摘要:介紹(shao)在氣體渦(wo)輪流量計(jì)
過程中渦(wō)輪渦杆傳(chuán)動非常規(gui)方法。通過(guò)多次改進(jin)，證明這種(zhong)有👣效、實用(yòng)，能夠保證(zhèng)傳動的平(ping)穩性、可靠(kao)性，降低傳(chuán)🈲動中🌈的阻(zǔ)力，提高傳(chuán)動的靈活(huó)性，達到預(yu)期的效果(guo)。
1.前言
氣體(tǐ)渦輪流量(liàng)計是用于(yú)管道天然(ran)氣計量的(de)儀表,在☔歐(ōu)美等發達(dá)國家，用氣(qì)體渦輪流(liú)量計計量(liàng)管道天然(ran)氣已🏃♀️有30~40年(nian)的曆史了(le)📞。随着我國(guo)對天然氣(qi)資源大規(gui)模❌的開發(fa)和利用，西(xi)氣東輸、海(hǎi)氣🌍登路、陝(shan)氣進京、渝(yu)氣輸漢、川(chuān)氣進湘等(děng)多條天然(ran)氣管道工(gong)程相繼建(jiàn)成，多年來(lai)一直使用(yòng)的污染大(dà)、熱值低的(de)人工煤氣(qì)等氣體将(jiāng)逐漸被環(huan)保性、熱值(zhí)高的天然(ran)👨❤️👨氣所取代(dài)。在相當長(zhang)的一段時(shi)間内,用于(yu)計量管道(dao)天然✊氣的(de)氣體渦輪(lun)流量計在(zài)中國将形(xing)成一個大(da)的需求市(shi)場。鑒于此(ci),國内有實(shí)力的燃氣(qì)表制造商(shang)爲抓住國(guo)内對氣體(tǐ)渦輪流量(liang)計需求日(ri)益增長這(zhè)一商🈲機，高(gāo)精度氣體(tǐ)渦輪流量(liang)計産品。
2.氣(qi)體渦輪流(liu)量計的計(ji)量原理
圖(tu)1所示，管道(dao)内的氣體(tǐ)通過渦輪(lún)流量計前(qián)端的收😄縮(suō)截面,加速(sù)沖擊葉輪(lun)，葉輪的轉(zhuǎn)數在一定(ding)流量範❌圍(wei)内與通過(guo)流量計内(nèi)的氣體流(liú)量成正比(bǐ)，葉輪轉數(shù)通過表内(nei)多級傳動(dong)系統傳送(song)到顯🈲示儀(yi)器上,從而(er)完成對管(guan)道内氣體(tǐ)體積的計(ji)量。
3.問題
圖2所(suǒ)示，在進行(hang)DN100型氣體渦(wo)輪流量計(ji)的樣機試(shi)制過程中(zhong),經測試發(fa)現,流量計(ji)的大流、中(zhōng)流段的示(shi)值誤差趨(qū)于線型,而(ér)最小流量(liàng)點(Qmin)示值誤(wu)差卻超出(chu)标準要求(qiú)。
理想曲線(xiàn)指流量計(jì)的标準示(shì)值誤差曲(qǔ)線,即:
Qmin≤Q<0.2Qmax±2%;
0.2Qmax≤Q≤Qmax±1%。
實際(jì)曲線指樣(yàng)機測試時(shí)的示值誤(wu)差曲線。
4.分(fen)析、試驗
針(zhēn)對樣機測(ce)試時的示(shi)值誤差曲(qu)線分析,小(xiao)流量段示(shì)值誤差超(chao)差有多方(fāng)面原因，但(dan)總體上可(ke)歸納爲兩(liang)種可能💞性(xìng):一是流🈲量(liàng)計密封性(xing)不好,氣體(ti)外溢而未(wei)被計量;二(er)是流量計(ji)内部阻力(li)大,傳動不(bu)靈活。第1種(zhǒng)可能性是(shi)各接口聯(lian)接的密㊙️封(fēng)問題，問題(tí)比較直觀(guan)，很容易解(jiě)決;第2種可(kě)能性涉及(ji)到樣機裝(zhuāng)配時的各(gè)道工序,需(xu)要對裝配(pei)過程中各(ge)工序的阻(zǔ)力問題逐(zhu)一-分析、排(pái)查。經多次(cì)試驗,最終(zhong)确認爲标(biāo)準渦輪、渦(wo)杆傳動部(bù)分阻力較(jiào)大，影響了(le)氣體渦輪(lún)流量計的(de)傳動靈活(huo)性，導緻小(xiao)㊙️流量段示(shi)值誤差超(chao)差🐅。
5改進設(shè)計.
标準的(de)渦輪、渦杆(gan)配合,一般(ban)都将渦輪(lún)的圓柱表(biǎo)面的🏃🏻直母(mu)🥰線制成弧(hu)形，部分地(di)包住渦杆(gǎn),并用與渦(wo)杆形狀⛱️相(xiàng)似的滾🔆刀(dao)來🆚切制渦(wo)輪的齒廓(kuò),這樣就使(shǐ)得相齧合(hé)的輪齒成(cheng)爲線接觸(chu),從⛹🏻♀️而提高(gāo)傳動的承(cheng)載能力。但(dan)對于氣體(ti)渦輪流量(liàng)計來說，傳(chuan)動系統主(zhǔ)要是傳遞(dì)運動，而不(bú)是傳遞😄動(dong)力和扭矩(jǔ)。标準設計(jì)中的渦輪(lun)、渦杆線接(jie)觸，系統阻(zu)力大,導緻(zhi)傳動不靈(líng)活,從而影(ying)響流量計(ji)✉️的計量精(jīng)度,如圖3(a),圖(tú)4示值誤差(cha)曲☎️線②。
曲線(xiàn)①爲标準示(shì)值誤差曲(qu)線。
5.1改進方(fāng)案1
針對流(liu)量計傳動(dong)的特點，将(jiang)渦輪厚度(du)變薄，減少(shao)渦💃🏻杆、渦輪(lun)✂️配合時的(de)接觸長度(dù),如圖3(b)，經過(guò)試驗,小流(liu)量⁉️段示值(zhi)誤差明顯(xiǎn)改✨善,如圖(tu)4示值誤差(chà)曲線③。但流(liu)量計穩定(dìng)👨❤️👨性差，重複(fu)性難以保(bǎo)證。
5.2改進方(fang)案2
根據渦(wo)杆、渦輪成(cheng)形原理，渦(wō)杆、渦輪傳(chuan)動實際是(shì)由🈲螺💋旋🌈齒(chi)輪❓傳動演(yan)化而來的(de)。螺旋齒輪(lun)傳動相齧(nie)合的輪♻️齒(chi)是點接觸(chù)，爲了改善(shan)齧合狀況(kuang)，才将渦杆(gǎn)渦輪的齧(niè)合變爲線(xiàn)接觸。線接(jie)觸的阻力(li)要大于點(diǎn)接觸，于是(shi)将弧形面(mian)的渦輪用(yong)螺旋齒輪(lún)替代，如圖(tú)3(c)。結果表明(míng)這種改進(jin)非常有效(xiao)，流量計傳(chuán)動阻力減(jian)小、靈活性(xìng)提高;傳動(dòng)平穩、重複(fú)性良好,小(xiǎo)流量段的(de)示值誤差(cha)達到标準(zhǔn)要求,如圖(tu)4示值誤差(cha)曲線④。
5.3改進(jìn)方案3
采用(yòng)螺旋齒輪(lún)傳動代替(ti)原渦杆、渦(wo)輪結構，達(da)到了😘預👅期(qī)效果，但針(zhen)對氣體渦(wo)輪流量計(jì)産品結構(gou)緊湊的特(tè)點,在狹小(xiǎo)的機心空(kong)間對高速(su)旋轉的螺(luó)旋齒輪進(jin)行潤滑是(shi)很困難的(de)，解決不當(dāng),勢必會影(ying)響産品的(de)使用壽命(ming)。根據以往(wǎng)的設計經(jing)驗,将螺旋(xuan)齒輪材料(liào)改成自潤(rùn)滑性能好(hǎo)的工程塑(sù)料,就能很(hen)好的解決(jué)潤滑問題(ti)。
5.4改進方案(àn)4.
塑料螺旋(xuán)齒輪采用(yong)注塑工藝(yì)加工，模具(jù)成本很高(gāo),且産品的(de)💜裝配、調整(zhěng)非常困難(nan)。爲解決這(zhe)個問題，準(zhǔn)備用♋斜齒(chǐ)輪代替螺(luó)旋齒輪,即(jí)用直齒面(miàn)代替難以(yi)💁成型和調(diao)整的螺旋(xuan)齒面,同時(shí)渦杆與斜(xié)齒輪間仍(reng)🌈然是點接(jiē)觸。實踐證(zheng)明，原渦杆(gǎn)🔴、渦輪結構(gòu)♋設計變成(cheng)非标的渦(wō)杆、斜齒輪(lún)結構後，對(duì)氣體渦輪(lun)流量計産(chan)品效果顯(xian)著。
6.結束語(yu)
運用設計(ji)，有效地降(jiang)低了氣體(tǐ)渦輪流量(liàng)計的傳動(dong)阻力。經DN100型(xíng)氣體渦輪(lún)表各項性(xing)能測試表(biao)明，該方法(fa)有效、實用(yong)、安全可靠(kao),并在DN80型氣(qì)體渦輪表(biao)的得以推(tuī)廣和應用(yong)。這兩種口(kǒu)徑❓的氣體(ti)渦輪流量(liàng)計在2003年同(tong)時通過遼(liáo)甯省科技(jì)㊙️廳的成果(guo)鑒定。産品(pin)投放市場(chang)後，性能穩(wěn)定,用戶反(fan)饋信息良(liáng)好。
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