7上的通孔后旋入外壳6阶梯上的螺纹盲孔。压盖5的中心加工有螺纹通孔，电缆密封部件8通过该螺纹通孔旋接到压盖5的中心。压盖5上加工有螺纹盲孔，双头螺栓12的下端接入该螺纹盲孔内，双头螺栓12的上端由螺母11固定。外壳6上加工有一阶梯凹槽，密封圈7放置于该阶梯凹槽内，底板4通过螺纹与外壳6相连接的同时将密封圈7压紧实现密封。
[0045]需要说明的是，本发明实施例中的装置本体不限于上述结构，本发明实施例对装置本体的结构不做出具体的限制。
[0046]在本实施例中，处理器至少包括:
[0047]通信模块，用于接收由形变测量部件2输出的形变数据；
[0048]数据分析模块，用于基于由形变测量部件2输出的形变数据得到两相流数据。
[0049]具体地，处理器还至少包括:
[0050]数据库，用于存储形变数据与两相流数据的对应关系；
[0051 ]数据分析模块，具体用于基于数据库得到与由形变测量部件2输出的形变数据对应的两相流数据。
[0052]进一步地，处理器还至少包括:
[0053]放大模块，用于对由形变测量部件2输出的形变数据进行放大。
[0054]对放大模块的结构进行说明，参见图5，放大模块由接线端子Hl、电源芯片Al205S-2W及信号调理芯片AD8230-HT芯片组成。Hl的3脚、2脚分别用于接入+9V电源的正极及负极，同时Hl的3脚还与A1205S-2W的I引脚相连接，Hl的2脚还与整个电路的地线GND相连接，Hl的I脚与AD8230-HT的8脚相连接。Hl的2脚、3脚用于将+9V的电源接入放大模块，Hl的I脚用于输出调理后的信号。A1205S-2W的2脚与GND相连接，A1205S-2W的3脚、4脚分别与AD8230-HT的2脚、I脚相连接，A1205S-2W的I脚、2脚分别用于输入+9V电源的正极及负极，A1205S-2W的3脚、4脚分别用于输出+5V电源正极及-5V电源正极。AD8230-HT的I脚、2脚还分别与电容C2、Cl相连接后接入地，AD8230-HT的3脚、6脚与GND相连接，AD8230-HT的4脚、5脚分别与全桥应变片输出信号的正极及负极相连接，AD8230-HT的7脚与Rl串联后接入地，同时AD8230-HT的7脚还与R2串联后接入AD8230-HT的8脚，AD8230-HT的8脚为最终调理后的信号输出端，AD8230-HT的8脚与Hl的I脚相连接。由接线端子Hl引出的三根线为本发明实施例的最终引出线，这三根线分别为Hl的3引脚:+9V电压供电电源正极;Hl的2引脚:-9V电压供电电源负极;Hl的I引脚:装置输出信号线。
[0055]需要说明的是，在本实施例中，处理器3可以通过无线或有线的方式与形变测量部件2进行通讯，当处理器3与形变测量部件2进行无线通讯时，通信模块为无线通信模块。
[0056]具体地，无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块或GSM模块。
[0057]当处理器3与形变测量部件2进行有线通讯时，处理器3与形变测量部件2通过电缆进行通讯。在这种情况下，为了进一步提高本发明实施例的密封性，还至少包括:电缆密封部件8;电缆密封部件8设置在连接形变测量部件2的信号输出端和通信模块的信号输入端的电缆的外部。
[0058]本发明实施例的工作原理为:
[0059]当两相流冲击弹性靶时，弹性靶产生微弱变形，该变形量由粘贴于其上的全桥应变片测量得到，流量越大则弹性靶变形越大，弹性靶变形越大则全桥应变片输出信号越大，因此两相流流量的大小与弹性靶的变形信号成正比关系。全桥应变片的输出信号线经外壳6上的小孔进入外壳6凹槽内部，随后信号线经过电缆密封部件8的密封后接入处理器3，得到相应的两相流数据。
[0060]【技术效果】
[0061]1、当两相流冲击弹性部件I时，弹性部件I会产生变形，该变形量由形变测量部件2测量得到，并将测量到的变形量发送到处理器3，从而得到两相流数据，避免了利用固定体积的机械测量原件反复对已知的流体进行连续分割，从而减少了装置的体积。此外，将处理器3设置在装置本体中，提高了本发明实施例的密封性。因此，本发明实施例解决了现有技术中无法安装于井下空间和密封条件差的技术问题，从而实现了能够应用于井下环境进行气液两相流的测量的技术效果。
[0062]2、弹性部件I为片状结构，且片状结构的形状为等腰梯形、等腰三角形或等边三角形，该结构可确保两相流冲击弹性部件I时，弹性部件I上每一点都受力均匀，从而避免了因形变测量部件2设置位置的不同而引起误差，从而提高了本发明实施例的测量精度。
[0063]3、通过对密封圈7的应用，提高了本发明实施例的密封性。
[0064]4、本发明实施例提供了处理器3与形变测量部件2的两种通讯方式，从而提高了本发明实施例的适用性。
[0065]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0066]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种两相流测量装置，其特征在于，至少包括:装置本体、弹性部件、形变测量部件及处理器;所述弹性部件与所述装置本体连接;所述形变测量部件设置在所述弹性部件上;所述处理器设置在所述装置本体中；所述形变测量部件的信号输出端与所述处理器的信号输入端通信连接。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性部件为片状结构，且所述片状结构的形状为等腰梯形、等腰三角形或等边三角形。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置本体至少包括:底板、压盖及外壳；所述弹性部件与所述外壳连接;所述压盖设置在所述外壳中；所述处理器设置在所述压盖上;所述底板与所述外壳连接，对所述外壳进行密封。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还至少包括:密封圈；所述密封圈设置在所述压盖与所述外壳的连接处、所述底板与所述外壳的连接处。5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器至少包括: 通信模块，用于接收由所述形变测量部件输出的形变数据； 数据分析模块，用于基于由所述形变测量部件输出的形变数据得到两相流数据。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器还至少包括: 数据库，用于存储形变数据与两相流数据的对应关系； 所述数据分析模块，具体用于基于所述数据库得到与由所述形变测量部件输出的形变数据对应的两相流数据。7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器还至少包括: 放大模块，用于对由所述形变测量部件输出的形变数据进行放大。8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通信模块为无线通信模块。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块或GSM模块。10.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还至少包括:电缆密封部件;所述电缆密封部件设置在连接所述形变测量部件的信号输出端和所述通信模块的信号输入端的电缆的外部。
【文档编号】G01F1/20GK106052770SQ201610629153
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月3日
【发明人】吴川, 李 瑞, 李炯, 刘恒伟
【申请人】中国地质大学（武汉）