[发明专利]U型管积算仪连续量油装置

摘要

一种U型管积算仪连续量油装置,主要解决现有计量间内的U型管积算仪连续量油装置自动化程度不高、计量精度不可调等问题。其特征在于：U型管的下端管线之间跨接直通阀；检测数据处理器由MSP430F437芯片、24C256芯片、PCF8563芯片、74HC165D芯片、RSM485S芯片和LTC4411芯片连接后构成；液位检测器由浮筒、中心管、环形空心浮子以及干簧管组成；数传仪主板上集成有LPC1766单片机以及12MH振荡电路；IDC20插座上对应连接有RS485接口电路单元、RS232接口电路单元、以太网转换电路单元、继电器输出电路单元。本种量油装置可对气产量较低的油井进行长时间连续计量，能够实现对整个量油过程的自动化控制，并可远程传递油井数据。

主权项

一种U型管积算仪连续量油装置，包括一个气平衡管线（3）、压力变送器（4）、温度变送器（5）、多功能数传仪（6）、油气积算仪（7）、电动执行器（9）以及一个倒置的U型管（10）、出油管（13）和出油阀（12），其特征在于：所述U型管（10）的两段下端管线之间固定有一个直通阀（11）；所述油气积算仪（7），具有表头（15）和LCD显示面板（17），由液位检测器和检测数据处理器两部分构成，检测数据处理器位于表头（15）内，所述检测数据处理器由集成在一块积算仪主板（14）上的MSP430F437型混合信号处理芯片、24C256型两线串行EEPROM芯片、PCF8563型时钟芯片、74HC165D型并行输入串行输出移位寄存芯片、LCD显示控制芯片、RSM485S型485通信芯片和以LTC4411型理想二极管芯片为主的电源电路连接后构成；此外，还包括与PCF8563型时钟芯片相配合的外部晶振芯片以及与所述LTC4411型理想二极管芯片相配合的23CT14型电压转换芯片，以及一个用于连接1‑Wire通信接口的上拉电阻；其中，所述MSP430F437型混合信号处理芯片的83号管脚连接前述上拉电阻，以实现按照1‑wire总线通讯协议与外部通信；所述MSP430F437型混合信号处理芯片的82号管脚、84号管脚和85号管脚分别依次连接所述24C256型两线串行EEPROM芯片的WP端口、SCL端口和SDA端口，以实现由MSP430F437型混合信号处理芯片构成的CPU按照IIC总线协议对存储器进行读、写；所述84号管脚和85号管脚分别为IIC总线时钟和数据线的连接端，所述82号管脚为24C256型两线串行EEPROM芯片的写保护控制线的连接端；所述MSP430F437型混合信号处理芯片的84号管脚、85号管脚亦同时分别连接PCF8563型时钟芯片的SCL端和SDA端，以使得MSP430F437型混合信号处理芯片按照IIC总线协议对前述PCF8563型时钟芯片进行读、写操作；所述PCF8563型时钟芯片的1号管脚和2号管脚分别作为地址线连接外部晶振芯片的XIN端口和XOUT端口；所述MSP430F437型混合信号处理芯片的95号管脚、96号管脚和67号管脚分别对应连接所述74HC165D型并行输入串行输出移位寄存芯片的SH/L端、CLK端和QH端，以实现MSP430F437型混合信号处理芯片可按照SPI总线协议对74HC165D型并行输入串行输出移位寄存芯片进行读操作；所述74HC165D型并行输入串行输出移位寄存芯片的并行数据输入端分别与所述液位检测器的检测数据输出端相连接；所述MSP430F437型混合信号处理芯片的12号管脚至55号管脚均连接至LCD显示控制芯片；其中52号管脚、53号管脚、54号管脚和55号管脚分别作为LCD显示控制芯片的四个公共输出端， 12号管脚至51号管脚分别为LCD显示段码控制线的输出端；所述MSP430F437型混合信号处理芯片的75号管脚、74号管脚和77号管脚分别对应连接所述RSM485S型485通信芯片的UTXD0端、URXD0端和TB1端；所述RSM485S型485通信芯片的9号管脚和8号管脚分别作为485总线的A+信号线端和B‑信号线端；所述液位检测器包括圆柱形的浮筒（16）、固定在浮筒底端的浮筒下连接法兰盘（70）、底部开有中央内螺纹孔的底座（77）、 固定在底座上端的底座上连接法兰盘（76）、用于和前述中央内螺纹孔相连接的球阀（78）、由奥氏体不锈钢材料制成的中心管（65）、环形空心浮子（72）以及若干干簧管（67）；其中，所述浮筒（16）的上端封闭，开有供所述中心管（65）穿出的中心孔；在所述浮筒（16）的上、下两端的侧壁上固定有两根分别与浮筒内部相连通的上连通管（63）和下连通管（68），所述连通管上均带有连接法兰盘以及密封胶圈（69）；所述浮筒（16）的侧壁沿圆柱母线方向开有一个由透明有机玻璃板密封的液位观察槽（66），在所述透明有机玻璃板上固定有刻度尺（64）；中心管上端口（60）上开有与表头相连接的外螺纹，所述中心管（65）的下端口封闭；在所述中心管（65）的上部和下部分别连接有上限位挡环（61）和下限位挡环（73），所述环形空心浮子（72）套在中心管（65）外，限位于上限位挡环（61）和下限位挡环（73）之间的区域；所述中心管（65）内有一个与其形状相同的塑料内衬管(79)，在此塑料内衬管中开槽，将若干沿中心管外壁母线方向间隔分布的干簧管(67)固定在所述槽内,所述干簧管的两个信号线引出端经信号电缆（80）引出至表头（15）内，作为液位检测器的检测数据输出端；在同一水平位置处，对称布置一对干簧管，以实现互为备用；在所述中心管（65）的管壁上对称开有两个供滚珠限位后上下滑动的定位槽；所述环形空心浮子（72）的内壁上对称固定有一对呈方体的钕铁硼磁铁（74），在钕铁硼磁铁（74）的外侧壁上嵌有滚珠（75）；所述环形空心浮子（72）与中心管（65）相配合，以实现环形空心浮子在液体浮力作用下可沿中心管上下滑动；所述环形空心浮子（72）的外壁上有一块彩色的指示标（71）；表头（15）、浮筒（16）与底座（77）以及球阀（78）依次连接；固定好所述环形空心浮子（72）的中心管（65）位于浮筒（16）内；由所述中心管（65）内经过绝缘密封处理后引出的信号电缆（80）被引出至表头（15）内的接线端子排上；在表头（15）上开有485总线接口端（18）和1‑wire通信接口端（59）；所述多功能数传仪（6）包括一个数传仪壳体（34），在所述数传仪壳体（34）的外壁上固定有外设接口面板（31）、电源接口（32）和开关（33），在壳体内固定有带按键和显示框的仪器操作面板(24)、触摸按键模块（25）、LCD320240CCW型LCD显示屏（26）、数传仪主板（27）、IDC20插座（28）、GPRS模块（29）和充电电池（30）；所述外设接口面板（31）上开有USB接口、RS485接口、以太网接口和继电器控制信号输出接口；通过所述USB接口连接有一个USB键盘（35）；所述数传仪主板（27）上集成有LPC1766ARM单片机、FM31256型存储器芯片、与前述存储器相配合的MC306型微机补偿晶体振荡器芯片、JTAG接口电路单元、采用CAT811S芯片的复位电路以及12MHZ的石英晶体振荡电路；其中，前述元件与作为CPU的LPC1766ARM单片机管脚连接关系为，CPU的22号管脚和23号管脚连接所述石英晶体振荡电路，CPU的49号管脚和48号管脚分别作为FM31256型存储器芯片的IIC总线时钟和数据线，所述FM31256型存储器芯片的10号管脚和11号管脚分别对应连接MC306型微机补偿晶体振荡器芯片的XIN端和XOUT端；CPU的17号管脚连接所述CAT811S芯片的RST端， CPU的1号管脚、5号管脚和100号管脚分别连接至所述JTAG接口电路单元作为JTAG调试端口；所述IDC20插座（28）上对应连接有采用RSM485S型芯片的RS485接口电路单元（45）、采用SIPEX3220型芯片的RS232接口电路单元（48）、以ZNE_100T型芯片为主芯片的以太网转换电路单元（51）、采用ULN2003型驱动芯片的继电器输出电路单元（55）和采用LM3526芯片的USB接口电路单元（56）；其中，前述元件通过所述的IDC20插座（28）与作为CPU的LPC1766ARM单片机管脚连接关系为，CPU的94号管脚连接SIPEX3220型芯片的SHDN控制端，CPU的98号管脚和99号管脚分别连接至SIPEX3220型芯片的TLIN端和RLOUT端，CPU的29号管脚、30号管脚作为所述USB接口电路单元（56）的USB数据线，CPU的36号管脚为供电检测管脚，CPU的33号管脚连接到所述LM3526芯片的ENB端，以控制USB总线的电源；CPU的46号管脚和47号管脚分别连接至ZNE_100T型芯片的TXD端和RXD端，CPU的52号管脚和51号管脚分别连接至ZNE_100T型芯片的CFG端和RST端；CPU的88号管脚～91号管脚为四路开关量输出，分别连接所述ULN2003型驱动芯片的对应输入端，驱动继电器输出开关量信号控制所述电动执行器（9）的打开和关闭；CPU的65号管脚、64号管脚和66号管脚分别为第一路RSM485S型芯片的发送、接收和控制管脚，该485模块的9号管脚、8号管脚为485总线的A+和B‑信号线；CPU的75号管脚、74号管脚和87号管脚分别为第二路485模块的发送、接收和控制管脚，CPU按照规定的RS485通讯协议，作为主机与从机进行通讯；所述GPRS模块（29）与RS232接口电路单元（48）之间采用双向数据流结构连接；所述RS485接口电路单元（45）、以太网转换电路单元（51）、继电器输出电路单元（55）和USB接口电路单元（56）的信号接口分别连接至外设接口面板（31）上的对应接口端；所述压力变送器（4）和温度变送器（5）的信号输出端分别连接至所述RS485接口电路单元（45）的压变信号和温变信号输入端。