一种流量变送器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种流量变送器，主要与输送原油等流体的机械容积式流量计配套使用，准确地把流量计的计数转轴角位移转换成相应的瞬时流量和累积流量数据，实现就地显示与远传，是一种数字化流量变送器。
【背景技术】
[0002]原油管道输送，最关心的两个参数就是“瞬时流量”和“累积流量”。容积式流量计机械字轮计数器的表头，结构简单计数准确可靠，且无需供电，得到了广泛应用。但其需要靠人在流量计现场直接读出“累积流量值”并用“卡表计时”的方法估算出当时的“瞬时流量值”，俗称抄表。显然，人工抄表不准确，也不能实时远传数据，严重制约了生产管理水平的提闻。
[0003]为此，机械容积式流量计厂家大都配置了 “光电脉冲发生器”一通常也叫“光电脉冲转换器”。它目的是把与机械字轮联动的计数转轴的角位移转换成相应的电脉冲信号并通过电缆实现脉冲信号的远传。相关的光电脉冲转换技术还可以参见中国专利光电脉冲转换电路(申请号200720073495.6)。在石油行业使用最多的是刮板式流量计、腰轮式流量计等，所配的光电脉冲发生器采用增量式光电编码器为核心部件，普遍存在以下缺点:
[0004](I)只有脉冲输出，没有累计功能，只能另接积算仪进行累积；
[0005](2)功耗高达数十毫安，无法靠电池维持工作，即使瞬间掉电也会导致计数中断；
[0006](3)模拟信号不能可靠远传。从工业现场到监控室，一般有几十米到几百米不等，且信号电缆多与动力电缆混合铺设，模拟脉冲信号传输过程中极易受到干扰，导致波形畸变，误计数在所难免；
[0007](4)增量式编码器很难处理流量计转动过程中的震动、倒转等异常情况，也会产生误计漏计数现象；
[0008](5)基于上述(2) (3) (4)等原因，使(I)另接积算仪等获得的累积流量值几乎永远无法与现场字轮计数器读数保持一致，这对流体需要“不间断输送连续计量”的需求来说是致命的；
[0009](6)由于模拟脉冲信号驱动能力差，如需要多个采集设备共用同一路脉冲信号时，必须采取信号电平转换、放大、隔离等措施，否则很难共享该信号。
[0010]综上所述，靠“增量式编码器”难以得到真实有效的“累积流量”和“瞬时流量”数据，已经成为“数字化油田”一油田信息化管理的瓶颈。如何准确有效地实现从“机械容积计量”到“数字化的瞬时流量和累积流量”的转换一直是行业内的一个难题。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的是要提供一种流量变送器的解决方案，以克服现有技术存在的上述缺陷。
[0012]为达到上述目的，本实用新型分为现场单元(流量变送器)和室内单元(通讯控制器)两个部分，两者间通过2线制CMBUS总线完成供电和数字信号传输。
[0013]所述的现场单元(流量变送器)包含有由磁钢轴、磁钢、磁敏元件以及阻尼器、下壳体、上壳体、电缆连接件组成的传感器部分和表头部分，其特征是，在上下壳体中安装有带阻尼器的磁钢轴，磁钢轴的上端装有磁钢，磁钢正上方是磁敏元件，磁敏元件通过电缆连接件与表头部分内的微处理器和CMBUS总线控制器相连；磁钢为横向充磁的钕铁硼强磁材料，直径为4?6mm，厚度2?4_，剩磁感应强度不应低于lOOOGs，矫顽力不低于800kA/m，磁能积不应小于200kj/m3;磁敏元件是包含了霍尔元件的能输出分辨率为每圈512-8192个绝对值角位移信息的微功耗集成数字磁敏传感芯片；磁钢与磁敏元件装配同轴度应优于0.01mm，且垂直距离在0.2?2.5mm之间；磁钢轴、阻尼器与壳体之间填注有阻尼油脂；表头部分还包含有显示器和电池。
[0014]其中室内单元部分，具有供电和对总线上的现场单元进行寻址控制的功能，同时具有RS232和RJ45等接口，支持其他职能终端进行数据共享服务。
[0015]本实用新型的显著效果是，彻底解决了“光电脉冲发生器”存在的缺陷，能够保证就地显示和异地读取的“累积流量值”和“瞬时流量值”与现场的机械表头读数一致，使“累积流量”和“瞬时流量”数据成为具有实际意义的“真实数据”。
[0016]本实用新型一种流量变送器随后将通过附图和一个具体实施例做进一步说明。
【附图说明】
[0017]附图1为传统“光电脉冲发生器”的原理示意图；
[0018]附图2是本实用新型的现场单元和室内单元原理示意图；
[0019]附图3是本实用新型的一个实施例的现场单元也就是表头部分的整体结构图；
[0020]附图4为本实用新型流量变送器一个实施例的流量变送器的传感器纵向剖面结构图。
【具体实施方式】
[0021]本实施例中的传感器部分20的内部结构体现在图4中，在下壳体7中安装有磁钢轴5，磁钢轴5的上端装有磁钢4，磁钢4被在下壳体7上的隔离层8隔离密封在腔体内，且磁钢轴5装有防止抖动的阻尼器6，在上壳体2中安装有磁敏元件3和电缆连接件I。但所述的隔离层8并非完全必需，只有在必须时才有意义，且装有防止震动的阻尼器6的磁钢轴5与壳体之间填注有阻尼油脂。
[0022]其中，磁钢4为钕铁硼强磁材料，充磁方向为横向(如图2所示)，其直径为4?6mm,厚度2?4mm,其剩磁感应强度不应低于100Gs,矫顽力不低于800kA/m,磁能积不应小于200kj/m3，且与磁敏元件3的装配同轴度优于0.01mm，垂直距离在0.2?2.5mm之间。其中磁敏元件3是包含了霍尔元件的微功耗集成数字磁敏传感芯片。
[0023]实际应用时，是把磁钢轴5与机械容积式流量计的计数输出转轴连接，带动磁钢4旋转，磁敏元件3感应到磁场变化并转换成最高分可达每转512?8192分辨率的角位移绝对值数据。该数据通过电缆连接件I进入图2和图3所示表头部分24中。该表头部分24集中了微处理器与CMBUS总线控制21、显示器25和高能量锂电池26等，能得到准确的瞬时流量和累计流量数据，在就地显示的同时把数据远传至室内单元(通讯控制器)的CMBUS与通信控制器22中。该CMBUS与通信控制器22具有RS232和RJ45等端口，支持其他智能设备异地远程共享数据。
【主权项】
1.一种流量变送器，包含有由磁钢轴(5)、磁钢(4)、磁敏元件(3)以及阻尼器(6)、下壳体(7)、上壳体(2)、电缆连接件(I)组成的传感器部分(20)和表头部分(24)，其特征是，在上下壳体中安装有带阻尼器(6)的磁钢轴(5)，磁钢轴(5)的上端装有磁钢(4)，磁钢(4)正上方是磁敏元件(3)，磁敏元件(3)通过电缆连接件(I)与表头部分(24)内的微处理器和CMBUS总线控制器(21)相连。
2.根据权利要求1所述的流量变送器，其特征在于，所述的磁钢(4)为横向充磁的钕铁硼强磁材料，直径为4?6mm,厚度2?4mm,剩磁感应强度不应低于100Gs,矫顽力不低于800kA/m,磁能积不应小于200kj/m3。
3.根据权利要求1或2所述的流量变送器，其特征在于，所述的磁敏元件(3)是包含了霍尔元件的能输出分辨率为每圈512-8192个绝对值角位移信息的微功耗集成数字磁敏传感芯片。
4.根据权利要求1或2所述的流量变送器，其特征在于，所述的磁钢(4)与磁敏元件(3)装配同轴度应优于0.01mm，且垂直距离在0.2?2.5mm之间。
5.根据权利要求1所述的流量变送器，其特征在于，所述的磁钢轴(5)、所述的阻尼器(6)与壳体(7)之间填注有阻尼油脂。
6.根据权利要求1所述的流量变送器，其特征在于，所述的表头部分(24)还包含有显示器(25)、电池(26)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种主要与原油等流体输送计量的机械容积式流量计配套使用的流量变送器。包含由电缆连接件1、上壳体2、磁敏元件3、磁钢4、磁钢轴5、阻尼器6、下壳体7构成的传感器部分20，包含由微处理器与CMBUS总线控制器21以及显示器25、电池26构成的表头部分24，也包含有CMBUS与通信控制器22。由于采用了功耗低分辨率高的磁敏绝对值编码技术和微功耗芯片，内置电池能维持长期工作并保持累计流量和瞬时流量数据与现场的机械表头读数一致。通过CMBUS总线传输数字信号，具有RS232和RJ45等接口，支持智能终端异地远程共享数据。
【IPC分类】G01F15-06, G01F15-07
【公开号】CN204346524
【申请号】CN201420132055
【发明人】翟爱国, 王亚民
【申请人】北京众邦三诚科技有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年3月24日