摘要(yào):我國天然氣資源(yuan)豐富，智能
氣體渦(wo)輪流量計
一直是(shì)作爲天燃氣貿易(yi)計量的首選。本文(wen)論述氣體渦輪✉️流(liú)✍️量🍉計的機械結構(gou)上的幾點優化設(shè)計,優化了氣體渦(wō)輪流量計的曲線(xian)，捉高了氣體渦輪(lún)流量計的可靠。
1前(qián)言
國際上,天然氣(qi)的計量都是使用(yòng)氣體渦輪流量計(jì)
，其技術已相當成(cheng)熟。我國天然氣資(zī)源非常豐富，爲💯減(jiǎn)少煤氣對城市大(dà)氣和環境的污染(ran)和破壞。我國長期(qi)規劃要限制并減(jiǎn)少人工煤氣的使(shǐ)用，增加城市管道(dao)用氣中天然*氣所(suo)占的比重,我國目(mu)前已經完成了“陝(shǎn)氣進京”、“西氣東輸(shū)”等工程，現如今天(tian)然氣在我國已經(jīng)大面積普及，大然(rán)氣計量儀表将大(dà)量💃🏻使用，我國天然(rán)氣資源大規模的(de)開發利用使氣體(ti)渦輪流量計獲得(dé)廣闊的發展空間(jian)和經濟效益。開👉發(fā)氣體渦輪流量計(ji)具有重要的經濟(jì)價值和社會🔞價值(zhí)。筆者單位研發的(de)智能氣🈲體渦輪流(liú)量計是一🏃♂️種速度(du)式流量計，在機械(xie)❤️結構設計、傳感器(qi)制作、潤滑系統的(de)設計等方面進行(háng)了創新設讓,是集(ji)溫度、壓小流量傳(chuan)感器和智能流量(liang)積算儀于一體的(de)智能儀表。它具有(yǒu)精度高、技術成熟(shú)🥰穩定、重複性好等(deng)優點，是檢測氣體(ti)計量和城市燃氣(qì)貿易計量的理✊想(xiǎng)儀表。
2.工作原理
智(zhì)能氣體渦輪流量(liang)計通過測量渦輪(lun)的轉速從而計算(suan)氣體🔞的🐅流速，将渦(wo)輪轉速換算成與(yu)流量成正比的輸(shu)出電信号。智能氣(qì)體渦輪流量計檢(jian)測天然氣瞬時流(liú)量和🤞總的積算流(liu)量,終端輸出信号(hào)爲頻率，容易被數(shù)字化。永久磁鐵、感(gǎn)應線圈都固定在(zài)儀表殼體上。當鐵(tie)磁性渦輪❓葉片旋(xuan)轉時經過磁鐵磁(cí)🤞場時，磁阻産生變(bian)化，輸出感應信号(hào)。信号在經過放大(da)器被放大及整形(xing)，傳輸給頻率計或(huò)計數器，得到總🐕.的(de)積算流量。與此同(tong)時，将脈沖信号通(tōng)過轉換器(頻率一(yi)電✍️壓)換算成瞬時(shi)流量。總之,葉輪的(de)轉🐕數和🐕氣體流量(liang)成正比。智能氣體(tǐ)渦輪流量計的輸(shū)出的💁是頻率調制(zhi)🈚式信号,提高了檢(jiǎn)測電路的抗幹擾(rao)性😍和簡化了流量(liang)檢測系統🔞，其外形(xing)圖如圖1所示。
3動壓氣體(tǐ)軸承
氣體渦輪流(liú)量計中用來支撐(chēng)葉輪的主軸承通(tong)常是油潤💃🏻滑的滾(gun)動軸承或滑動軸(zhóu)承，有很多缺點。使(shǐ)用一🤟款螺旋槽🐕氣(qì)體軸承🌍,得到的氣(qi)體渦輪流量計性(xìng)能好，耐用。
氣體潤(rùn)滑的優點是氣體(ti)潤滑相對油潤滑(huá)其粘度💁小🔴對溫度(du)的适應性好、清潔(jie)無污染、壽命長。
(1)粘(zhān)性小
相對于油潤(rùn)滑來講氣體潤滑(huá)在5~15℃環境下粘度約(yue)爲油潤滑的千分(fen)之一，氣體潤滑的(de)摩擦力爲油潤滑(hua)🧑🏾🤝🧑🏼的千分之一;溫度(dù)在20C以上時上升至(zhì)80℃其年度隻增加16%，比(bǐ)相同條件下油潤(rùn)滑好很多;而且氣(qi)體有均勻化作用(yong)，從而用氣膜潤滑(huá)的軸承精度比油(you)膜潤滑的🤟軸承精(jīng)度高1個數量級。
(2)适(shì)應性良好
油潤滑(huá)軸承在溫度非常(chang)高或者非常低的(de)情況下❗就不🍉工作(zuo)了,而氣體潤滑的(de)軸承即使在高低(dī)溫時，工作性能佳(jia),而且氣🌈體潤滑不(bu)受原子輻射的影(yǐng)響;由于空氣有獨(du)留,高溫對其影響(xiǎng)非常小。
(3)環保清潔(jie)
氣體完成潤滑作(zuo)用排放後，不會污(wu)染環境;而且在排(pai)氣時還能阻止灰(hui)塵進入儀表,起到(dào)清潔的作用，氣體(tǐ)潤滑無振⭐動、無噪(zào)音。
(4)壽命長
氣體軸(zhou)承在使用時，沒有(yǒu)金屬結構直接接(jiē)觸，所以壽命更長(zhǎng)。
動壓氣體軸承設(shè)計有螺旋槽，在高(gao)速下承載能力大(da)時，能耗低、工作穩(wen)定等優點,設計最(zuì)大穩定性優‼️化的(de)螺旋👈槽氣壓軸承(cheng)，儀表穩定性非常(chang)好,而其承載能力(lì)最多損失77%,因此本(běn)文選用按最大穩(wen)定性原則設計。
根(gēn)據窄槽設計原理(lǐ),應用最大穩定性(xìng)原則:當.氣體渦輪(lun)流🔆量計轉速在4500r/min以(yǐ)上時，其最大穩定(dìng)載荷會5N左右，所⛷️以(yǐ)正☎️常工作速度比(bi)🔴較大的氣體渦輪(lun)流量計的主軸承(cheng)完全可以用🔴螺旋(xuán)槽氣壓潤滑軸承(cheng)。
4導流器結構優化(hua)設計
導流器對被(bei)測流體起導向、壓(yā)縮、整流等作用，這(zhè)樣當氣體🏃通過渦(wō)輪流量計時處于(yu)層流狀态下，減少(shǎo)旋渦和紊🧡流生成(cheng)的🏒漩渦🛀對流量計(ji)的影響，提高儀表(biǎo)正确率。前導⛱️流器(qì)的前側，設計又一(yi)-圈的分布在圓周(zhou)的整流葉片，将氣(qi)體通道分隔，變成(chéng)🤞幾個小的通道。如(rú)圖2所示，這時也輪(lún)出口的流體流動(dòng)穩定，防⛹🏻♀️止漩渦;在(zai)整流葉片的出口(kǒu)處尾端和葉輪中(zhōng)間環狀區域是環(huan)狀區域，稱爲🍉混合(hé)室。
經過試驗設計了(le)導流器的結構尺(chǐ)寸，優化了氣體渦(wō)⚽輪流量計的特性(xìng)曲線。結論是長葉(ye)片的重複性、線性(xìng)度、壓力損失都🍉不(bú)好，而且在流量增(zēng).加是，短葉片在壓(yā)力損失♻️方面的優(you)越性體現的更加(jiā)明顯。導🌍流器結構(gou)如圖3所示❓。
5多參(can)數傳感器
氣體渦(wo)輪流量計所采用(yòng)的磁敏傳感器是(shi)基于矽橋和♉鐵磁(cí)✊體的新型MEMS磁敏傳(chuan)感器，根據鐵磁體(tǐ)在磁場中産生的(de)扭矩和矽橋的耦(ǒu)合作來反映磁場(chǎng)。這🏃🏻♂️種磁敏傳感器(qì)和IC.工藝的兼容性(xìng)非常好、适合成批(pi)量生産，體積小、成(chéng)本低、功耗低、穩定(dìng)性好。新型MRE磁敏☎️傳(chuan)感器的靈㊙️敏度可(ke)以通過調節MRE中鐵(tie)磁顆粒的大小、種(zhǒng)類及彈❤️性⭐體的種(zhong)類來改進。
渦輪轉(zhuǎn)子旋轉時可通過(guo)磁敏傳感器切割(gē)磁力線産生🧑🏽🤝🧑🏻電荷(hé)❄️信号,再經過整形(xíng)放大,聲稱脈沖星(xing)新号,通過計算機(jī)計算這些脈🌈沖數(shù)，可以換算出通過(guo)氣體渦輪流量計(jì)的流體🌐的體積流(liú)量,同時結構設計(ji)上将磁敏和Pt100封裝(zhuāng)在1個不鏽鋼殼體(tǐ)内，如圖4所示。
其技(ji)術性能指标如下(xia):
(1)流量範圍:6~6500m³/h,整機精(jing)度:1級;
(2)壓力範圍:1.6、2.5、4.0MPa,特(tè)殊可定做:
(3)溫度範(fàn)圍:-20-80℃。
(4)重複性:優于±0.1%
6結(jié)束語.
通過對氣體(ti)渦輪流量計測量(liang)芯、動壓氣體軸承(chéng)、導⛹🏻♀️流器結構👣、多參(cān)數傳感器的優化(huà)設計,優化了氣體(tǐ)渦輪輪流流量❄️計(ji)的特性🌈曲線，提高(gao)儀表的穩定性和(he)正确率，延長儀表(biǎo)的壽命。
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