基于LabVIEW的流量测试系统设计

0　引言

    流量测量广泛应用于科学研究、产品计量和生产过程控制等领域。随着油田开发的不断深入,层间矛盾越来越突出,为保证油田稳产、不断提高采收率,根据开发过程中生产的需要,必须加大对注水井及注聚区的监测力度,并不断探索动态监测技术,为地质人员对地层进行有效评价提供可靠依据。对注入井进行流量测试,就是掌握注入动态,评价油藏的一种有效手段。流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量,分为体积流量与质量流量。流量测试仪自20世纪20年代开始出现以来,已经发展较为成熟、体系化、标准化的仪表系统,特别是近年来随着电子技术的发展又出现了许多新型的流量测试仪表,如电磁流量计、超声流量计等。无论哪种类型的流量测试仪[1],其组成结构可分为以下几部分:流量传感器,也被称为流量变送器,是将流量信号转换为电信号的部件;流量测算器是把传感器变送出来的信号进行各种运算,得到瞬时流量、总流量、平均流量等数据;显示输出的方式有表针指示输出、LED显示和打印机打印输出与电信号输出等。

    传统的流量测量仪器功能单一、相互独立,不能适应企业信息化的要求。20世纪80年代后期以来随着计算机进入测试领域而诞生的虚拟仪器技术,形成了以计算机及网络为基础,以软件为核心的自然科学信息测试、分析、存储、传输与控制系统[2]。美国NI(National Instruments)公司的LabVIEW(Virtual Instrument EngineeringWorkbench),由于其开发效率高、程序修改维护简便、产品具有丰富的功能和很好的集成性,成为最流行的虚拟仪器开发环境。基于LabVIEW的虚拟仪器整体结构已经逐步形成了层次化网络测试系统。采用虚拟仪器进行流量测试为石油化工行业不断提高生产效率和经济效益将起到极大的推进作用。

1　硬件构成

    流量测试系统原理图如图1所示,其包括三个部分:涡轮流量计、数据采集卡和上位机LabVIEW编程。涡轮流量计中的流量传感器将流量转换为电信号,电信号被数据采集卡采集,经过采集卡中的信号调理电路处理后,上传到上位机,利用LabVIEW编程之后就能实时显示数据和波形。流量计采用上海虹益仪器仪表厂生产的型号为LWGY-10AM涡轮流量计。数据采集卡采用北京阿尔泰科技发展有限公司生产的基于PCI总线的数据采集卡,型号为PCI2300。LabVIEW采用NI公司出版的8. 20正式版。

    1)传感器与信号调理电路

    传感器和信号调理部分都集成在LWGY-10AM涡轮流量计内,涡轮流量计输出与流量相对应的脉冲信号与4~20mA直流信号[3]。其瞬时流量的精确度为读数的0. 5%;累计流量的精度为读数的0. 1%;供电电源为直流+24V;采用6位LCD显示瞬时流量、累计流量等;具有断电记忆等功能。