摘要:我國(guó)天然氣資(zī)源豐富，智(zhì)能 氣體渦(wo)輪流量計(jì) 一直是作(zuo)爲天燃氣(qi)貿易計量(liàng)的首選。本(běn)文論述氣(qi)體渦輪流(liú)量計的機(jī)械結構上(shàng)的幾點優(you)化設計,優(yōu)化了氣體(ti)渦輪流量(liàng)🥵計的曲線(xiàn)，捉高了氣(qi)體渦輪流(liu)量計的🌍可(ke)靠。
1前言
　　國(guó)際上,天然(ran)氣的計量(liang)都是使用(yòng)氣體渦輪(lún)流量計 ，其(qí)技術已相(xiàng)當成熟。我(wo)國天然氣(qi)資源非常(chang)豐富，爲減(jiǎn)少煤氣對(duì)城市大氣(qì)和環境的(de)污染和破(po)壞。我國長(zhǎng)期✌️規劃🙇🏻要(yao)限制并減(jian)少人工煤(mei)氣的使用(yòng)，增加城市(shi)管道用氣(qi)中天然*氣(qi)所占的比(bǐ)重,我國目(mù)前已經✏️完(wán)成了“陝氣(qì)進京”、“西氣(qì)東輸”等工(gōng)程，現如📱今(jīn)天然氣在(zai)我國已經(jing)👈大面積普(pǔ)及，大然氣(qi)計量儀表(biao)将大量⁉️使(shi)用，我國天(tian)🆚然氣資源(yuán)大規模的(de)開發利用(yòng)使🔴氣體渦(wō)輪流量✏️計(jì)獲得廣闊(kuò)的發展空(kong)間🧑🏽‍🤝‍🧑🏻和經濟(ji)效益。開發(fa)氣體渦輪(lún)流量計㊙️具(ju)有重要的(de)經濟價值(zhi)和社會價(jià)值。筆者單(dān)位研發的(de)智能氣體(tǐ)渦輪流量(liang)計是一🏃種(zhǒng)速度式流(liu)量計，在機(jī)械結構設(shè)計、傳感器(qi)制作、潤滑(huá)系統的設(she)計等方面(mian)進行👌了創(chuàng)新設讓,是(shi)集溫度、壓(ya)小流量傳(chuán)感器和智(zhì)能💜流量⭕積(jī)算儀于一(yī)體的智能(neng)儀表。它具(jù)有精度高(gao)、技術成熟(shu)穩定、重複(fu)性好等優(you)點，是檢測(cè)氣體計量(liàng)和城市燃(rán)氣貿易計(ji)量的😘理想(xiang)儀表。
2.工作(zuò)原理
　　智能(néng)氣體渦輪(lun)流量計通(tong)過測量渦(wō)輪的轉速(su)從而計算(suan)氣體的流(liú)速，将渦輪(lún)轉速換算(suan)成與流量(liàng)成正比的(de)🔞輸出🚶‍♀️電信(xin)☀️号。智能氣(qi)體渦輪流(liu)量計檢測(ce)天然氣瞬(shùn)時流量和(he)總的積🌈算(suan)流量,終端(duān)輸📐出信号(hao)爲頻♈率，容(róng)易被數字(zì)化。永久磁(ci)鐵、感應線(xiàn)圈都固定(ding)在儀表殼(ké)體上。當鐵(tie)磁性渦輪(lún)葉片旋轉(zhuǎn)時經過磁(ci)鐵磁🛀場時(shi)，磁阻産生(shēng)變化，輸出(chū)感應信号(hao)。信号在經(jīng)🛀過放大器(qi)被放大及(jí)整形，傳輸(shū)給頻率計(ji)或計數器(qi)，得到總.的(de)積算流量(liang)。與此同時(shí)，将脈沖信(xin)号🐪通過轉(zhuan)換器🧡(頻率(lü)一電壓)換(huan)算成瞬🥵時(shí)流量。總之(zhi),葉輪的轉(zhuǎn)🐉數和氣體(ti)流量成正(zhèng)比📞。智能氣(qi)體渦輪流(liu)量計的輸(shū)出的🏃是頻(pín)率調制式(shi)信号,提高(gāo)🌂了檢測電(diàn)路的抗幹(gàn)擾性和簡(jian)化了流量(liàng)檢測系統(tong)✉️，其外形圖(tu)如圖1所示(shì)。
 
3動壓氣體(tǐ)軸承
　　氣體(ti)渦輪流量(liàng)計中用來(lai)支撐葉輪(lún)的主軸承(cheng)通常是🛀油(you)潤滑的滾(gǔn)動軸承或(huò)滑動軸承(chéng)，有很多缺(que)點。使用一(yī)款螺旋槽(cao)🔴氣體軸承(cheng),得到的氣(qi)體渦輪流(liu)量計性能(néng)好，耐用。
　　氣(qi)體潤滑的(de)優點是氣(qi)體潤滑相(xiàng)對油潤滑(huá)其粘度👅小(xiao)對🍓溫度🙇🏻的(de)适應性好(hǎo)、清潔無污(wū)染、壽命長(zhǎng)。
(1)粘性小
　　相(xiang)對于油潤(rùn)滑來講氣(qi)體潤滑在(zài)5~15℃環境下粘(zhan)度約爲油(you)潤滑的千(qiān)分之一，氣(qì)體潤滑的(de)摩擦力爲(wèi)油潤滑的(de)千分之一(yi);溫👄度在20C以(yi)上時上升(sheng)至80℃其年度(du)隻增加🍓16%，比(bi)相同條件(jian)下油潤滑(huá)好很多;而(ér)且氣體有(you)均勻化㊙️作(zuo)用，從而用(yòng)氣膜潤滑(hua)的軸承精(jing)度比油膜(mó)潤滑的軸(zhóu)承精度高(gao)1個數量級(jí)。
(2)适應性良(liang)好
　　油潤滑(hua)軸承在溫(wēn)度非常高(gāo)或者非常(chang)低的情況(kuàng)下就不🧑🏽‍🤝‍🧑🏻工(gōng)作了,而氣(qì)體潤滑的(de)軸承即使(shǐ)在高低溫(wēn)時🥵，工作性(xìng)能佳,而且(qiě)氣☀️體潤滑(hua)不受原子(zi)輻射的影(yǐng)響🙇‍♀️;由于空(kōng)氣有獨留(liú),高溫對其(qí)影響非常(chang)小。
(3)環保清(qīng)潔
　　氣體完(wan)成潤滑作(zuo)用排放後(hòu)，不會污染(ran)環境;而且(qiě)在排氣📐時(shí)🏃還🤟能🌐阻止(zhǐ)灰塵進入(rù)儀表,起到(dao)清潔的作(zuò)用，氣體潤(run)滑🚶‍♀️無振動(dong)、無噪音。
(4)壽(shòu)命長
　　氣體(ti)軸承在使(shǐ)用時，沒有(you)金屬結構(gou)直接接觸(chu)，所以壽命(ming)✔️更長。
　　動壓(yā)氣體軸承(chéng)設計有螺(luo)旋槽，在高(gao)速下承載(zai)能力大時(shí)，能耗低、工(gong)作穩定等(deng)優點,設計(ji)最大穩定(dìng)性優化的(de)螺旋槽氣(qi)💯壓軸⭕承，儀(yí)表穩定性(xing)非常好,而(ér)其承載能(néng)力最多損(sun)🏃‍♀️失77%,因此本(běn)文選用按(an)最大穩定(ding)性原❤️則設(she)計。
　　根據窄(zhǎi)槽設計原(yuan)理,應用最(zui)大穩定性(xing)原則:當.氣(qi)體渦輪流(liú)量計轉速(sù)在4500r/min以上時(shí)，其最大穩(wen)定載荷會(hui)5N左右，所以(yǐ)正常工作(zuò)速度比🔞較(jiào)大的氣體(tǐ)渦輪流量(liang)計的主軸(zhóu)承完全♌可(ke)以用螺旋(xuán)槽氣壓潤(rùn)♻️滑軸承。
4導(dao)流器結構(gòu)優化設計(ji)
　　導流器對(dui)被測流體(ti)起導向、壓(ya)縮、整流等(deng)作用，這樣(yang)當氣體🔴通(tong)👈過渦輪流(liú)量計時處(chu)于層流狀(zhuàng)态下，減少(shao)旋渦和紊(wěn)流生成的(de)漩渦對流(liú)量計的影(yǐng)響，提高儀(yí)表正确率(lü)。前導🌈流器(qì)的前側，設(she)🌍計又一-圈(quan)的分布在(zai)圓周的整(zhěng)流葉片，将(jiang)氣體通道(dao)分隔，變成(chéng)幾個小的(de)通道。如圖(tú)2所示，這時(shi)也輪出口(kǒu)的流體流(liú)動穩定，防(fáng)止漩渦;在(zai)整流葉片(pian)的出口處(chu)尾端和葉(ye)輪中間環(huán)🤟狀區域是(shi)環狀區域(yu)，稱爲混合(he)室。
 
　　經過(guo)試驗設計(jì)了導流器(qì)的結構尺(chǐ)寸，優化了(le)氣體渦輪(lun)流量計的(de)特性曲線(xiàn)。結論是長(zhǎng)葉片的重(zhong)複性、線性(xing)度、壓力損(sun)🌐失都不好(hao)，而且在流(liú)量增.加是(shì)，短葉片在(zai)壓🐆力損失(shī)方面的優(you)越性體現(xiàn)的更加明(ming)顯。導流器(qì)結構如圖(tú)3所示。
 
5多參數(shu)傳感器
　　氣(qì)體渦輪流(liu)量計所采(cǎi)用的磁敏(min)傳感器是(shi)基于矽橋(qiao)🔞和鐵磁體(ti)的新型MEMS磁(cí)敏傳感器(qi)，根據鐵磁(ci)體在磁場(chang)中🧡産生的(de)扭矩和矽(xī)橋的耦合(hé)作來反映(ying)磁場。這種(zhǒng)磁敏傳感(gǎn)器和IC.工藝(yì)的兼容性(xìng)非常好、适(shì)合成批量(liàng)生産，體積(jī)小、成本低(dī)、功耗低、穩(wen)定性好。新(xin)型MRE磁敏傳(chuán)感器的靈(ling)敏度可以(yi)通👅過調節(jiē)MRE中鐵磁顆(kē)粒的大小(xiǎo)、種類及彈(dàn)性體的種(zhǒng)類來改進(jin)。
　　渦輪轉子(zǐ)旋轉時可(ke)通過磁敏(mǐn)傳感器切(qiē)割磁力線(xiàn)産生電荷(hé)信号,再經(jing)過整形放(fàng)大,聲稱脈(mo)沖星新号(hào),通過計算(suàn)機計算這(zhe)🛀些脈沖數(shù)，可以換算(suan)出通過氣(qì)體渦輪流(liu)量計的流(liú)體的體積(ji)流量,同✏️時(shí)結構設計(jì)上将磁敏(mǐn)和Pt100封裝在(zai)1個不鏽鋼(gang)殼體内，如(rú)❗圖4所示。
 
其(qí)技術性能(neng)指标如下(xia):
(1)流量範圍(wei):6~6500m³/h,整機精度(du):1級;
(2)壓力範(fan)圍:1.6、2.5、4.0MPa,特殊可(kě)定做:
(3)溫度(du)範圍:-20-80℃。
(4)重複(fú)性:優于±0.1%
6結(jie)束語.
　　通過(guo)對氣體渦(wo)輪流量計(ji)測量芯、動(dòng)壓氣體軸(zhóu)承、導流🎯器(qi)結構、多參(cān)數傳感器(qì)的優化設(shè)計,優化了(le)氣體渦輪(lún)🚶輪流🏃🏻流量(liàng)計的🌂特性(xing)❤️曲線，提高(gāo)儀表的穩(wen)定性和正(zheng)确率，延長(zhang)儀表的壽(shòu)命。

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