摘要:介紹在(zài)氣(qì)體渦輪流量(liàng)計(jì)
過程中(zhōng)渦輪渦杆傳動(dòng)非常規方法。通(tōng)過多次改進，證明這(zhè)種有效、實(shí)用，能夠保(bǎo)證傳動的(de)平穩(wěn)性、可(kě)靠性，降低傳動中的阻力，提高(gāo)傳動的靈(líng)活性(xìng)，達到預(yù)期的效(xiào)果。
1.前言
氣體渦輪流(liú)量計是用(yòng)于管(guǎn)道(dào)天然氣計量(liàng)的儀表,在(zài)歐美等(děng)發達國(guó)家，用(yòng)氣體渦輪流量計計量管(guǎn)道天然氣已有(yǒu)30~40年的(de)曆史(shǐ)了。随(suí)着(zhe)我國對天然(rán)氣資源大規模的開發和利用(yòng)，西氣東(dōng)輸(shū)、海氣登路(lù)、陝氣進京(jīng)、渝(yú)氣輸(shū)漢(hàn)、川氣(qì)進湘等多(duō)條天(tiān)然氣管道(dào)工程(chéng)相繼(jì)建成，多年(nián)來一直使(shǐ)用的(de)污染大、熱值低(dī)的人工(gōng)煤氣等(děng)氣體将逐(zhú)漸被(bèi)環保(bǎo)性(xìng)、熱值高(gāo)的天(tiān)然氣所取(qǔ)代。在(zài)相(xiàng)當(dāng)長的(de)一段時間内,用于計(jì)量(liàng)管(guǎn)道天然氣(qì)的氣體渦(wō)輪流量計在中國将形成一個(gè)大的需求(qiú)市場。鑒于此,國内有(yǒu)實力的(de)燃(rán)氣表制造(zào)商爲抓住國(guó)内對氣體渦(wō)輪流(liú)量計需求(qiú)日益增長(zhǎng)這一(yī)商機(jī)，高(gāo)精度氣(qì)體渦輪流量計(jì)産品(pǐn)。
2.氣體渦輪(lún)流量計的計量原理
圖1所示，管道内的氣(qì)體通(tōng)過渦(wō)輪流量計(jì)前端的收縮截(jié)面,加(jiā)速沖擊葉(yè)輪，葉輪的(de)轉數(shù)在一定流量範圍内與通過流量(liàng)計(jì)内的(de)氣體(tǐ)流量成正比，葉(yè)輪轉數通過表(biǎo)内多(duō)級傳(chuán)動系(xì)統傳(chuán)送到顯示(shì)儀器上,從而完(wán)成對管道(dào)内氣(qì)體體積的(de)計量(liàng)。
3.問(wèn)題
圖(tú)2所示，在進行dn100型(xíng)氣體渦輪流量計的樣機試制過程中(zhōng),經測試(shì)發現,流量計的(de)大流、中流段的(de)示值誤(wù)差趨于線型(xíng),而最小流(liú)量點(diǎn)(qmin)示值(zhí)誤差(chà)卻超出标(biāo)準要(yào)求。
理想曲線指(zhǐ)流量計的(de)标準(zhǔn)示值誤(wù)差曲線(xiàn),即:
qmin≤q<0.2qmax±2%;
0.2qmax≤q≤qmax±1%。
實(shí)際曲線指(zhǐ)樣機(jī)測試(shì)時的(de)示值(zhí)誤差曲線(xiàn)。
4.分析、試(shì)驗
針對(duì)樣機測(cè)試時的示值(zhí)誤(wù)差(chà)曲線(xiàn)分析(xī),小(xiǎo)流(liú)量段(duàn)示值誤差超差有多方面(miàn)原因(yīn)，但總體上可歸納爲兩種可能(néng)性:一是流(liú)量計(jì)密封性不好,氣(qì)體外溢而(ér)未被計量;二是流量(liàng)計内部阻力大,傳動不靈活。第(dì)1種可能(néng)性(xìng)是(shì)各(gè)接口(kǒu)聯接的密(mì)封問題，問題比較直觀，很容易(yì)解(jiě)決;第2種可能(néng)性涉及到(dào)樣機(jī)裝配(pèi)時的(de)各道工序,需(xū)要(yào)對裝(zhuāng)配過(guò)程中各工序的阻力問題(tí)逐一-分析(xī)、排(pái)查(chá)。經多(duō)次試驗,最(zuì)終确(què)認爲(wèi)标準(zhǔn)渦輪、渦杆傳動(dòng)部(bù)分阻力較大，影響了氣體渦輪流量計(jì)的傳(chuán)動靈活性(xìng)，導緻小流量段(duàn)示值(zhí)誤差(chà)超差(chà)。
5改進(jìn)設計.
标準(zhǔn)的渦(wō)輪、渦杆配(pèi)合,一般都将渦輪的圓柱表面(miàn)的直母線(xiàn)制成弧形，部分地包住渦(wō)杆,并用與(yǔ)渦杆(gǎn)形狀相(xiàng)似的滾(gǔn)刀來切制渦輪(lún)的齒(chǐ)廓(kuò),這樣就(jiù)使得相齧(niè)合的(de)輪齒(chǐ)成爲(wèi)線接(jiē)觸,從(cóng)而(ér)提(tí)高傳(chuán)動的(de)承載能力(lì)。但對于氣體渦(wō)輪流量計來說(shuō)，傳動(dòng)系統主要是傳遞運動，而(ér)不是(shì)傳遞(dì)動力(lì)和扭矩。标準設(shè)計中的渦輪(lún)、渦杆線接觸，系統(tǒng)阻力大,導緻傳動不(bú)靈活,從而(ér)影響(xiǎng)流量計的(de)計量精度(dù),如圖3(a),圖4示(shì)值誤差曲(qǔ)線②。
曲(qǔ)線①爲标準示值(zhí)誤差(chà)曲線(xiàn)。
5.1改進(jìn)方案1
針對(duì)流量(liàng)計傳動的特點(diǎn)，将渦輪厚度變(biàn)薄，減少渦杆、渦(wō)輪配合(hé)時的接觸長度,如圖3(b)，經(jīng)過試驗,小(xiǎo)流量(liàng)段示值(zhí)誤差明(míng)顯改善(shàn),如(rú)圖(tú)4示(shì)值誤(wù)差曲線③。但(dàn)流量計穩定性差，重(zhòng)複性難以(yǐ)保證。
5.2改進方案(àn)2
根據渦(wō)杆、渦輪(lún)成形(xíng)原理(lǐ)，渦杆(gǎn)、渦輪傳動實際(jì)是由螺旋齒輪傳動演(yǎn)化而來(lái)的。螺(luó)旋齒輪(lún)傳(chuán)動相(xiàng)齧合(hé)的輪(lún)齒是(shì)點接觸，爲(wèi)了改(gǎi)善齧合狀況，才将(jiāng)渦杆渦(wō)輪的(de)齧(niè)合變爲(wèi)線接(jiē)觸。線接觸的阻(zǔ)力(lì)要(yào)大于點接(jiē)觸(chù)，于(yú)是将(jiāng)弧形面的渦輪(lún)用螺旋齒(chǐ)輪替(tì)代，如圖3(c)。結果表(biǎo)明這種改進非(fēi)常有效，流量計(jì)傳動阻(zǔ)力減小(xiǎo)、靈活(huó)性提高;傳(chuán)動平穩、重(zhòng)複性(xìng)良好(hǎo),小流量段(duàn)的示值誤差達(dá)到标準要求,如(rú)圖4示(shì)值誤差(chà)曲線④。
5.3改(gǎi)進方(fāng)案3
采(cǎi)用螺旋齒輪傳(chuán)動代(dài)替(tì)原(yuán)渦杆、渦輪(lún)結構，達到(dào)了預(yù)期(qī)效果，但(dàn)針對(duì)氣體(tǐ)渦輪(lún)流量計(jì)産品結(jié)構緊(jǐn)湊的特點,在狹(xiá)小的機心(xīn)空間(jiān)對高(gāo)速旋轉的(de)螺旋齒輪(lún)進行潤滑是很(hěn)困難(nán)的，解決不當,勢必會影響産品的使(shǐ)用壽(shòu)命。根(gēn)據(jù)以(yǐ)往的(de)設計經驗,将螺(luó)旋齒(chǐ)輪材料改(gǎi)成自潤滑性能(néng)好的(de)工程(chéng)塑料,就能(néng)很好的解(jiě)決潤滑問(wèn)題。
5.4改(gǎi)進方案4.
塑料螺(luó)旋齒輪采用注(zhù)塑工(gōng)藝加(jiā)工，模(mó)具成本(běn)很(hěn)高,且(qiě)産品的(de)裝配、調(diào)整非(fēi)常困難。爲(wèi)解決這個(gè)問題(tí)，準備用斜(xié)齒輪(lún)代替螺旋齒輪(lún),即用直齒面代(dài)替難(nán)以成型和(hé)調整的(de)螺(luó)旋齒(chǐ)面,同時(shí)渦杆與(yǔ)斜齒輪間(jiān)仍然是點接觸(chù)。實踐(jiàn)證明，原渦杆、渦輪(lún)結(jié)構設(shè)計變(biàn)成非(fēi)标的渦杆(gǎn)、斜齒輪結構後(hòu)，對氣體(tǐ)渦(wō)輪流(liú)量計(jì)産品(pǐn)效果顯(xiǎn)著(zhe)。
6.結束(shù)語
運(yùn)用設(shè)計(jì)，有效地(dì)降低了氣體渦(wō)輪流(liú)量計的傳(chuán)動阻力。經dn100型氣(qì)體渦輪(lún)表各項(xiàng)性能測試表明(míng)，該方法有(yǒu)效、實(shí)用、安全(quán)可靠,并(bìng)在dn80型(xíng)氣體渦輪(lún)表(biǎo)的(de)得(dé)以(yǐ)推廣(guǎng)和應用。這兩種(zhǒng)口徑(jìng)的氣體渦(wō)輪流量計在2003年同時通過遼甯(níng)省(shěng)科技廳的成(chéng)果鑒(jiàn)定。産(chǎn)品投(tóu)放市場(chǎng)後，性能(néng)穩定,用戶反饋信息(xī)良好。
以上(shàng)内容源于(yú)網絡(luò)，如有(yǒu)侵(qīn)權聯(lián)系(xì)即删(shān)除!
