摘要:介(jie)紹在氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)
過程中(zhong)渦輪渦(wo)杆傳動(dong)非常規(gui)方法。通(tong)過多次(ci)改進，證(zheng)明這♈種(zhong)有💚效、實(shi)用，能夠(gou)保證傳(chuan)動的平(ping)穩性、可(ke)靠性，降(jiang)低傳動(dong)中的阻(zu)力，提高(gao)傳動的(de)靈活性(xing)，達到預(yu)期的效(xiao)果。
1.前言(yan)
氣體渦(wo)輪流量(liang)計是用(yong)于管道(dao)天然氣(qi)計量的(de)儀表,在(zai)歐美等(deng)發達國(guo)家，用氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)計量管(guan)道天然(ran)氣已有(you)30~40年的曆(li)⁉️史了。随(sui)着我國(guo)對天然(ran)氣資源(yuan)大規模(mo)的開發(fa)和利用(yong)，西氣東(dong)輸、海氣(qi)登路、陝(shan)氣進📱京(jing)、渝氣輸(shu)漢、川氣(qi)進湘等(deng)多條天(tian)然氣管(guan)道工程(cheng)相繼建(jian)成，多年(nian)來一直(zhi)使用的(de)污染大(da)、熱值低(di)的人工(gong)🚩煤氣等(deng)氣體将(jiang)逐漸被(bei)環保性(xing)、熱值高(gao)的天然(ran)氣所取(qu)代。在相(xiang)❓當長的(de)一段時(shi)間内,用(yong)于計量(liang)管道天(tian)然📱氣的(de)氣體渦(wo)輪流量(liang)計在中(zhong)國将形(xing)成一個(ge)大的需(xu)🈚求市場(chang)。鑒🆚于此(ci),國内有(you)實力的(de)燃氣表(biao)制造商(shang)🏃♂️爲抓住(zhu)國内對(dui)氣體渦(wo)輪流量(liang)🍓計需求(qiu)日益增(zeng)長這一(yi)商機，高(gao)精度氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)産品。
2.氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)的計量(liang)原理
圖(tu)1所示，管(guan)道内的(de)氣體通(tong)過渦輪(lun)流量計(ji)前端的(de)收✨縮截(jie)面,加速(su)沖擊葉(ye)輪，葉輪(lun)的轉數(shu)在一定(ding)流量範(fan)圍内與(yu)通過流(liu)量計内(nei)的氣體(ti)流量成(cheng)正比，葉(ye)輪轉數(shu)通過表(biao)内多級(ji)傳動系(xi)統傳送(song)到顯示(shi)儀器上(shang),從而完(wan)成對管(guan)道内氣(qi)體體積(ji)的計量(liang)。
3.問題
圖(tu)2所示，在(zai)進行DN100型(xing)氣體渦(wo)輪流量(liang)計的樣(yang)機試制(zhi)過程中(zhong),經測試(shi)💘發現,流(liu)量計的(de)大流、中(zhong)流段的(de)示值誤(wu)差趨于(yu)線型,而(er)最小📞流(liu)量點(Qmin)示(shi)值誤差(cha)卻超出(chu)标準要(yao)求。
理想(xiang)曲線指(zhi)流量計(ji)的标準(zhun)示值誤(wu)差曲線(xian),即:
Qmin≤Q<0.2Qmax±2%;
0.2Qmax≤Q≤Qmax±1%。
實際(ji)曲線指(zhi)樣機測(ce)試時的(de)示值誤(wu)差曲線(xian)。
4.分析、試(shi)驗
針對(dui)樣機測(ce)試時的(de)示值誤(wu)差曲線(xian)分析,小(xiao)流量段(duan)示值誤(wu)差💘超差(cha)有多方(fang)面原因(yin)，但總體(ti)上可歸(gui)納爲兩(liang)種可能(neng)🔴性:一是(shi)流量計(ji)密封性(xing)不好,氣(qi)體外溢(yi)而未被(bei)計量;二(er)是流量(liang)計内部(bu)阻力大(da),傳動不(bu)靈活。第(di)1種可能(neng)性♈是各(ge)接口🔞聯(lian)接的密(mi)🔞封問題(ti)，問👄題比(bi)較直💰觀(guan)，很容易(yi)解決;第(di)2種可能(neng)✉️性涉及(ji)到樣機(ji)裝配時(shi)的🐪各道(dao)工序,需(xu)💚要對裝(zhuang)配過程(cheng)中各工(gong)序的阻(zu)力問題(ti)逐一-分(fen)析、排查(cha)。經多次(ci)試驗,最(zui)終确認(ren)爲标準(zhun)渦輪、渦(wo)杆傳動(dong)部分阻(zu)力較大(da)，影響了(le)氣體渦(wo)輪流量(liang)計的傳(chuan)動靈活(huo)性，導緻(zhi)小流量(liang)段💛示值(zhi)誤差超(chao)差。
5改進(jin)設計.
标(biao)準的渦(wo)輪、渦杆(gan)配合,一(yi)般都将(jiang)渦輪的(de)圓柱表(biao)面的直(zhi)母線🧑🏾🤝🧑🏼制(zhi)成弧形(xing)，部分地(di)包住渦(wo)杆,并用(yong)與渦杆(gan)形狀相(xiang)似的滾(gun)刀來切(qie)制渦輪(lun)的齒廓(kuo),這樣就(jiu)使得相(xiang)齧合的(de)輪齒成(cheng)爲線接(jie)觸,從而(er)提高💞傳(chuan)動的承(cheng)載能力(li)。但對于(yu)氣體渦(wo)輪流量(liang)計來說(shuo)，傳動系(xi)統主要(yao)👌是傳遞(di)運動，而(er)不是傳(chuan)遞動力(li)和扭矩(ju)☂️。标準設(she)計中✨的(de)渦輪、渦(wo)杆線接(jie)觸，系統(tong)阻力🔴大(da),導緻傳(chuan)動不靈(ling)活,從而(er)影響流(liu)量計的(de)計量精(jing)度,如圖(tu)3(a),圖4示值(zhi)誤差曲(qu)線💞②。
曲(qu)線①爲标(biao)準示值(zhi)誤差曲(qu)線。
5.1改進(jin)方案1
針(zhen)對流量(liang)計傳動(dong)的特點(dian)，将渦輪(lun)厚度變(bian)薄，減少(shao)渦杆、渦(wo)輪配合(he)時的接(jie)觸長度(du),如圖3(b)，經(jing)過試驗(yan),小流量(liang)段示值(zhi)誤差明(ming)顯改☀️善(shan),如⭐圖4示(shi)值誤差(cha)曲線③。但(dan)流量計(ji)穩定性(xing)差，重複(fu)性難以(yi)保證。
5.2改(gai)進方案(an)2
根據渦(wo)杆、渦輪(lun)成形原(yuan)理，渦杆(gan)、渦輪傳(chuan)動實際(ji)是由螺(luo)旋💰齒輪(lun)📱傳😄動演(yan)化而來(lai)的。螺旋(xuan)齒輪傳(chuan)動相齧(nie)合的輪(lun)齒是點(dian)接🔴觸，爲(wei)❓了改善(shan)齧合狀(zhuang)況，才将(jiang)渦杆渦(wo)🏃♂️輪的齧(nie)合變爲(wei)線接觸(chu)。線接觸(chu)的阻力(li)要大于(yu)點接觸(chu)，于是将(jiang)☁️弧形面(mian)的渦輪(lun)用螺旋(xuan)齒輪替(ti)代，如圖(tu)3(c)。結👈果表(biao)明這種(zhong)改進非(fei)常有效(xiao)，流量計(ji)傳動阻(zu)力減小(xiao)🧑🏽🤝🧑🏻、靈活性(xing)提高;傳(chuan)動平穩(wen)、重複性(xing)良好,小(xiao)流量段(duan)的示值(zhi)誤差達(da)到标準(zhun)👅要求,如(ru)圖4示值(zhi)誤差曲(qu)線④。
5.3改進(jin)方案3
采(cai)用螺旋(xuan)齒輪傳(chuan)動代替(ti)原渦杆(gan)、渦輪結(jie)構，達到(dao)了預期(qi)效果，但(dan)針對氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)産品結(jie)構緊湊(cou)的特點(dian),在狹小(xiao)的機心(xin)空間對(dui)高速旋(xuan)轉的螺(luo)旋齒輪(lun)進行潤(run)滑是很(hen)困難的(de)，解決🐕不(bu)當,勢必(bi)會影響(xiang)産品的(de)使用壽(shou)命。根據(ju)以往的(de)設計經(jing)驗,将❗螺(luo)旋齒輪(lun)❗材料改(gai)成自❌潤(run)滑性能(neng)好的工(gong)程塑料(liao),就能很(hen)好的☁️解(jie)決潤滑(hua)問題。
5.4改(gai)進方案(an)4.
塑料螺(luo)旋齒輪(lun)采用注(zhu)塑工藝(yi)加工，模(mo)具成本(ben)很高,且(qie)産品的(de)裝配、調(diao)整非常(chang)困難。爲(wei)解決這(zhe)個問題(ti)，準備用(yong)斜齒輪(lun)代替螺(luo)㊙️旋齒輪(lun),即用直(zhi)齒面代(dai)替難以(yi)🧑🏽🤝🧑🏻成型和(he)調整的(de)螺旋齒(chi)面,同時(shi)渦杆與(yu)斜齒輪(lun)間仍然(ran)是點接(jie)觸。實踐(jian)證明，原(yuan)渦杆、渦(wo)輪結構(gou)設計變(bian)成非标(biao)的渦杆(gan)、斜齒輪(lun)結構後(hou)，對氣體(ti)渦輪流(liu)量計産(chan)🌈品效果(guo)顯著。
6.結(jie)束語
運(yun)用設計(ji)，有效地(di)降低了(le)氣體渦(wo)輪流量(liang)計的傳(chuan)動阻💋力(li)。經DN100型氣(qi)體渦輪(lun)表各項(xiang)性能測(ce)試表明(ming)，該方法(fa)有效、實(shi)用、安全(quan)可靠✍️,并(bing)在DN80型氣(qi)體渦輪(lun)表的得(de)以推廣(guang)和應用(yong)。這兩種(zhong)口徑🔞的(de)氣體渦(wo)輪流量(liang)計在2003年(nian)同時通(tong)過遼甯(ning)省科技(ji)廳的成(cheng)果鑒定(ding)。産品投(tou)放市場(chang)後，性能(neng)穩定,用(yong)戶反饋(kui)信息良(liang)好。
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