专利名称：低启动排量涡轮电磁流量计的制作方法
技术领域：
本发明属于体积流量的计量领域，特别涉及一种带非晶合金传感器的涡轮式流量计。
背景技术：
涡轮流量计是工农业生产中广泛应用的体积流量检测装置，是在石油工业生产过程中普遍采用的测量方法之一。其主要原理是将涡轮安装在流体的流量空间中，利用流体在流动过程中对涡轮叶片的作用力使涡轮转动，通过对涡轮转动圈数或转数的测量来计算流体的流量。
测量涡轮转动圈数或转数的方法很多，电磁感应法是其中之一。
与本发明的结构相近的现有技术的涡轮流量计，由涡轮轴、同轴线安装在涡轮轴上的涡轮和永磁体、在涡轮的上下分别设置的集流环和导流锥、线圈、外壳构成。具体的可参见图1。当流体沿涡轮轴9的轴向流过涡轮3时，涡轮3转动带动永磁体10旋转，由电磁感应在线圈5中产生感应电压。由感应电压脉冲的个数测得涡轮的转数来间接测量流体流量的大小，感应电压脉冲的大小与涡轮3的转速密切相关。图1中未画出集流环和导流锥。
由于现有技术的涡轮流量计利用电磁感应法测量涡轮转动圈数或转数的基本原理是发电机法，而该方法的弱点是感应电压幅度与涡轮转动的速度有关，况且转子和定子之间的电磁阻尼也很大，这些都对流量的测量范围和启动排量产生很大的影响。随着油田开发的进入晚期，低产油层的开发显得越来越重要，相应地对低流量的测量也就势在必行。而在油田普遍采用的涡轮流量计由于上述原因而无法满足对低产液层流量测量的需求。由于油田井下的恶劣环境也使得该装置受到限制。
发明内容
本发明正是要解决现有技术的在高温(125C°)、高压(30Mp)的恶劣环境下低流量以及低启动流量等测量问题，使本发明的流量计适用于高温度、高压强、小尺寸空间和低流量的多种流体情况。
本发明的低启动排量涡轮电磁流量计是一种流体流量涡轮电磁测量装置，该装置通过安装在涡轮上的永磁体与大巴克毫森效应脉冲发生器作用来测量流体流量。大巴克毫森效应脉冲发生器就是本发明的核心结构——非晶合金传感器。
本发明的低启动排量涡轮电磁流量计，由涡轮轴、同轴线安装在涡轮轴上的涡轮和永磁体、同轴线的圆筒外壳、在涡轮的上下分别设置有集流环和导流锥构成；其特征在于，其构成还有非晶合金传感器；所说的非晶合金传感器由铜芯、固定在铜芯上的非晶带、缠绕在非晶带外侧的线圈、包围在线圈外侧的薄壁铜管、以及信号整形电路构成；非晶合金传感器安装在外壳内永磁体旁边，通过铜芯的一端固定在外壳上；线圈的一端与铜芯电联接，另一端与作信号引出线与信号整形电路的输入端电联接。
这里的信号整形电路是通常的将脉冲电信号转换为方波电信号的电子线路。
本发明的涡轮电磁流量计，安装在涡轮轴上的永磁体在流量空间产生一定的磁场；当涡轮转动时，在流量空间的某一方向上产生一交替变化的磁场；非晶合金传感器在流量空间某一方向上的变化磁场作用下，输出与磁场变化相关的电压脉冲信号，经信号整形电路转换成的方波电信号，通过计算机做记数、运算，就可以得到被测的流量值。
涡轮叶片的倾角和涡轮直径以及流量空间的尺寸可以在一定的范围内进行调整，使本发明的涡轮电磁流量计适合各种不同性质液体、不同流量的测量。在本发明中涡轮用硬铝制成，叶片的倾角范围为35°～45°之间，可以根据不同性质的流体(水、油水混合物等)选择安装各种不同倾角的涡轮。
涡轮轴上镶有的永磁体，其表面磁感应强度最好为100～500Oe。永磁体能与涡轮同步转动产生旋转磁场。适当的永磁体与非晶合金传感器之间的相对位置，会使非晶合金传感器正常工作而灵敏度又会大大提高。
涡轮轴可以为无磁不锈钢材料的，涡轮轴两端可以用锥坑宝石作轴承。采用可调结构，方便拆卸和调节。
整个流量计用无磁不锈钢作外壳。
作为涡轮的转速测量装置的非晶合金传感器，实际上是一种大巴克毫森效应脉冲发生器，其特点是(1)在高温、高压等恶劣环境下能够正常工作；(2)脉冲幅度与磁场变化速度无关(即与涡轮的转速无关)，而只与磁场是否达到磁通量反转的阈值有关。正是由于以上特点，该流量计能够在恶劣环境下对低流量以及低启动排量的流量进行测量。
本发明的涡轮电磁流量计，适合低启动、小流量的测量，比如石油工业井下低排量分层流量的测量。无需外加任何有源激励，通过记数非晶合金大巴克毫森效应脉冲发生器在变化磁场作用下产生的电压脉冲即可测量液体流量。尤其是在像石油井下恶劣环境下，其优势就更加突出。本发明的涡轮电磁流量计广泛应用于工农业液体或气体的体积流量测量。
图1现有技术的涡轮流量计结构示意图。
图2是本发明的结构剖面示意图。
图3是图2的A-A面视图。
具体实施例方式
下面结合附图具体说明本发明的结构。
实施例1本发明的具体结构图2中，1为外壳，可以是圆筒形无磁不锈钢材料的；2为锥坑宝石轴承；3为涡轮；4为非晶带；5为线圈；6为薄壁铜管；7为铜芯；8为信号引出线；9为涡轮轴，两端有锥坑宝石轴承2，涡轮轴9的中间装有涡轮3和永磁体10；11为非晶合金传感器。
涡轮轴9、涡轮3、永磁体10、圆筒外壳1同轴线安装；在涡轮3的上下可以分别设置集流环和导流锥(图中未画出)；所说的非晶合金传感器11由铜芯7、固定在铜芯上的非晶带4、缠绕在非晶带外侧的线圈5、包围在线圈5外侧的薄壁铜管6、以及信号整形电路构成；信号整形电路图中未画出。铜芯7起着支撑架的作用，一方面支撑非晶带4，另一方面用铜芯7将非晶合金传感器11整体的固定在外壳1上，图1中就显示了铜芯7下端弯转90度钮紧在外壳1的端头上，从而固定了非晶合金传感器11。线圈5的一端与铜芯7电联接作接外壳地线，另一端与作信号引出线8与信号整形电路的输入端电联接。
非晶合金传感器11中，可以选宽1～2mm，长40～50mm的FeBSiC材料的非晶带4；非晶带4上可以绕有漆包线制成的400～600匝线圈5，可以用φ0.03的漆包线；非晶带4和线圈5用薄壁铜管6屏蔽包裹，并用耐高温胶质线作线圈5的信号引出线8。
实施例2本发明的可调节涡轮轴位置及外壳顶端的具体结构涡轮轴9采用可调结构，同时调节了涡轮3的位置，进而调节永磁体10和非晶合金传感器11之间的位置关系，使本发明的涡轮电磁流量计正常工作而灵敏度又会大大提高。
可调结构如图1中的安装在涡轮轴9两端的顶杆12。顶杆12的在外壳1外面的端头带有凹槽15，用于旋动顶杆12；顶杆12在外壳1里面的端头通过锥坑宝石轴承2与涡轮轴9同轴线相接；顶杆12中间与外壳1的顶端用罗纹14相接，使顶杆12能够旋进旋出。调整合适后可以用锁紧螺栓13锁紧，使涡轮轴9、永磁体10和非晶合金传感器11的位置固定。
图3给出外壳顶端结构示意图。其中，13锁紧螺栓，15为凹槽，16为辐条架。外壳1的两端用辐条架16连接。凹槽15即是顶杆12的一个端头，顶秆12穿过辐条架16的对称中心的轴孔。外壳1顶端由于是辐条架结构，不是密封的，因此外壳顶端就是被测流体的进、出口。
实施例3本发明的工作原理当流动的流体作用于涡轮3的叶片上使涡轮3转动，永磁钢10也随着涡轮3同步转动，从而使非晶带4中产生大巴克豪森效应，所以涡轮3每转一周在线圈5内产生幅度相当的正负两个电压脉冲，当涡轮3转动频率在2c/s以上时，输出信号可维持在50mv保持稳定，这个信号经过信号引出线8接到电子线路，再经适当的放大滤波处理后可送到频率计测转数。
权利要求
1.一种低启动排量涡轮电磁流量计，由涡轮轴(9)、同轴线安装在涡轮轴(9)上的涡轮(3)和永磁体(10)、同轴线的圆筒外壳(1)、在涡轮(9)的上下分别设置的集流环和导流锥构成；其特征在于，其构成还有非晶合金传感器(11)；所说的非晶合金传感器(11)由铜芯(7)、固定在铜芯(7)上的非晶带(4)、缠绕在非晶带(4)外侧的线圈(5)、包围在线圈(5)外侧的薄壁铜管(6)、以及将脉冲电信号转换为方波电信号的信号整形电路构成；非晶合金传感器(11)安装在外壳(1)内永磁体(10)旁边，通过铜芯(7)的一端固定在外壳(1)上；线圈(5)的一端与铜芯(7)电联接，另一端与作信号引出线(8)与信号整形电路的输入端电联接。
2.按照权利要求1所述的低启动排量涡轮电磁流量计，其特征在于，所说的涡轮轴(9)为无磁不锈钢材料的，涡轮轴(9)两端用锥坑宝石作轴承；所说的永磁体(10)，表面磁感应强度为100～500Oe。
3.按照权利要求1或2所述的低启动排量涡轮电磁流量计，其特征在于，所说的非晶带(4)是宽1～2mm，长40～50mm的FeBSiC材料的；非晶带(4)上绕有漆包线制成的400～600匝线圈(5)。
全文摘要
本发明的低启动排量涡轮电磁流量计属于体积流量的计量技术领域。其结构由涡轮轴9、同轴线安装在涡轮轴9上的涡轮3和永磁体10、圆筒外壳1、在涡轮9的上下分别设置的集流环和导流锥、非晶合金传感器11构成。非晶合金传感器11由铜芯7、固定在铜芯7上的非晶带4、线圈5、包围在线圈5外侧的薄壁铜管6、以及将脉冲电信号转换为方波电信号的信号整形电路构成；线圈5的一端与铜芯7电联接，另一端与作信号引出线8与信号整形电路的输入端电联接。本发明可广泛应用于工农业液体流量测量，适用于低启动、小流量以及恶劣环境下的液体或气体的体积流量的计量，特别适合石油工业井下低排量分层流量的测量。
文档编号G01F1/56GK1712907SQ200510016958
公开日2005年12月28日 申请日期2005年7月13日 优先权日2005年7月13日
发明者张涛, 栾晨, 赵学平, 韩冰 申请人:吉林大学