專利名稱：一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種非接觸轉(zhuǎn)速測量裝置，特別是關(guān)于一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有水下流速測量主要有渦輪機械傳導(dǎo)式與多普勒效應(yīng)式。渦輪機械傳導(dǎo)式一般結(jié)構(gòu)都比較簡單，大多針對明渠短期移動測量，其原理是通過水流驅(qū)動渦輪將流速轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪轉(zhuǎn)速信息，然后再進(jìn)行采集處理。渦輪機械傳導(dǎo)式流速儀又分接觸式與非接觸式信號傳導(dǎo)方式，接觸式需要轉(zhuǎn)軸與測點頻繁接觸來傳遞轉(zhuǎn)速信息，由于接觸部位的密封比較復(fù)雜，高壓條件下更是難以做到，不適合水下應(yīng)用。非接觸式傳導(dǎo)方式大多采用磁感應(yīng)信息， 通過轉(zhuǎn)軸帶動磁極產(chǎn)生磁場變換，來傳遞轉(zhuǎn)速信息，避免了轉(zhuǎn)軸與測點的接觸，工作可靠， 結(jié)構(gòu)簡單。渦輪機械流速儀功耗甚微，但精度較低，一般應(yīng)用于水文監(jiān)測、江河流量監(jiān)測、農(nóng)業(yè)灌溉、市政給排水、工業(yè)污水等行業(yè)明渠流速/流量測量。多普勒效應(yīng)式一般用于海域航道和港口流速檢測，其主要利用水流回波的多普勒效應(yīng)來分析流速，通常有光源與聲源等， 適合于開闊水域的區(qū)域流速檢測，精度高，但是信息量大，解算復(fù)雜，特別是深水測量中需要克服耐壓，密封等工程問題，價格昂貴，不適合局部單測點流速檢測應(yīng)用，而且其功耗大， 不適合水下電池供電的長時間流速檢測。經(jīng)過市場調(diào)研，還沒有發(fā)現(xiàn)一款能夠針對深水海洋流速進(jìn)行長期檢測的裝置。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)ι詈：Ｑ罅魉龠M(jìn)行全方位測量，具有耐壓、密封能力的深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀，其特征在于它包括一流速儀固定支架，所述固定支架上設(shè)置有一固定轉(zhuǎn)向軸，所述固定轉(zhuǎn)向軸頂部設(shè)置一耐壓艙，所述耐壓艙通過轉(zhuǎn)向軸承連接一水平轉(zhuǎn)向連接件，所述水平轉(zhuǎn)向連接件的一端連接一導(dǎo)流尾翼，另一端連接一轉(zhuǎn)軸艙，所述轉(zhuǎn)軸艙內(nèi)設(shè)置有一渦輪轉(zhuǎn)軸，所述渦輪轉(zhuǎn)軸一端伸出所述轉(zhuǎn)軸艙連接一渦輪，另一端設(shè)置有磁極；與所述磁極對應(yīng)， 所述耐壓艙內(nèi)設(shè)置有一磁簧開關(guān)，所述磁簧開關(guān)通過兩芯水密耐壓電纜連接一流速調(diào)節(jié)儀。所述流速調(diào)節(jié)儀內(nèi)設(shè)置有一直流電源，所述直流電源的正極連接所述兩芯水密耐壓電纜的信號輸入線，負(fù)極并聯(lián)連接濾波電容、負(fù)載電阻和脈沖計數(shù)器的地線，所述濾波電容和負(fù)載電阻的正電極，以及所述脈沖計數(shù)器的輸入端共同連接所述兩芯水密耐壓電纜的信號輸出線。所述耐壓艙底部設(shè)置有水密接口，所述兩芯水密耐壓電纜從所述水密接口穿出， 從所述固定轉(zhuǎn)向軸內(nèi)部和固定支架內(nèi)部走線，連接所述流速解調(diào)儀。所述水平轉(zhuǎn)向連接件的末端通過平衡調(diào)節(jié)螺栓連接所述導(dǎo)流尾翼。[0008]所述磁簧開關(guān)為舌簧管和霍爾原件其中的一種。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型的渦輪傳動裝置與信息接收裝置分離設(shè)置，且處于不同的旋轉(zhuǎn)面上，信息接收裝置保持靜態(tài)不動，渦輪轉(zhuǎn)動裝置中的轉(zhuǎn)動裝置能夠相對其360度自由轉(zhuǎn)向，因此，可適應(yīng)水下洋流流向多變，滿足持續(xù)的頂流流速測量要求。2、本實用新型通過分置渦輪傳動裝置與信息接收裝置，能夠完成流速信息從動的非耐壓到靜的耐壓部分的傳導(dǎo)，即通過磁場變換將動態(tài)的渦輪轉(zhuǎn)動采集到的流速信息傳送給靜態(tài)的信息接收裝置，并通過信息接收裝置將流速信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髅}沖信號，完成信息的傳導(dǎo)。3、本實用新型采用透磁材料制作轉(zhuǎn)向軸承、耐壓艙及固定轉(zhuǎn)向軸等，且在耐壓艙內(nèi)設(shè)置有磁簧開關(guān)，因此，雖然渦輪傳動裝置與信息接收裝置分離設(shè)置，但不影響磁場信息的傳送，在渦輪自由轉(zhuǎn)向過程中，依然能夠保持信息轉(zhuǎn)換的暢通。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單巧妙，耐壓密封性強，能夠自由轉(zhuǎn)向滿足深水流速長期檢測的需求，因此， 可廣泛用于深海石油鉆井系統(tǒng)中，水下輸油管道的多點洋流的流速檢測過程中。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實用新型信息接收裝置結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1、圖2所示，本實用新型包括渦輪傳動裝置和信息接收裝置。渦輪傳動裝置包括一渦輪1，渦輪1連接一渦輪轉(zhuǎn)軸2，渦輪轉(zhuǎn)軸2的另一端連接一轉(zhuǎn)動裝置3，轉(zhuǎn)動裝置3轉(zhuǎn)動設(shè)置在一轉(zhuǎn)軸艙4內(nèi)，轉(zhuǎn)動裝置3末端設(shè)置有磁極5，轉(zhuǎn)軸艙 4末端連接一水平轉(zhuǎn)向連接件6，水平轉(zhuǎn)向連接件6的末端通過平衡調(diào)節(jié)螺栓7連接一導(dǎo)流尾翼8。信息接收裝置包括通過轉(zhuǎn)向軸承9設(shè)置在水平轉(zhuǎn)向連接件6內(nèi)部的耐壓艙10，耐壓艙10底部連接固定轉(zhuǎn)向軸11。耐壓艙10內(nèi)設(shè)置有一磁簧開關(guān)12，磁簧開關(guān)12上連接一根兩芯水密耐壓電纜13，兩芯水密耐壓電纜13通過耐壓艙10底部的水密接口 14引出， 并從固定轉(zhuǎn)向軸11內(nèi)部和與固定轉(zhuǎn)向軸11底端連接的流速儀固定支架15內(nèi)部走線，最終連接到流速解調(diào)儀16，兩芯水密耐壓電纜13的兩條線分別作為信號輸入線和信號輸出線連接流速調(diào)節(jié)儀16。流速調(diào)節(jié)儀16內(nèi)設(shè)置有一直流電源17，直流電源17的正極連接兩芯水密耐壓電纜13的信號輸入線，負(fù)極并聯(lián)連接濾波電容18、負(fù)載電阻19和脈沖計數(shù)器20的地線，濾波電容18和負(fù)載電阻19的正電極，以及脈沖計數(shù)器20的輸入端共同連接兩芯水密耐壓電纜 13的信號輸出線。本實用新型的流速測量方法為水流驅(qū)動渦輪1轉(zhuǎn)動，渦輪1通過與之相連的轉(zhuǎn)軸 2和轉(zhuǎn)動裝置3驅(qū)動轉(zhuǎn)動裝置3末端的磁極5轉(zhuǎn)動，在其周圍空間產(chǎn)生持續(xù)變化方向的磁場，持續(xù)變化方向的磁場驅(qū)動磁簧開關(guān)12不間斷的通斷，在負(fù)載電阻19的正電極處產(chǎn)生脈沖信號，脈沖信號輸入脈沖計數(shù)器20進(jìn)行計數(shù)，渦輪1面轉(zhuǎn)過一周，帶動磁極5周圍的磁場方向變換兩次，產(chǎn)生磁簧開關(guān)12的兩次通斷，在負(fù)載電阻19的正電極處產(chǎn)生兩個高電平脈沖信號，脈沖計數(shù)器20計數(shù)兩次，數(shù)值增加2，從而實現(xiàn)了流速的計量。濾波電容18的作用是為了保持負(fù)載電阻19的正電極處產(chǎn)生平穩(wěn)的脈沖信號，保護(hù)脈沖計數(shù)器20正常計數(shù)。上述實施例中，水平轉(zhuǎn)向連接件6、耐壓艙10、固定轉(zhuǎn)向軸11、磁簧開關(guān)12、水密導(dǎo)線接口 14及流速儀固定支架15等均需要進(jìn)行耐壓性處理，以保證其封裝的抗壓力要求。上述實施例中，磁簧開關(guān)12可以采用舌(干)簧管，也可以采用霍爾原件，采用霍爾原件可以同時滿足水流流向與流速的測量需求，固定轉(zhuǎn)向軸11和流速儀固定支架15是流速儀的固定裝置，可以根據(jù)實際需要靈活配置。上述實施例中，轉(zhuǎn)向軸承9、耐壓艙10及固定轉(zhuǎn)向軸11等均采用透磁材料制成。經(jīng)過試驗，本實用新型能夠滿足深水應(yīng)用需求，其具體指標(biāo)如下測量范圍流速測量0. 0001m/s 10m/s工作水深不小于6000m耐壓密封耐壓不小于60MPa，同等壓力下水密良好測量精度士 1.0%能耗3. 3V內(nèi)置鋰電池供電，電流不大于1 μ A輸出信號采用脈沖技術(shù)模式，按檢測間隔發(fā)送一次數(shù)據(jù)，每轉(zhuǎn)兩個脈沖，脈沖輸出0. 00001 5000Hz，可任意設(shè)置(無源光耦輸出)；頻率輸出1 1000Hz，可任意設(shè)置。通訊方式RS_232流速傳感器外形尺寸39 X 390 (mm)上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀，其特征在于它包括一流速儀固定支架，所述固定支架上設(shè)置有一固定轉(zhuǎn)向軸，所述固定轉(zhuǎn)向軸頂部設(shè)置一耐壓艙，所述耐壓艙通過轉(zhuǎn)向軸承連接一水平轉(zhuǎn)向連接件，所述水平轉(zhuǎn)向連接件的一端連接一導(dǎo)流尾翼，另一端連接一轉(zhuǎn)軸艙，所述轉(zhuǎn)軸艙內(nèi)設(shè)置有一渦輪轉(zhuǎn)軸，所述渦輪轉(zhuǎn)軸一端伸出所述轉(zhuǎn)軸艙連接一渦輪， 另一端設(shè)置有磁極；與所述磁極對應(yīng)，所述耐壓艙內(nèi)設(shè)置有一磁簧開關(guān)，所述磁簧開關(guān)通過兩芯水密耐壓電纜連接一流速調(diào)節(jié)儀。
2.如權(quán)利要求1所述的一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀，其特征在于所述流速調(diào)節(jié)儀內(nèi)設(shè)置有一直流電源，所述直流電源的正極連接所述兩芯水密耐壓電纜的信號輸入線， 負(fù)極并聯(lián)連接濾波電容、負(fù)載電阻和脈沖計數(shù)器的地線，所述濾波電容和負(fù)載電阻的正電極，以及所述脈沖計數(shù)器的輸入端共同連接所述兩芯水密耐壓電纜的信號輸出線。
3.如權(quán)利要求1所述的一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀，其特征在于所述耐壓艙底部設(shè)置有水密接口，所述兩芯水密耐壓電纜從所述水密接口穿出，從所述固定轉(zhuǎn)向軸內(nèi)部和固定支架內(nèi)部走線，連接所述流速解調(diào)儀。
4.如權(quán)利要求2所述的一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀，其特征在于所述耐壓艙底部設(shè)置有水密接口，所述兩芯水密耐壓電纜從所述水密接口穿出，從所述固定轉(zhuǎn)向軸內(nèi)部和固定支架內(nèi)部走線，連接所述流速解調(diào)儀。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀，其特征在于 所述水平轉(zhuǎn)向連接件的末端通過平衡調(diào)節(jié)螺栓連接所述導(dǎo)流尾翼。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀，其特征在于 所述磁簧開關(guān)為舌簧管和霍爾原件其中的一種。
7.如權(quán)利要求5所述的一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀，其特征在于所述磁簧開關(guān)為舌簧管和霍爾原件其中的一種。
專利摘要本實用新型涉及一種深水磁感應(yīng)渦輪萬向流速儀，其特征在于它包括一流速儀固定支架，固定支架上設(shè)置有一固定轉(zhuǎn)向軸，固定轉(zhuǎn)向軸頂部設(shè)置一耐壓艙，耐壓艙通過轉(zhuǎn)向軸承連接一水平轉(zhuǎn)向連接件，水平轉(zhuǎn)向連接件的一端連接一導(dǎo)流尾翼，另一端連接一轉(zhuǎn)軸艙，轉(zhuǎn)軸艙內(nèi)設(shè)置有一渦輪轉(zhuǎn)軸，渦輪轉(zhuǎn)軸一端伸出轉(zhuǎn)軸艙連接一渦輪，另一端設(shè)置有磁極；與磁極對應(yīng)，耐壓艙內(nèi)設(shè)置有一磁簧開關(guān)，磁簧開關(guān)通過兩芯水密耐壓電纜連接一流速調(diào)節(jié)儀。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單巧妙，耐壓密封性強，能夠自由轉(zhuǎn)向滿足深水流速長期檢測的需求，因此，可廣泛用于深海石油鉆井系統(tǒng)中，水下輸油管道的多點洋流的流速檢測過程中。
文檔編號G01P5/06GK201965147SQ20102066804
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者何軻, 朱夢陽, 李保軍, 楊伏洲, 王海燕, 申曉紅, 白峻, 蔣世全, 許亮斌 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 西北工業(yè)大學(xué)