摘要:介紹在(zài)氣體渦輪流量計(jì) 過程中渦輪渦杆(gan)傳動非常規方法(fa)。通過多次改進，證(zhèng)明這🏃🏻‍♂️種有⛹🏻‍♀️效、實用(yòng)，能夠保證傳動的(de)平穩性、可靠❄️性，降(jiang)低傳動中的阻力(li)，提🌈高傳動的靈活(huó)性，達到預期的效(xiao)果。
1.前言
　　氣體渦輪(lún)流量計是用于管(guǎn)道天然氣計量的(de)儀表🏃‍♂️,在💰歐美等發(fa)達國家，用氣體渦(wō)輪流量計計量管(guan)道天然氣已有30~40年(nian)⁉️的曆史了。随着我(wo)國對天然氣資源(yuan)㊙️大規模🐅的開發和(hé)利用🧡，西氣東輸、海(hǎi)氣登路、陝氣進💋京(jing)、渝氣輸🥰漢、川氣進(jin)湘等多條天然氣(qi)管道工程相繼建(jian)成，多年來一直使(shǐ)用的污染大、熱值(zhí)低的人工煤氣等(děng)氣體将逐漸被環(huán)保性、熱值高的天(tian)然氣所取代。在相(xiàng)當長的一段時間(jian)内,用于計量管道(dao)天然❤️氣的氣體渦(wo)輪流量計在中國(guo)将形成一個大的(de)需💜求市場。鑒于此(ci),國内有實力的燃(ran)氣表制造商爲抓(zhua)住國内對氣體渦(wo)輪流量計需求日(rì)益增⛱️長這一商機(ji)，高精度氣體渦輪(lún)流量計🧡産品。
2.氣體(tǐ)渦輪流量計的計(jì)量原理
　　圖1所示，管(guan)道内的氣體通過(guo)渦輪流量計前端(duan)的收縮截面🔅,加速(sù)沖擊葉輪，葉輪的(de)轉數在一定流量(liang)範圍内與通過流(liu)量計内的氣體流(liu)量成正比，葉輪轉(zhuan)㊙️數通過表内多級(ji)傳動系統傳送到(dào)顯示儀器上,從而(ér)完成對管道内氣(qì)體體積的計量。
 
3.問題
　　圖2所示，在進(jin)行DN100型氣體渦輪流(liu)量計的樣機試制(zhi)過程中,經㊙️測試發(fa)現,流量計的大流(liu)、中流段的示值誤(wù)差趨于線型,而最(zuì)小流量點(Qmin)示值誤(wu)差卻超出标準要(yao)求。
　　理想曲線指流(liu)量計的标準示值(zhí)誤差曲線,即:
Qmin≤Q<0.2Qmax±2%;
0.2Qmax≤Q≤Qmax±1%。
實際(ji)曲線指樣機測試(shì)時的示值誤差曲(qǔ)線。
 
4.分析、試驗
　　針對(dui)樣機測試時的示(shi)值誤差曲線分析(xi),小流量段示值誤(wù)差超差有多方面(mian)原因，但總體上可(ke)歸納爲兩種可能(neng)👉性:一是流🐉量計密(mì)封性不好,氣體外(wài)溢而未被計㊙️量;二(èr)是流量計内部阻(zǔ)力大,傳動不靈活(huó)。第1種可能性是各(ge)接口❌聯接的密封(fēng)問題，問題比較直(zhi)觀，很容易解決;第(di)2種可能🚩性涉及到(dào)樣機裝配時的各(gè)道工序,需要對裝(zhuang)配過程中各工序(xù)的阻力🥵問題逐一(yi)-分析、排查。經多次(cì)試驗,最終确認爲(wèi)标準渦輪、渦杆傳(chuan)動部分阻力💋較大(da)，影響了氣體渦輪(lún)流量計的傳動靈(líng)♈活性，導緻小流量(liàng)段示值誤差超差(chà)。
5改進設計.
　　标準的(de)渦輪、渦杆配合,一(yī)般都将渦輪的圓(yuán)柱表面的🌏直😘母線(xiàn)制成弧形，部分地(di)包住渦杆,并用與(yu)渦杆形狀相似的(de)滾刀來切制渦輪(lún)的齒廓,這樣就使(shǐ)得相齧合的輪齒(chi)成爲線接觸,從而(ér)提高傳動的承載(zǎi)能力。但對于氣體(tǐ)渦輪流量計來說(shuō)，傳動系統主要💰是(shì)傳遞運動，而不是(shì)傳遞動力和扭矩(jǔ)。标準設計中🌂的渦(wō)輪、渦杆線接觸，系(xi)統阻力大,導緻傳(chuan)動不靈活,從而影(ying)響流量計的計量(liang)精度,如圖3(a),圖4示值(zhi)誤差曲⁉️線②。
 
曲(qǔ)線①爲标準示值誤(wu)差曲線。
 
5.1改進方案(àn)1
　　針對流量計傳動(dòng)的特點，将渦輪厚(hou)度變薄，減少渦杆(gan)、渦輪配合時的接(jiē)觸長度,如圖3(b)，經過(guo)試驗,小流量段示(shì)值誤差明顯改善(shan),如圖4示值誤差曲(qǔ)線③。但流量計穩定(dìng)性差，重複性難以(yi)保證。
5.2改進方案2
　　根(gen)據渦杆、渦輪成形(xíng)原理，渦杆、渦輪傳(chuán)動實際是由螺旋(xuán)齒輪🙇‍♀️傳動演化而(ér)來的。螺旋齒輪傳(chuán)動相齧合的輪🌂齒(chǐ)是點接♋觸，爲🧑🏾‍🤝‍🧑🏼了改(gai)善齧合狀況，才将(jiāng)渦杆渦輪的齧合(he)變爲線接觸🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。線接(jie)觸👉的阻力要大于(yú)點接🔴觸，于是将☂️弧(hu)形面的渦輪用螺(luo)旋齒輪替代，如圖(tú)3(c)。結果表明這種改(gǎi)進非常有效，流量(liang)計傳動阻力減小(xiǎo)、靈活性提高;傳動(dong)平穩、重複性💘良好(hao),小流量段的示值(zhí)誤差達到标準要(yào)求,如🌈圖4示值誤差(chà)曲線④。
5.3改進方案3
　　采(cai)用螺旋齒輪傳動(dòng)代替原渦杆、渦輪(lun)結構，達到了預期(qi)效🔴果，但針對氣體(ti)渦輪流量計産品(pǐn)結構緊湊的特點(diǎn),在狹小的機心空(kōng)間對高速旋轉的(de)螺旋齒🚶輪進行潤(run)滑是🔞很困難🈲的，解(jiě)決不當,勢必會影(ying)響産品的使用壽(shòu)命。根據以往的設(she)計經驗,将螺旋齒(chi)輪材料改成自潤(rùn)滑性能好🚶‍♀️的工程(chéng)塑料,就能很好的(de)解決潤滑問題。
5.4改(gǎi)進方案4.
　　塑料螺旋(xuán)齒輪采用注塑工(gong)藝加工，模具成本(běn)很高📱,且産品的🌍裝(zhuāng)💋配、調整非常困難(nán)。爲解決這個問題(tí)，準🚶‍♀️備用斜齒輪代(dai)替螺旋齒輪,即用(yòng)直齒面代替難以(yǐ)成型和🔴調整的螺(luó)旋齒面,同時渦杆(gǎn)與斜齒輪間仍⛹🏻‍♀️然(ran)是點接觸。實踐證(zhèng)明，原渦杆、渦輪結(jie)構設計變成🚶‍♀️非标(biāo)的渦杆🍉、斜齒輪結(jié)構後，對氣體渦輪(lun)流量計産品效果(guo)顯著🈲。
6.結束語
　　運用(yòng)設計，有效地降低(dī)了氣體渦輪流量(liàng)計的傳動阻♊力。經(jing)DN100型氣體渦輪表各(gè)項性能測試表明(ming)，該方法有效、實用(yòng)、安全可靠,并在DN80型(xing)氣體渦輪表的得(dé)以推廣和應用。這(zhè)兩種口徑的氣體(tǐ)💰渦輪流量計在2003年(nián)同時通過遼甯省(shěng)科技👣廳的成果鑒(jian)定。産品投放市場(chǎng)🈚後，性能穩定,用戶(hu)反饋信息良好。

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