油田含水两相变送器的制作方法

[0001]
本实用新型属于油井原油产量计量技术领域，实时采集油井原油含水率及产液量，计算出原油产油量及含水量。


背景技术：

[0002]
油井原油产量计量，目前多采用旋进式及刮板式容积计量设备。使用中存在下列问题：受上下端使用不同的厂家计量仪，参数不一致；油气分离后仍含气，采用刮板式、旋进式流量会因上下端的压力、温度影响大；以及原油生产脉动输送特性、结蜡、温变、压变等因素影响，导致管道输出上下端输差大；且同一管线的由于人工采样随机性很强、很难达到精度要求，以点带面不但无法得到真实、稳定的含水值，增大或缩小原油含水率形成更多的误差。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的是为了解决上述背景技术中存在的问题，提供一种新型油田含水两相变送器。
[0004]
本实用新型的技术解决方案是：一种新型油田含水两相变送器，包括基准自校准单元、液位传感器、含水传感器、温度传感器、含水模拟输出单元、通讯传输单元、显示与键盘单元、核心处理器、实时时钟单元，其中基准自校准单元、液位传感器、含水传感器、温度传感器与核心处理器单向连接；通讯传输单元、显示与键盘单元、实时时钟单元与核心处理器双向连接；核心处理器单向连接含水模拟输出单元。
[0005]
含水传感器包括运算放大器、光耦隔离芯片、运算放大器、电阻、电阻、电阻、电容、电阻、电位器，含水传感器端口通过电阻连接运算放大器的负输入端并且通过电阻连接含水传感器端口，运算放大器一端和光耦隔离芯片的两个输入端连接含水传感器端口，运算放大器负输入端和输出端之间连接电容，运算放大器负输入端与光耦隔离芯片的一输入端连接，运算放大器正输入端接地，运算放大器的输出端通过电阻连接光耦隔离芯片的一输入端，光耦隔离芯片的两个输出端分别连接运算放大器的正负两个输入端，光耦隔离芯片一输出端通过电阻接地，运算放大器一端接地，运算放大器输出端连接核心处理器单片机的端口，核心处理器单片机的端口通过电位器接地。
[0006]
液位传感器包括运算放大器、光耦隔离芯片、运算放大器、电阻、电容、电位器，液位传感器端口通过电阻连接运算放大器的负输入端并且通过电阻连接液位传感器端口，运算放大器一端和光耦隔离芯片的两个输入端连接液位传感器端口，运算放大器负输入端和输出端之间连接电容，运算放大器负输入端与光耦隔离芯片的一输入端连接，运算放大器正输入端接地，运算放大器的输出端通过电阻连接光耦隔离芯片输入端，光耦隔离芯片的两个输出端分别连接运算放大器的正负两个输入端，光耦隔离芯片一输出端通过电阻接地，运算放大器一端接地，运算放大器输出端连接核心处理器单片机的端口，核心处理器单片机的端口通过电位器接地。
[0007]
温度传感器包括运算放大器、光耦隔离芯片、运算放大器、电阻、电容、电位器，温度传感器端口通过电阻连接运算放大器的负输入端并且通过电阻连接温度传感器端口，运算放大器一端和光耦隔离芯片的两个输入端连接温度传感器端口，运算放大器负输入端和输出端之间连接电容，运算放大器负输入端与光耦隔离芯片的一输入端连接，运算放大器正输入端接地，运算放大器的输出端通过电阻连接光耦隔离芯片的一输入端，光耦隔离芯片的两个输出端分别连接运算放大器的正负两个输入端，光耦隔离芯片一输出端通过电阻接地，运算放大器一端接地，运算放大器输出端连接核心处理器单片机的端口，核心处理器单片机的端口通过电位器接地。
[0008]
含水模拟输出单元包括运算放大器、三极管、电阻、电容，核心处理器单片机的端口连接运算放大器的正输入端并且通过电容接地，运算放大器负输入端通过电阻和电容并联接地，运算放大器输出端连接三极管基极，三极管集电极连接输出端，电阻连接输出端，三极管的发射极通过电容接地。
[0009]
通讯输出单元包括rs485电路、电阻、双向二极管、电容，通讯插座一端通过电阻连接rs485电路的一端并且通过双向二极管接地和通过电阻接地，电容一端连接电源，另一端接地，通讯插座另一端通过电阻连接rs485电路的一端并且通过双向二极管接地和通过电阻连接电源，通讯插座两端之间并联双向二极管和电阻，rs485电路的输出端连接端口并且通过电阻连接电源，rs485电路的输出端连接核心处理器单片机端口并且通过电阻接地，rs485电路的输出端通过电阻接地，rs485电路输出端连接核心处理器单片机端口并且通过电阻接地。
[0010]
实时时钟单元包括时钟芯片、三极管、电阻、晶振、电池、电容、二极管，时钟芯片的端口通过晶振连接端口，三极管基极连接电阻，电阻另一端分别连接二极管一端和电池一端，电池另一端连接电容，三极管集电极、二极管发射极、电容另一端连接时钟芯片的一端。
[0011]
基准自校准单元包括三端稳压、电解电容、电容、电阻，三端稳压的一端口连接核心处理器单片机的端口，三端稳压的一端口接地，核心处理器单片机的端口与接地之间并联电解电容、电容、电阻。
[0012]
本实用新型采集原油产量、含水一体化计量装置的各传感器及执行机构的反馈信号，精准识别信息，判断位置状况，精密控制执行机构的进程。准确实时的计算出原油的产液量、产气量、含水率，并存储现有数据。加密各参数，从而保护装置的参数配方。智能的分析产液状态，实时调整输出，优化产油工艺。配有多种通讯接口协议，完善的兼容油田的数字化管理。本实用新型具有以下特点：
[0013]
本实用新型不受流体密度、粘度、温度变化的影响，设计方式新颖，功耗低、零点稳定，变送器采用高性能微处理器，oled显示屏，参数设定便捷快速，有多种输出，频率、数字通讯等，具有自检和自诊断功能；
[0014]
计产精度高：提高了油﹑水的计产精度，消除了过去因人工数据录取造成的读数误差和设备原油挂壁误差；
[0015]
安全：无放射源，通过设定相关参数进行全自动化计产。
[0016]
适用范围广：可适用于各种工况及工艺条件下对油﹑水两相计产﹑解决了低液量，间歇出油井用传统分离器不能计产的问题。
附图说明
[0017]
图1为本实用新型原理框图。
[0018]
图2为本实用新型显示与键盘单元、核心处理器电路原理图；
[0019]
图3为本实用新型实时时钟单元电路原理图；
[0020]
图4为本实用新型含水模拟输出单元电路原理图；
[0021]
图5为本实用新型通讯传输单元电路原理图；
[0022]
图6为本实用新型液位传感器、含水传感器、温度传感器电路原理图；
[0023]
图7为本实用新型基准自校准单元电路原理图；
[0024]
图8为本实用新型电源电路原理图；
具体实施方式
[0025]
一种新型油田含水两相变送器，包括基准自校准单元part2、液位传感器part3、含水传感器part4、温度传感器part5、含水模拟输出单元part6、通讯传输单元part7、显示与键盘单元part8、核心处理器part9、实时时钟单元part10，其中基准自校准单元part2、液位传感器part3、含水传感器part4、温度传感器part5与核心处理器part9单向连接；通讯传输单元part7、显示与键盘单元part8、实时时钟单元part10与核心处理器part9双向连接；核心处理器part9单向连接含水模拟输出单元part6。
[0026]
电源part1为整个系统提供动力。
[0027]
液位传感器part3、含水传感器part4、温度传感器part5提供液量、含水比率、温度模拟量传感器数据。
[0028]
含水传感器part4包括运算放大器u6、光耦隔离芯片u7、运算放大器u8、电阻r15、电阻r17、电阻r14、电容c7、电阻r18、电位器w3，含水传感器正端nshui+通过电阻r15连接运算放大器u6的负输入端并且通过电阻r17连接含水传感器负端口nshui-，运算放大器u6一端和光耦隔离芯片u7的两个输入端2、4连接含水传感器负端口nshui-，运算放大器u6负输入端和输出端之间连接电容c7，运算放大器u6负输入端与光耦隔离芯片u7的一输入端3连接，运算放大器u6正输入端接地，运算放大器u6的输出端通过电阻r14连接光耦隔离芯片u7的一输入端1，光耦隔离芯片u7的两个输出端5、6分别连接运算放大器u8的正负两个输入端，光耦隔离芯片u7的一输出端6通过电阻r18接地，运算放大器u8一端接地，运算放大器u8输出端连接核心处理器单片机u1的端口u-out2，核心处理器单片机u1的端口u-out2通过电位器w3接地。
[0029]
含水传感器part4将采样信号经电阻r15、电阻r17、电阻r14、电容c7、运算放大器u6放大为电流信号，经光耦隔离芯片u7隔离输出到运算放大器u8，再经运算放大器u8、电阻r18、电位器w3调制后送到核心处理器单片机u1的端口u_out2。
[0030]
液位传感器part3包括运算放大器u3、光耦隔离芯片u4、运算放大器u5、电阻r10、电阻r12、电阻r9、电容c2、电阻r13、电位器w2，液位传感器端口yewei+通过电阻r10连接运算放大器u3的负输入端并且通过电阻r12连接液位传感器端口yewei-，运算放大器u3一端和光耦隔离芯片u4的两个输入端2、4连接液位传感器端口yewei-，运算放大器u3负输入端和输出端之间连接电容c2，运算放大器u3负输入端与光耦隔离芯片u4的输入端3连接，运算放大器u3正输入端接地，运算放大器u3的输出端通过电阻r9连接光耦隔离芯片u4的输入端
1，光耦隔离芯片u4的两个输出端5、6分别连接运算放大器u5的正负两个输入端，光耦隔离芯片u4一输出端6通过电阻r13接地，运算放大器u5一端接地，运算放大器u5输出端连接核心处理器单片机u1的端口u-out1，核心处理器单片机u1的端口u-out1通过电位器w2接地。
[0031]
液位传感器part3将采样信号经电阻r10、电阻r12、电阻r9、电容c2、运算放大器u3放大为电流信号，经光耦隔离芯片u4隔离输出到运算放大器u5，再经运算放大器u5、电阻r13、电位器w2调制后送到核心处理器单片机u1的端口u_out1。
[0032]
温度传感器part5包括运算放大器u10、光耦隔离芯片u11、运算放大器u13、电阻r23、电阻r27、电阻r22、电容c9、电阻r30、电位器w4，温度传感器端口vendu+通过电阻r23连接运算放大器u10的负输入端并且通过电阻r27连接温度传感器端口vendu-，运算放大器u10一端和光耦隔离芯片u11的两个输入端2、4连接温度传感器端口vendu-，运算放大器u10负输入端和输出端之间连接电容c9，运算放大器u10负输入端与光耦隔离芯片u11的输入端3连接，运算放大器u10正输入端接地，运算放大器u10的输出端通过电阻r22连接光耦隔离芯片u11的输入端1，光耦隔离芯片u11的两个输出端5、6分别连接运算放大器u13的正负两个输入端，光耦隔离芯片u11一输出端6通过电阻r30接地，运算放大器u13一端接地，运算放大器u13输出端连接核心处理器单片机u1的端口u-out3，核心处理器单片机u1的端口u-out3通过电位器w4接地。
[0033]
温度传感器part5将采样信号经电阻r23、电阻r27、电阻r22、电容c9、运算放大器u10放大为电流信号，经光耦隔离芯片u11隔离输出到运算放大器u13，再经运算放大器u13、电阻r30、电位器w4调制后送到核心处理器单片机u1的端口u_out3。
[0034]
含水传感器part4、液位传感器part3、温度传感器part5信号送入核心处理器part9的模数转换单元，将模拟量转换成相应数据量，并保存于核心处理器part9。
[0035]
含水模拟输出单元part6为含水比率模拟量输出端口。
[0036]
含水模拟输出单元part6包括运算放大器u9、三极管q3、电阻r19、电阻r29、电容c10、电容c11，核心处理器单片机u1端口dacout连接运算放大器u9的正输入端并且通过电容c10接地，运算放大器u9负输入端通过电阻r29和电容c11并联接地，运算放大器u9输出端连接三极管q3基极，三极管q3的集电极端连接输出端an out-插座，电阻r19连接输出端an out+插座，三极管q3的发射极通过电容c11接地。
[0037]
通讯输出单元part7为数据通讯输出端口。
[0038]
通讯输出单元part7包括rs485电路u12、电阻r20、电阻r21、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r28、电阻r31、电阻r32、双向二极管d4、双向二极管d5、双向二极管d6、电容c8，通讯插座cn1一端口3通过电阻r24连接rs485电路u12的一端b并且通过双向二极管d5接地和通过电阻r21接地，电容c8一端连接电源，另一端接地，通讯插座cn1另一端4通过电阻r28连接rs485电路的一端a并且通过双向二极管d6接地和通过电阻r31连接电源，通讯插座cn1两端3、4之间并联双向二极管d4和电阻r25，rs485电路u12的输出端ro连接核心处理器单片机u1端口rx1并且通过电阻r20连接电源，rs485电路u12的输出端re连接核心处理器单片机u1端口krt1并且通过电阻r26接地，rs485电路u12的输出端de通过电阻r26接地，rs485电路u12输出端di连接端口核心处理器单片机u1端口txi并且通过电阻r32接地。
[0039]
核心处理器part9经运算处理后，通过端口dacout经电容c10、运算放大器u9、电阻r19、三极管q3、电阻r29、电容c11形成恒流电路输出，以4-20ma的变化范围输出含水率或由
rs485电路u12、电阻r20、电阻r21、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r28、电阻r31、电阻r32、双向二极管d4、双向二极管d5、双向二极管d6组成的rx485通讯传输单元part7将温度，含水、液位及各参数传输至远端服务器。
[0040]
实时时钟单元part10包括时钟芯片u2、三极管q1、电阻r3、晶振y1、电池ba1、电容c1、二极管d3，时钟芯片u2的端口osc1通过晶振y1连接端口osc0，三极管q1基极连接电阻r3，电阻r3另一端分别连接二极管d3一端和电池ba1一端，电池ba1另一端连接电容c1，三极管q1集电极端、二极管d3另一端、电容c1另一端连接时钟芯片u2的一端vdd。核心处理器part9读取由时钟芯片u2、三极管q1、电阻r3、晶振y1、电池ba1、电容c1、二极管d3组成的带自充电的实时时钟单元part10的时间，同时打包传感器数据按不同的通讯规约发送到通讯传输单元part7。
[0041]
基准自校准单元part2提供基准自校准的反馈信号。
[0042]
基准自校准单元part2包括三端稳压u17、电解电容cc5、电容c19、电阻r35，三端稳压u17的一端vout连接核心处理器单片机u1的输出端u_out4，三端稳压u17的一端gnd接地，核心处理器单片机u1的输出端u_out4与接地之间并联电解电容cc5、电容c19、电阻r35。核心处理器单片机u1可实时读取由三端稳压u17、电解电容cc5、电容c19、电阻r35组成的精密基准自校准单元part2值，同通过按键操作及液晶显示单元part8设置的数据比较，进行数据效验。
[0043]
显示与键盘单元part8为液晶显示及键盘输入单元，用于显示及设置系统的各种数据及状态。
[0044]
显示与键盘单元part8包括开关key1、key2、key3、key4、电阻r5、r6、r7、r8、插座j1、三极管q2、电位器w1、电阻r4，开关key1、key2、key3、key4分别连接电阻r5、r6、r7、r8，插座j1一端vo连接电位器w1，电位器w1另一端接地，液晶模块插座j1一端bck-连接三极管q2发射极一端，三极管q2集电极一端接地，单片机u1输出端kdisp通过电阻r4连接三极管q2基极，开关液晶背光。
[0045]
核心处理器part9部分为mcu,为系统的核心大脑，计算及处理各种信息。
[0046]
核心处理器part9包括单片机u1、接口插座jp1、电阻r1、r2、二极管d1、d2、电阻r11、电容c3、c4、c6、c5、电感l1、晶振y2，电阻r1与二极管d1连接至单片机的端口led1，电阻r2与二极管d2连接至单片机的端口led2，接口插座jp1的四个输入端1、3、5、9分别与排阻rp1的四个端口3、4、5、6连接，接口插座jp1的四个输出端2、4、6、10分别与单片机u1连接，单片机的端口reset通过电阻r11连接电源，单片机的端口xtal1通过电容c3接地，单片机的端口xtal2通过电容c4接地，单片机端口xtal1和端口xtal2之间连接晶振y2，单片机的端口vcc连接电源并且通过电感l1和电容c6接地，单片机的端口avcc通过电容c6接地，单片机的端口aref通过电容c5接地。