液气分离计量装置.pdf

本发明涉及一种用于石油、化工管道油气混合输送管道的液气分离计量装置。包括计数表和计量驱动装置，计量驱动装置包括上部的表头驱动机构、中部的主缸体、下部的主阀体和装置在主阀体内的换向机构组成。主阀体下部水平设有相互垂直并贯通的一个主通道、一个水平换向通道，向上设有一个垂直通道，主阀体内的换向机构包括在水平换向通道内装置有水平活塞套和水平活塞，在垂直通道内装置有长套活塞套和长套活塞，通过主阀体、活塞和活塞套上设置的导流通道相互配合，驱动计数表计量。同时为了防止气体进入计量装置中，在阀体的进接口上连接有液气分流装置。本发明很好地解决了在油气管道计量中存在的问题，自动排除气体对计量的干扰，具有快速、准确的自动计量。可广泛应用于低产井，高黏度低产井和50吨以内的单井原油生产计量，以及管线压力在2MPa范围内其它液体流量的计量。

1、  一种液气分离计量装置，包括计数表(1)和计量驱动装置，计量驱动装置包括上部的表头驱动机构、中部的主缸体(15)、下部的主阀体(18)和装置在主阀体内的换向机构组成；所述的表头驱动机构包括表头座(4)、滑动块(7)、计数表触杆(3)和滑动块锁定机构(6)组成；表头座(4)向下与主缸体(15)连接，向上连接表头外壳(2)连接，在表头座(4)内垂直方向装有滑动块(7)，滑动块(7)外壁上下设有两组凹槽，在凹槽处水平装有与凹槽配合的滑动块锁定机构(6)，在滑动块(7)的下部连接长套活塞(16)，并通过径向设置的导流口将长套活塞(16)内、外腔室导通；所述的主缸体(15)内装置有中间隔离板(14)和长套活塞(16)，长套活塞(16)向上与表头驱动机构触动配合，向下与位于主阀体(18)内的换向机构连接，在中间隔离板(14)的上下端面轴向设有弹簧座(13)，弹簧(12)坐落在弹簧座(13)内并套装在长套活塞(26)外，其特征在于：所述的主阀体(18)和装置在主阀体(18)内的换向机构包括：主阀体(18)下部水平设有相互垂直并贯通的一个主通道、一个水平换向通道，向上设有一个垂直通道，其中的主通道两端分别设有与外管线连接的进、出接口(25、27)，在进、出接口(25、27)处分别设有导流通道(T1、T2)，中间设有向上贯通的中心通孔(48)；沿中心通孔(48)向上的垂直通道内周均匀分布着四个凸槽(49、50、51、52)和四个燕尾槽(53、54、55、56)，四个凸槽内分别设有导流槽(F3、F1、F4、F2)，其中的一对凸槽内的导流槽(F3、F4)与设置在主通道进出接口处的导流通道(T1、T2)贯通，另一对凸槽内的导流槽(F1、F2)与设置在水平换向通道外侧的两个对称的导流槽(F11、F22)贯通；沿水平换向通道向上在中心通孔(48)两侧对称分布着四个导流孔(F1、58、57、F2)，四个燕尾槽(53、54、55、56)的低部分别通过设置在水平换向通道上部内侧的两个对称的导流孔(57、58)向上再与主缸体(15)内腔贯通；所述的主阀体(18)内的换向机构包括：在内装置有水平活塞套(19)和水平活塞(20)，在水平活塞套(19)上部设有四个导流孔(D1、D2、D3、D4)，中间两个导流孔(D2、D3)与中心通孔(48)导通，外侧的两个导流孔(D1、D4)分别与设置在水平换向通道上靠近中心通孔(48)两侧的两个对称导流孔(57、58)导通，在水平活塞(20)与导流孔(D1、D3)和与导流孔(D2、D4)对应的位置上开设两个环行槽(B1、B2)，在水平活塞(20)水平轴截面的两侧分别设有一组与导流通道(T1)和水平活塞环行槽(B2)配合的水平导流孔(E3、E4)，以及另一组与导流通道(T2)和水平活塞环行槽(B1)配合的水平导流孔(E1、E2)；在垂直通道内装置有长套活塞套(17)和长套活塞(16)，在长套活塞套的下部(17)与四个凸起凹槽的结合部分别设有导流孔(C1、C2，C3、C4，C5、C6，C7、C8)，在长套活塞(16)下部设有两个环行槽(A1、A2)，八个导流孔与两个环行槽(A1、A2)上下换位配合，分别形成两组导流通道。

2、  根据权利要求1所述的液气分离计量装置，其特征在于：所述的滑动块锁定机构(6)包括滚动轴、滚筒轴座和复位弹簧共同组成，在主阀体(18)的出接口(27)设有旁通(47)，在水平换向通道的两端有密封盖(46)进行密封。

3、  根据权利要求1所述的液气分离计量装置，其特征在于：在中间隔离板(14)的外表面设有密封环(24)。

4、  根据权利要求1、2或3所述的液气分离计量装置，其特征在于：在阀体的进接口(25)上连接有液气分流装置，该装置是在一个封闭的容器(21)上分别设有与阀体进口连接的出液口(26)，与管道连接的混合进口(28)及排气口(30)，排气口通过容器内的导气管(35)与固定在容器内的气体控制阀连接，气体控制阀包括主阀体(23)、阀座(32)、阀芯(31)、阀芯连杆(33)，浮球(22)由浮球支撑架(34)固定在容器(21)内，并通过垂直杆与阀芯连杆(33)铰链。

5、  根据权利要求4所述的液气分离计量装置，其特征在于：在排气口(30)处安装有法兰(29)和泄压阀，泄压阀包括阀体(36)、塞堵(37)、弹簧(38)、压帽(39)，泄压阀的外面是导气通道(40)。

液气分离计量装置
一、技术领域：
本发明公开了一种液气分离计量装置，特别是一种用于石油、化工管道油气混合输送管道的液气分离计量装置。
二、背景技术：
目前石油工业单井原油生产的计量一直是个大问题，所采出的容积计量法，时间长，速度慢，误差大。尤其是对低产井的计量有的需要几个小时计量一次，而且还不能连续计量。还有些计量设备是实行油气混合计量，而气体在各个油井中储出量差异很大，因此在计量中误差更大，很难做到原油生产的科学管理。为此本申请人在先申请了一种液体流量计数装置(申请号为200410037161.4)，该计数装置包括表头和计量驱动装置。计量驱动装置包括三通座、活塞室和表头驱动机构组成。三通座的两侧分别设有进、出接口，向上与活塞室贯通，在三通座的出口内壁设有上下两个与出口贯通导流口。活塞室内装有活塞，活塞的下端连接换向导流头，中部是中间导管，上端与表头驱动机连接，在中间导管的外壁套有中间隔离板，中间隔离板内、外分别与中间导管外壁和活塞室的内壁密封滑行配合。换向导流头的截面呈“H”形，两侧的滑套上分别设有两组对称的导流口，中间的隔断向上延伸有导流孔，导流孔的上部与中间导管连接并贯通。在中间导管的上、下端部分别设有弹簧定位固定块。在中间导管的上下端内侧与中间隔离板之间分别套有弹簧。表头驱动机构包括表头座、滑动块、表头触头和滑动块锁定机构，表头座向下与活塞室连接，向上连接表头固定架，在表头座内垂直方向装有滑动块，滑动块外壁上下设有两组凹槽，在下凹槽处水平装有锁定机构，锁定机构包括与凹槽配合的滚动轴，和滚动轴座、复位弹簧。三通座上设有上法兰，表头座上设有下法兰，上下法兰之间的活塞室由固定螺栓和螺母固定。为了更好地对油气进行分流，在三通座的进口上连接有液气分流装置，该装置是在一个封闭的容器上分别设有与三通进口连接的出液口，与管道连接的混合进口，和排气口，排气口通过容器内的导气管与固定在容器内的排气阀连接；排气阀包括阀座、阀芯、阀芯连杆组成，阀芯连杆与垂直固定在容器内的浮球和浮球连杆连接。
该发明的较好地解决了现有技术在油气管道计量中存在的问题，自动排除气体对计量的干扰，具有快速、准确的自动计量。可广泛应用于低产井，高黏度低产井和50吨以内的单井原油生产计量，以及管线压力在2MPa范围内其它液体流量的计量。但是在实际应用中由于原油中含有较多的杂质，容易对回路形成堵塞，造成停止计量，影响生产。
三、发明内容：
本发明的目的就是针对在先申请技术存在的上述缺陷，提供一种液气分离计量装置。
本发明的技术方案包括：包括计数表1和计量驱动装置，计量驱动装置包括上部的表头驱动机构、中部的主缸体15、下部的主阀体18和装置在主阀体内的换向机构组成。所述的表头驱动机构包括表头座4、滑动块7、计数表触杆3和滑动块锁定机构6组成。表头座4向下与主缸体15连接，向上连接表头外壳2连接，在表头座4内垂直方向装有滑动块7，滑动块7外壁上下设有两组凹槽，在凹槽处水平装有与凹槽配合的滑动块锁定机构6，在滑动块7的下部连接长套活塞16，并通过径向设置的导流口将长套活塞16内、外腔室导通。所述的主缸体15内装置有中间隔离板14和长套活塞16，长套活塞16向上与表头驱动机构触动配合，向下与位于主阀体18内的换向机构连接，在中间隔离板14的上下端面轴向设有弹簧座13，弹簧12坐落在弹簧座13内并套装在长套活塞26外。其改进之处包括：主阀体18下部水平设有相互垂直并贯通的一个主通道、一个水平换向通道，向上设有一个垂直通道，其中的主通道两端分别设有与外管线连接的进、出接口(25、27)，在进、出接口(25、27)处分别设有导流通道(T1、T2)，中间设有向上贯通的中心通孔48；沿中心通孔48向上的垂直通道内周均匀分布着四个凸槽(49、50、51、52)和四个燕尾槽(53、54、55、56)，四个凸槽内分别设有导流槽(F3、F1、F4、F2)，其中的一对凸槽内的导流槽(F3、F4)与设置在主通道进出接口处的导流通道(T1、T2)贯通，另一对凸槽内的导流槽(F1、F2)与设置在水平换向通道外侧的两个对称的导流槽(F1、F2)贯通；沿水平换向通道向上在中心通孔48两侧对称分布着四个导流孔(F1、58、57、F2)，四个燕尾槽(53、54、55、56)的低部分别将设置在水平换向通道上部内侧的两个对称的导流孔(57、58)向上再与主缸体15内腔贯通。所述的主阀体18内的换向机构包括：在内装置有水平活塞套19和水平活塞20，在水平活塞套19上部设有四个导流孔(D1、D2、D3、D4)，中间两个导流孔(D2、D3)与中心通孔48导通，外侧的两个导流孔(D1、D4)分别与设置在水平换向通道上靠近中心通孔48两侧的两个对称导流孔(57、58)导通，在水平活塞20与导流孔(D1、D3)和与导流孔(D2、D4)对应的位置上开设两个环行槽(B1、B2)，在水平活塞20水平轴截面的两侧分别设有一组与导流通道T1和水平活塞环行槽B2配合的水平导流孔(E3、E4)，以及另一组与导流通道T2和水平活塞环行槽B1配合的水平导流孔(E1、E2)；在垂直通道内装置有长套活塞套17和长套活塞16，在长套活塞套的下部17与四个凸起凹槽的结合部分别设有导流孔(C1、C2，C3、C4，C5、C6，C7、C8)，在长套活塞16下部设有两个环行槽(A1、A2)，八个导流孔与两个环行槽(A1、A2)上下换位配合，分别形成两组导流通道。
本发明的技术方案还包括：所述的滑动块锁定机构6包括滚动轴、滚筒轴座和复位弹簧共同组成，在主阀体18的出接口27设有旁通47，在水平换向通道地两端有密封盖46进行密封。在中间隔离板14的外表面设有密封环24。在阀体的进接口25上连接有液气分流装置，该装置是在一个封闭的容器21上分别设有与阀体进口连接的出液口26，与管道连接的混合进口28及排气口30，排气口通过容器内的导气管35与固定在容器内的气体控制阀连接，气体控制阀包括主阀体23、阀座32、阀芯31、阀芯连杆33，浮球22由浮球支撑架34固定在容器21内，并通过垂直杆与阀芯连杆33铰链。在排气口30处安装有法兰29和泄压阀，泄压阀包括阀体36、塞堵37、弹簧38、压帽39，泄压阀的外面是导气通道40。
本发明的很好地解决了在油气管道计量中存在的问题，自动排除气体对计量的干扰，具有快速、准确的自动计量。可广泛应用于低产井，高黏度低产井和50吨以内的单井原油生产计量，以及管线压力在2MPa范围内其它液体流量的计量。同时克服了在先申请技术中在运行过程中容易堵塞停机的缺陷。
四、附图说明：
附图1是本发明的一种实施例的整体结构示意图；
附图2是图1中的A——A截面的整体结构示意图；
附图3是图1中的A——A截面的主阀体及内部的放大结构示意图；
附图4是图3中的B——B截面的结构示意图；
附图5是图3中的C——C截面的结构示意图；
附图6是主阀体部分的俯视图；
附图7是图1中液气分流装置的D——D截面的整体结构示意图。
五、具体实施方式：
参照附图1，本发明计数表1和计量驱动装置(图中左半部分)和液气分流装置(图中右半部分)组成。
参照附图1和7，液气分流装置在一个封闭的压力容器21上设有与阀体进口25连接的出液口26，与管道连接的混合进口28及排气口30，排气口通过容器内的导气管35与固定在容器内的气体控制阀连接。气体控制阀包括主阀体23、阀座32、阀芯31、阀芯连杆33，浮球22由浮球支撑架34固定在容器21内，并通过垂直杆与阀芯连杆33铰链。在排气口30处安装有法兰29和泄压阀，泄压阀包括阀体36、塞堵37、弹簧38、压帽39，泄压阀的外面是导气通道40。气体和液体便分离成上下两部分，液体量大时，浮子向上关闭气体开关，气体不通，液体由下方出口进入计量装置，当气体量增多时浮球下沉，气体控制阀打开放气，由于液体经过计量器时有0.05MPa压力。所以气体控制阀打开放气时，液体处于阻流状态。这时液面上升气体减少，浮子上升控制阀关闭，液体开始流动。以此控制液路不走气、气路不走油，保持计量的准确性。气体通过上部气体控制阀和排气管绕过计量器进入输气管线。
参照附图1和2，计量驱动装置包括上部的表头驱动机构、中部的主缸体15、下部的主阀体18和装置在主阀体内的换向机构组成。计数表1装在表头外壳2内，上面设有护盖1，表头外壳与表头座4销钉固定连接，表头座4与大盖法兰8通过销钉43连接，大盖法兰8与下部主阀体18通过长螺栓10和螺帽44连接，中间由主缸体15形成腔室。在表头座4和大盖法兰8中心轴内装有滑动块7、计数表触杆3和滑动块锁定机构6。滑动块锁定机构6包括滚动轴、滚动轴座和复位弹簧共同组成，滑动块7外壁上下设有两组凹槽，与凹槽配合的滑动块锁定机构6的滚动轴，在滑动块7的下部连接长套活塞16，并通过径向设置的导流口将长套活塞16内、外腔室导通。主缸体15内装置有中间隔离板14和长套活塞16，长套活塞16向上与表头驱动机构触动配合，向下与位于主阀体18内的换向机构连接，在中间隔离板14的上下端面轴向设有弹簧座13，弹簧12坐落在弹簧座13内并套装在长套活塞26外，在中间隔离板14的外表面设有密封环24。在主缸体15外套有保护罩11。
参照附图1、2、3、4、5、6，主阀体18下部水平设有相互垂直并贯通的一个主通道、一个水平换向通道，向上设有一个垂直通道，其中的主通道两端分别设有与外管线连接的进、出接口25、27，在进、出接口25、27处分别设有导流通道T1、T2(图3和图所示)，中间设有向上贯通的中心通孔48；沿中心通孔48向上的垂直通道内周均匀分布着四个凸槽49、50、51、52和四个燕尾槽53、54、55、56(图6所示)，四个凸槽内分别设有导流槽F3、F1、F4、F2(图3、4所示)，其中的一对凸槽内的导流槽F3、F4与设置在主通道进出接口处的导流通道T1、T2贯通(图3所示)，另一对凸槽内的导流槽F1、F2与设置在水平换向通道外侧的两个对称的导流槽F11、F22贯通(图4所示)；沿水平换向通道向上在中心通孔48两侧对称分布着四个导流孔F1、58、57、F2(图4所示)，四个燕尾槽53、54、55、56的低部分别将设置在水平换向通道上部内侧的两个对称的导流孔57、58向上再与主缸体15隔离板14下部内腔贯通(图6所示)。所述的主阀体18内的换向机构包括：在内装置有水平活塞套19和水平活塞20，在水平活塞套19上部设有四个导流孔D1、D2、D3、D4(图2、4、6所示)，中间两个导流孔D2、D3与中心通孔48导通，外侧的两个导流孔D1、D4分别与设置在水平换向通道上靠近中心通孔48两侧的两个两个对称导流孔57、58导通，在水平活塞20与导流孔D1、D3和与导流孔D2、D4对应的位置上开设两个环行槽B1、B2(图2、4所示)，在水平活塞20水平轴截面的两侧分别设有一组与导流通道T1和水平活塞环行槽B2配合的水平导流孔E3、E4，以及另一组与导流通道T2和水平活塞环行槽B1配合的水平导流孔E1、E2(图5所示)；在垂直通道内装置有长套活塞套17和长套活塞16，在长套活塞套的下部17与四个凸起凹槽的结合部分别设有导流孔C1、C2，C3、C4，C5、C6，C7、C8(图3、4所示)，在长套活塞16下部设有两个环行槽A1、A2，八个导流孔与两个环行槽A1、A2上下换位配合，分别形成两组导流通道。在主阀体18的出接口27设有旁通47，在水平换向通道的两端有密封盖46进行密封。
在如附图1所示位置，液体由下部进接口25经T1、E4、B2、D4、58，进入中间隔离板14的下部，推动中间隔离板14向上滑动，迫使中间隔离板上方的液体经A、48、D2、B1、E2、T2进入输出接口27；当中间隔离板14上滑到一定的位置时，上弹簧推动滑动块7及与其连接的长套活塞16向上移动，使T1、A2、C8、C3、A1、C5、C1、T2依次导通；液体又经F3、C8、A2、C3、F1进入水平活塞20右方，推动水平活塞向左移动，直到T1、E3、B2、D3、T2、E1、B1、D1导通，此时液体由T1、E3、B2、D3、48进入中间隔离板14的上部，推动中间隔离板14向下滑动，迫使中间隔离板下方的液体经57、D1、B1、E1、T2进入输出接口27。中间隔离板14向下滑到预定的位置时，下弹簧推动长套活塞16及与其连接的滑动块7向下移动，长套活塞16又恢复到上一个循环位置。如此往返不断的循环，每循环一次安装在滑动块7上的计数表触杆触动计数器一次，所显示的数值加一。由于计量容器的几何尺寸已定，中间隔离板的行程已定，所以每个循环排入输出管线的体积流量已定，根据计数器的记数，就可以计算出总的体积流量。在长套活塞上安装的滑动块是保证长套活塞行至上止点和下止点都能按要求固定在一定的位置上而不错位。导管活塞的位置由锁定机构及安装在导管活塞上滑动块的相互位置确定。中间隔离板上方和下方的弹簧用来加速完成长套活塞变动位置的动作，整套动力来源于流体的压力。