本实用新型属于油田分层注水技术领域，具体涉及一种高压流量自动调节装置。
背景技术：
注水是目前我国油田增产的重要手段，为了控制全井的注入量大小，在井口需要安装流量调节设备。
传统的流量自控仪没有压力和温度测量功能，需要额外安装压力变送器进行测量。
另外，传统的流量自控仪为了保证阀片组之间的密封性能，一般会安装碟簧组对阀片组进行预压，碟簧组一般在密封环节后端与轴承安装在一起，随着压力的升高，碟簧力会被旋转主轴受压产生的活塞力抵消一部分，甚至全部抵消，导致阀片组无法关死。
此外，由于安装和加工误差的影响，阀片组在相互旋转时密封面之间的微小倾斜角会造成密封面磨损加剧，导致旋转扭矩过大和密封面失效。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种高压流量自动调节装置。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置，该装置包括电动执行器、主体调节单元、控制箱、流量计，所述电动执行器通过支架设置在主体调节单元的顶部并且与主体调节单元的内部连接，所述主体调节单元的底部与垂向设置的进水管连通，所述主体调节单元的一侧与横向设置的出水管连通，另一侧通过穿线管与控制箱连接，所述流量计设置在进水管上，所述控制箱分别与电动执行器、主体调节单元、流量计电连接。
上述方案中，所述主体调节单元包括缸筒、旋转主轴、旋转阀片、固定阀片、压力测温组件，所述旋转主轴沿轴向设置在缸筒的中心孔道内，所述旋转主轴的上端通过联轴器与电动执行器连接，所述旋转主轴的下端通过第一连接销与旋转阀片连接，所述固定阀片通过第二连接销固定在中心孔道的下部，所述旋转阀片的下端面与固定阀片的上端面抵接，所述中心孔道的一侧与出水管连通，所述压力测温组件设置在缸筒内的一侧，所述进水管、固定阀片上的过流孔、中心孔道、出水管形成流体注入通道。
上述方案中，所述压力测温组件包括第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器，所述缸筒位于固定阀片上下两侧的位置分别设置有与中心孔道连通的横向孔道，其中，第一个所述横向孔道内设置第一压力传感器，第二个所述横向孔道内设置第二压力传感器，所述温度传感器设置在缸筒上，所述第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器均与控制箱电连接。
上述方案中，所述旋转主轴的上侧从上到下依次套设有压环、推力轴承，所述压环的下端面与推力轴承的上端面抵接，所述缸筒的内侧与旋转主轴之间还设置有密封套。
上述方案中，所述旋转主轴的下侧设置有割缝组，所述割缝组由若干行环向割缝组成，所述若干行环向割缝沿轴向并且从上到下间隔设置，每行环向割缝由若干个弧形割缝组成，所述若干个弧形割缝沿圆周方向间隔设置。
上述方案中，所述若干行环向割缝内，任意上下相邻的两行所述环向割缝中，下方的环向割缝里任意一个弧形割缝位于上方的环向割缝里对应两个弧形割缝的间隔处下侧。
上述方案中，其特征在于，所述控制箱包括箱体、控制电路，所述箱体通过穿线管固定在主体调节单元的缸筒一侧，所述控制电路设置在箱体内，并且从所述控制电路引出的线路贯穿穿线管后，与主体调节单元的压力测温组件电连接，所述控制电路还与电动执行器电连接。
上述方案中，所述控制电路包括mcu、电流驱动电路、第一通信电路、第二通信电路、第三通信电路、a/d采集电路、触摸屏、电源电路、实时时钟电路、带电可擦可编程只读存储器、网络接口电路、dtu数据远传模块，所述mcu的第1路通过电流驱动电路与电动执行器连接，第2路通过第一通信电路与流量计连接，第3路通过a/d采集电路与主体调节单元的压力测温组件连接，第4路通过第二通信电路与触摸器连接，第5路通过第三通信电路与dtu数据远传模块连接，第6路设置网络接口电路，所述mcu还分别与实时时钟电路、带电可擦可编程只读存储器连接，所述电源电路分别与电动执行器、流量计、mcu、触摸屏、以及主体调节单元的压力测温组件连接，所述dtu数据远传模块和网络接口电路通过网络与远程服务器连接。
上述方案中，所述电源电路包括第一芯片u1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4，所述第一芯片u1的din端接第一电阻r1的一端，dout端接第二电阻r2的一端，sclk端接第三电阻r3的一端，cs端接第四电阻r4的一端，所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4的另一端共接3.3v电源，所述第一芯片u1的din端和第一电阻r1之间的端点、dout端和第二电阻r2之间的端点、sclk端和第三电阻r3之间的端点、cs端和第四电阻r4之间的端点分别与mcu连接。
上述方案中，所述a/d采集电路包括第二芯片u2、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第一可变电阻rk1、第二可变电阻rk2、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16、第十七电容c17、第十八电容c18，所述第二芯片u2的vll端和第一rangesel端共接后经第十二电容c12接地，第二rangesel端接地，latch端接第五电阻r5的一端，clk端接第六电阻r6的一端，data_in端接第七电阻r7的一端，data_out端接第八电阻r8的一端，refout端经第二可变电阻rk2接地，refin端经第一可变电阻rk1接于refout端和第二可变电阻rk2之间，offset端接于第二可变电阻rk2，iout端经第十八电容c18接地，vcc端一路经第十五电容c15接地，另一路接24v电源，第一boost端接第九电阻r9的一端，第一cap端接第十七电容c17的一端，第二cap端接第十六电容c16的一端，所述第九电阻r9、第十七电容c17、第十六电容c16的另一端共接于vcc端和第十五电容c15之间，所述第十二电容c12上并联第十三电容c13，所述第十五电容c15上并联第十四电容c14，所述第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8的另一端共接3.3v电源，所述第二芯片u2的latch端和第五电阻r5之间的端点、clk端和第六电阻r6之间的端点、data_in端和第七电阻r7之间的端点、data_out端和第八电阻r8之间的端点分别与mcu连接。
与现有技术相比，本实用新型安装在注水井井口，能够根据设定值对全井流量进行调节，并且能够同时测量压力、温度、流量值。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置的结构示意图。
图2为本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置的剖视图。
图3为本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置中主体调节单元的局部剖视图。
图4为本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置中旋转主轴的结构示意图。
图5为本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置中旋转阀片的结构示意图。
图6为本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置中固定阀片的结构示意图。
图7为本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置中控制电路的电路框图。
图8为本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置中电源电路的电路图。
图9为本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置中a/d采集电路的电路图。
图中，电动执行器-1、主体调节单元-2、控制箱-3、流量计-4、进水管-5、出水管6、支架-11、缸筒-21、旋转主轴-22、旋转阀片-23、固定阀片-24、压力测温组件-25、中心孔道-211、联轴器-221、第一连接销-222、压环-223、推力轴承-224、密封套-225、环向割缝-226、防转结构-227、安装孔-231、第二连接销-241、过流孔-242、第一压力传感器-251、第二压力传感器-252、温度传感器-253、穿线管-31、mcu-321、电流驱动电路-322、第一通信电路-323、第二通信电路-324、第三通信电路-325、a/d采集电路-326、触摸屏-327、电源电路-328、实时时钟电路-329、带电可擦可编程只读存储器-330、网络接口电路-331、dtu数据远传模块-332、远程服务器-333、无缆智能分注仪-334。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例提供一种高压流量自动调节装置，如图1、2所示，该装置包括电动执行器1、主体调节单元2、控制箱3、流量计4，所述电动执行器1通过支架11设置在主体调节单元2的顶部并且与主体调节单元2的内部连接，所述主体调节单元2的底部与垂向设置的进水管5连通，所述主体调节单元2的一侧与横向设置的出水管6连通，另一侧通过穿线管31与控制箱3连接，所述流量计4设置在进水管5上，所述控制箱3分别与电动执行器1、主体调节单元2、流量计4电连接。
具体地，如图2所示，流体从进水管5进入到主体调节单元2的内部，在经过流量计4时测得流体流量，最后，流体经过主体调节单元2的内部后，从出水管6注入到井内。
所述进水管5、出水管6与主体调节单元2之间分别通过螺纹和密封圈密封连接，避免采用焊接方式造成的泄露风险。
如图3所示，所述主体调节单元2包括缸筒21、旋转主轴22、旋转阀片23、固定阀片24、压力测温组件25，所述旋转主轴22沿轴向设置在缸筒21的中心孔道211内，所述旋转主轴22的上端通过联轴器221与电动执行器1连接，所述旋转主轴22的下端通过第一连接销222与旋转阀片23连接，所述固定阀片24通过第二连接销241固定在中心孔道211的下部，所述旋转阀片23的下端面与固定阀片24的上端面抵接，所述中心孔道211的一侧与出水管6连通，所述压力测温组件25设置在缸筒21内的一侧，所述进水管5、固定阀片24上的过流孔242、中心孔道211、出水管6形成流体注入通道。
所述旋转阀片23、固定阀片24的组合相当于阀门，控制流体注入通道的打开或关闭。
所述压力测温组件25包括第一压力传感器251、第二压力传感器252、温度传感器253，所述缸筒21位于固定阀片24上下两侧的位置分别设置有与中心孔道211连通的横向孔道，其中，第一个横向孔道内设置第一压力传感器251，第二个横向孔道内设置第二压力传感器252，所述温度传感器253设置在缸筒21上，所述第一压力传感器251、第二压力传感器252、温度传感器253均与控制箱3电连接。
具体地，如图4所示，所述旋转主轴22的下侧设置有割缝组，所述割缝组由若干行环向割缝226组成，所述若干行环向割缝226沿轴向并且从上到下间隔设置，每行环向割缝226由若干个弧形割缝组成，所述若干个弧形割缝沿圆周方向间隔设置。
进一步地，所述若干行环向割缝226内，任意上下相邻的两行所述环向割缝226中，下行的环向割缝226里任意一个弧形割缝位于上行的环向割缝226里对应两个弧形割缝的间隔处下侧，如此设置，使得旋转主轴22的下侧成为一个弹性体，能够具有一定的轴向和倾斜弹性压缩量。
由于安装及加工误差可能导致旋转阀片23和固定阀片24的密封面之间有微小倾角，在两者相对旋转时，通过割缝组的弹性形变对这种误差进行补偿，使得旋转阀片23和固定阀片24一直保持压紧状态。
所述旋转主轴22的上端设置有防转结构227，所述防转结构227通过联轴器221与电动执行器1连接。
如图5所示，所述旋转阀片23的两侧设置有安装孔231,所述安装孔231用于安装第一连接销222，所述旋转主轴22通过第一连接销222和旋转阀片23连接。
如图6所示，所述固定阀片24的两侧对称设置过流孔242，通过过流孔242和旋转阀片23的配合进行流体注入通道的流量控制。
流体通过进水管5进入到中心孔道211的底部后，电动执行器1驱动旋转主轴22旋转，通过旋转主轴22带动旋转阀片23旋转，在所述旋转阀片23完全遮挡住固定阀片24的过流孔242时，所述过流孔242与中心孔道211被断开，即流体注入通道关闭；在所述旋转阀片23没有全部遮挡住固定阀片24的过流孔242时，所述过流孔242与中心孔道211导通，即流体注入通道打开。
根据过流孔242未被遮挡的面积确定流体注入通道的流量大小，流体注入通道打开后，流体通过过流孔242未被遮挡的部分流入中心孔道211，再从出水管6注入到井下。
所述旋转主轴22的上侧从上到下依次套设有压环223、推力轴承224，所述压环223的下端面与推力轴承224的上端面抵接，所述缸筒21的内侧与旋转主轴22之间还设置有密封套225。
安装时，将所述压环223拧紧，压紧力通过推力轴承224传递给旋转主轴22，所述旋转主轴22向下微量移动，所述旋转主轴22下侧的割缝组受压产生弹性变形，将预紧力传递给旋转阀片23和固定阀片24，使得旋转阀片23和固定阀片24一直保持压紧状态。
所述割缝组处于旋转主轴22的密封位置以下，即割缝组位于密封套225以下，所述旋转主轴22下侧的割缝组始终处于流体压力环境中，提供的预紧力不会受到流体压力对上端空气形成的活塞压差力的影响。
所述控制箱3包括箱体、控制电路，所述箱体通过穿线管31固定在缸筒21的一侧，所述控制电路设置在箱体内，并且从所述控制电路引出的线路贯穿穿线管31后，分别与压力测温组件25的第一压力传感器251、第二压力传感器252、温度传感器253电连接，所述控制电路还与电动执行器1电连接。
如图7所示，所述控制电路包括mcu321、电流驱动电路322、第一通信电路323、第二通信电路324、第三通信电路325、a/d采集电路326、触摸屏327、电源电路328、实时时钟电路329、带电可擦可编程只读存储器330、网络接口电路331、dtu数据远传模块332，所述mcu321的第1路通过电流驱动电路322与电动执行器1连接，第2路通过第一通信电路323与流量计4连接，第3路通过a/d采集电路326与压力测温组件25的第一压力传感器251、第二压力传感器252、温度传感器253连接，第4路通过第二通信电路324与触摸器327连接，第5路通过第三通信电路325与dtu数据远传模块332连接，第6路设置网络接口电路331，所述mcu321还分别与实时时钟电路329、带电可擦可编程只读存储器330连接，所述电源电路328分别与电动执行器1、流量计4、mcu321、触摸屏327、以及压力测温组件25的第一压力传感器251、第二压力传感器252、温度传感器253连接，所述dtu数据远传模块332和网络接口电路331通过网络与远程服务器333连接。
所述mcu321还通过波码通信方式与若干个无缆智能分注仪334连接。
所述mcu321通过第一通信电路323采集流量计4的流量信号，通过电流驱动电路322控制电动执行器1调整阀门的开度，通过a/d采集电路326采集压力、温度的反馈信号，通过网络接口电路331或dtu数据远传模块332与远程服务器333进行远程通信，通过触摸屏327实现人机交互，通过波码通信方式和无缆智能分注仪334进行数据交互。
所述mcu321进行数据采集、数据处理及系统控制，根据设定值对全井流量进行调节，最终实现注水井的注水过程的自动化控制。
在井口(地面)安装本实用新型，本实用新型和无缆智能分注仪334之间采用无线通讯。
本实用新型通过调节控制整个井筒注入的全井流量(假设为a)，假设井下有三个无缆智能分注仪334，每一个无缆智能分注仪334独立控制自己的注入量，三层的注入量分别为b、c、d，则本实用新型流过的全井流量为a＝b c d。
本实用新型内置第一压力传感器251、第二压力传感器252、温度传感器253，控制电路接收无缆智能分注仪334发送的压力波信号，即压力波信号就是波码通讯。
如图8所示，所述电源电路328包括第一芯片u1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4，所述第一芯片u1的din端接第一电阻r1的一端，dout端接第二电阻r2的一端，sclk端接第三电阻r3的一端，cs端接第四电阻r4的一端，所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4的另一端共接3.3v电源，所述第一芯片u1的din端和第一电阻r1之间的端点、dout端和第二电阻r2之间的端点、sclk端和第三电阻r3之间的端点、cs端和第四电阻r4之间的端点分别与mcu321连接。
如图9所示，所述a/d采集电路326包括第二芯片u2、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第一可变电阻rk1、第二可变电阻rk2、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16、第十七电容c17、第十八电容c18，所述第二芯片u2的vll端和第一rangesel端共接后经第十二电容c12接地，第二rangesel端接地，latch端接第五电阻r5的一端，clk端接第六电阻r6的一端，data_in端接第七电阻r7的一端，data_out端接第八电阻r8的一端，refout端经第二可变电阻rk2接地，refin端经第一可变电阻rk1接于refout端和第二可变电阻rk2之间，offset端接于第二可变电阻rk2，iout端经第十八电容c18接地，vcc端一路经第十五电容c15接地，另一路接24v电源，第一boost端接第九电阻r9的一端，第一cap端接第十七电容c17的一端，第二cap端接第十六电容c16的一端，所述第九电阻r9、第十七电容c17、第十六电容c16的另一端共接于vcc端和第十五电容c15之间，所述第十二电容c12上并联第十三电容c13，所述第十五电容c15上并联第十四电容c14，所述第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8的另一端共接3.3v电源，所述第二芯片u2的latch端和第五电阻r5之间的端点、clk端和第六电阻r6之间的端点、data_in端和第七电阻r7之间的端点、data_out端和第八电阻r8之间的端点分别与mcu321连接。
本实用新型安装在井口，需要进行流量调节时,控制箱3控制电动执行器1带动旋转主轴22旋转，随着旋转阀片23的旋转，所述固定阀片24上的过流孔242被旋转阀片23遮挡的面积大小将改变，流体注入通道的流量大小也将变化，当所述流量计4测得的流量与预设值相同时，所述控制箱3控制电动执行器1停止工作，所述旋转阀片23保持当前位置。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
1.一种高压流量自动调节装置，其特征在于，该装置包括电动执行器、主体调节单元、控制箱、流量计，所述电动执行器通过支架设置在主体调节单元的顶部并且与主体调节单元的内部连接，所述主体调节单元的底部与垂向设置的进水管连通，所述主体调节单元的一侧与横向设置的出水管连通，另一侧通过穿线管与控制箱连接，所述流量计设置在进水管上，所述控制箱分别与电动执行器、主体调节单元、流量计电连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压流量自动调节装置，其特征在于，所述主体调节单元包括缸筒、旋转主轴、旋转阀片、固定阀片、压力测温组件，所述旋转主轴沿轴向设置在缸筒的中心孔道内，所述旋转主轴的上端通过联轴器与电动执行器连接，所述旋转主轴的下端通过第一连接销与旋转阀片连接，所述固定阀片通过第二连接销固定在中心孔道的下部，所述旋转阀片的下端面与固定阀片的上端面抵接，所述中心孔道的一侧与出水管连通，所述压力测温组件设置在缸筒内的一侧，所述进水管、固定阀片上的过流孔、中心孔道、出水管形成流体注入通道。
3.根据权利要求2所述的一种高压流量自动调节装置，其特征在于，所述压力测温组件包括第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器，所述缸筒位于固定阀片上下两侧的位置分别设置有与中心孔道连通的横向孔道，其中，第一个所述横向孔道内设置第一压力传感器，第二个所述横向孔道内设置第二压力传感器，所述温度传感器设置在缸筒上，所述第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器均与控制箱电连接。
4.根据权利要求3所述的一种高压流量自动调节装置，其特征在于，所述旋转主轴的上侧从上到下依次套设有压环、推力轴承，所述压环的下端面与推力轴承的上端面抵接，所述缸筒的内侧与旋转主轴之间还设置有密封套。
5.根据权利要求4所述的一种高压流量自动调节装置，其特征在于，所述旋转主轴的下侧设置有割缝组，所述割缝组由若干行环向割缝组成，所述若干行环向割缝沿轴向并且从上到下间隔设置，每行环向割缝由若干个弧形割缝组成，所述若干个弧形割缝沿圆周方向间隔设置。
6.根据权利要求5所述的一种高压流量自动调节装置，其特征在于，所述若干行环向割缝内，任意上下相邻的两行所述环向割缝中，下方的环向割缝里任意一个弧形割缝位于上方的环向割缝里对应两个弧形割缝的间隔处下侧。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高压流量自动调节装置，其特征在于，所述控制箱包括箱体、控制电路，所述箱体通过穿线管固定在主体调节单元的缸筒一侧，所述控制电路设置在箱体内，并且从所述控制电路引出的线路贯穿穿线管后，与主体调节单元的压力测温组件电连接，所述控制电路还与电动执行器电连接。
8.根据权利要求7所述的一种高压流量自动调节装置，其特征在于，所述控制电路包括mcu、电流驱动电路、第一通信电路、第二通信电路、第三通信电路、a/d采集电路、触摸屏、电源电路、实时时钟电路、带电可擦可编程只读存储器、网络接口电路、dtu数据远传模块，所述mcu的第1路通过电流驱动电路与电动执行器连接，第2路通过第一通信电路与流量计连接，第3路通过a/d采集电路与主体调节单元的压力测温组件连接，第4路通过第二通信电路与触摸器连接，第5路通过第三通信电路与dtu数据远传模块连接，第6路设置网络接口电路，所述mcu还分别与实时时钟电路、带电可擦可编程只读存储器连接，所述电源电路分别与电动执行器、流量计、mcu、触摸屏、以及主体调节单元的压力测温组件连接，所述dtu数据远传模块和网络接口电路通过网络与远程服务器连接。
9.根据权利要求8所述的一种高压流量自动调节装置，其特征在于，所述电源电路包括第一芯片u1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4，所述第一芯片u1的din端接第一电阻r1的一端，dout端接第二电阻r2的一端，sclk端接第三电阻r3的一端，cs端接第四电阻r4的一端，所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4的另一端共接3.3v电源，所述第一芯片u1的din端和第一电阻r1之间的端点、dout端和第二电阻r2之间的端点、sclk端和第三电阻r3之间的端点、cs端和第四电阻r4之间的端点分别与mcu连接。
10.根据权利要求9所述的一种高压流量自动调节装置，其特征在于，所述a/d采集电路包括第二芯片u2、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第一可变电阻rk1、第二可变电阻rk2、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16、第十七电容c17、第十八电容c18，所述第二芯片u2的vll端和第一rangesel端共接后经第十二电容c12接地，第二rangesel端接地，latch端接第五电阻r5的一端，clk端接第六电阻r6的一端，data_in端接第七电阻r7的一端，data_out端接第八电阻r8的一端，refout端经第二可变电阻rk2接地，refin端经第一可变电阻rk1接于refout端和第二可变电阻rk2之间，offset端接于第二可变电阻rk2，iout端经第十八电容c18接地，vcc端一路经第十五电容c15接地，另一路接24v电源，第一boost端接第九电阻r9的一端，第一cap端接第十七电容c17的一端，第二cap端接第十六电容c16的一端，所述第九电阻r9、第十七电容c17、第十六电容c16的另一端共接于vcc端和第十五电容c15之间，所述第十二电容c12上并联第十三电容c13，所述第十五电容c15上并联第十四电容c14，所述第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8的另一端共接3.3v电源，所述第二芯片u2的latch端和第五电阻r5之间的端点、clk端和第六电阻r6之间的端点、data_in端和第七电阻r7之间的端点、data_out端和第八电阻r8之间的端点分别与mcu连接。
技术总结