摘要:介紹(shào)在氣體渦輪(lún)流量計 過程(chéng)中渦輪渦杆(gan)傳動非常規(gui)方法。通過多(duo)次改進，證㊙️明(ming)這種有效、實(shi)用，能夠保證(zhèng)傳動的平穩(wěn)性、可靠⚽性，降(jiang)低傳動中的(de)阻力，提🌈高傳(chuan)動的靈活性(xìng)，達到預期的(de)效果。
1.前言
　　氣(qi)體渦輪流量(liang)計是用于管(guǎn)道天然氣計(ji)量的儀表,在(zài)歐美等發達(dá)國家，用氣體(ti)渦輪流量計(ji)計量管道天(tiān)然🏃氣已有30~40年(nian)的曆史了💔。随(suí)着我國對天(tiān)然氣資源大(da)規模🌍的開發(fa)和利用🚶，西氣(qi)東輸、海氣登(dēng)路、陝氣進京(jing)、渝氣輸漢、川(chuān)氣進湘等多(duo)條💞天然氣管(guǎn)道工程相💃🏻繼(ji)建成，多年💔來(lái)一直使用的(de)污染大、熱值(zhi)低的人工煤(méi)氣等氣體将(jiang)🍓逐漸被環保(bǎo)性、熱值高的(de)天然氣所🔞取(qǔ)代。在相當長(zhǎng)的一段時間(jian)内,用于計量(liang)管道天然氣(qì)的氣體渦輪(lún)流量㊙️計在中(zhong)國将形成一(yī)個大的需🏒求(qiú)市場。鑒于此(ci),國内有🈚實力(li)的燃氣表制(zhì)造商爲抓住(zhu)國内對氣體(ti)渦輪流量計(jì)需求日益增(zeng)長這一商🛀機(jī)，高精度氣體(tǐ)渦輪流量🌈計(ji)産品。
2.氣體渦(wo)輪流量計的(de)計量原理
　　圖(tu)1所示，管道内(nei)的氣體通過(guò)渦輪流量計(jì)前端的收縮(suō)截面,加速沖(chong)擊葉輪，葉輪(lún)的轉數在一(yi)定流量範🔞圍(wei)内與通過流(liu)量計内的👉氣(qì)體流量成正(zheng)比，葉輪轉數(shu)通過表内多(duo)級傳動系統(tong)傳送到顯示(shì)儀器上,從🈲而(er)完成對管道(dao)内氣體體積(ji)的計量。
 
3.問題(tí)
　　圖2所示，在進(jìn)行DN100型氣體渦(wo)輪流量計的(de)樣機試制過(guo)程中,經測試(shì)⛷️發現,流量計(ji)的大流、中流(liú)段的示值誤(wu)差趨于線型(xing),而最小流量(liàng)點(Qmin)示值誤差(chà)卻超出标準(zhun)🥰要求。
　　理想曲(qu)線指流量計(ji)的标準示值(zhi)誤差曲線,即(ji):
Qmin≤Q<0.2Qmax±2%;
0.2Qmax≤Q≤Qmax±1%。
實際曲線指(zhǐ)樣機測試時(shí)的示值誤差(chà)曲線。
 
4.分析、試(shi)驗
　　針對樣機(ji)測試時的示(shi)值誤差曲線(xiàn)分析,小流量(liang)段🐕示🥵值💔誤差(cha)超👄差有多方(fang)面原因，但總(zong)體上可歸納(na)爲兩種可能(neng)性:一是流量(liàng)計🔞密封性不(bú)好,氣體外溢(yi)而未被計⛹🏻‍♀️量(liàng);二是‼️流量計(ji)内部阻力大(da),傳🐪動不靈活(huó)。第1種可能性(xìng)是各接口聯(lian)接的密封問(wen)題，問題比較(jiào)直⭐觀，很容易(yi)解決;第2種可(kě)能性涉及到(dào)樣機裝配時(shi)的💞各道工序(xu),需要🐆對裝配(pèi)過程中各工(gōng)序的阻力問(wen)題逐一-分析(xī)、排查。經多次(ci)試☀️驗,最終确(que)認爲标準渦(wō)輪、渦杆傳動(dong)部分阻力🤟較(jiao)大，影響了氣(qi)體渦輪流量(liàng)計的傳動靈(ling)活性，導緻小(xiao)流量段示值(zhí)誤差超差。
5改(gǎi)進設計.
　　标準(zhǔn)的渦輪、渦杆(gǎn)配合,一般都(dou)将渦輪的圓(yuán)柱表面的直(zhi)✊母線制成弧(hu)形，部分地包(bāo)住渦杆,并用(yong)與渦杆形狀(zhuàng)相似的滾刀(dao)來切制渦輪(lún)的齒廓,這樣(yang)就使得相齧(niè)合的輪齒成(cheng)爲線接觸,從(cóng)而提高傳動(dòng)的承載能力(lì)。但對🧑🏾‍🤝‍🧑🏼于氣體(ti)渦輪流量計(ji)🔅來說，傳動系(xi)統主要是傳(chuán)遞運動，而不(bú)是傳遞動力(lì)和扭矩🛀🏻。标準(zhǔn)設計中🙇‍♀️的渦(wō)輪、渦杆線接(jie)觸，系統阻力(li)大,導緻傳動(dòng)不靈活,從而(er)影響流量計(ji)的計量📱精度(dù),如圖3(a),圖4示值(zhí)誤差曲線②。
 
曲線①爲标準(zhun)示值誤差曲(qu)線。
 
5.1改進方案(an)1
　　針對流量計(jì)傳動的特點(dian)，将渦輪厚度(dù)變薄，減少渦(wo)杆、渦輪配合(hé)時的接觸長(zhang)度,如圖3(b)，經過(guò)試驗,小流量(liàng)段示值誤差(chà)明顯改善,如(rú)圖4示值誤差(chà)曲線③。但流量(liàng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計穩定🆚性差(chà)，重複性難以(yi)保證。
5.2改進方(fang)案2
　　根據渦杆(gǎn)、渦輪成形原(yuan)理，渦杆、渦輪(lún)傳動實際是(shì)由螺✊旋齒輪(lun)傳動演化而(er)來的。螺旋齒(chǐ)輪傳動相齧(niè)合的輪💔齒是(shi)點接觸，爲了(le)改善齧合狀(zhuàng)況，才将渦杆(gan)渦輪的齧合(he)變爲線接觸(chù)㊙️。線接觸的阻(zǔ)力要大于點(diǎn)接觸，于是将(jiang)弧形面的渦(wo)輪用螺旋齒(chǐ)輪替代，如圖(tú)3(c)。結果表明這(zhe)種改進非常(chang)有效，流量計(ji)傳動阻力減(jiǎn)小、靈活性提(ti)高;傳動平穩(wěn)、重複性良好(hǎo),小流量段的(de)示值誤差達(dá)到标準要求(qiú),如圖4示值誤(wù)差曲線④。
5.3改進(jìn)方案3
　　采用螺(luó)旋齒輪傳動(dong)代替原渦杆(gan)、渦輪結構，達(da)到了預🔴期效(xiào)果，但針對氣(qi)體渦輪流量(liàng)計産品結構(gòu)緊湊的特點(diǎn),在狹小的機(ji)心空間對高(gāo)速旋轉的螺(luo)旋齒輪進行(háng)潤滑是很困(kùn)難的，解決🍉不(bú)當,勢✍️必會影(ying)響産🈲品的使(shi)用壽命。根據(ju)以往的設計(ji)經驗,将螺旋(xuán)齒輪🔱材料改(gǎi)成自⭕潤滑性(xìng)能好的工程(chéng)塑料💁,就能很(hen)好的解決潤(run)滑問題📧。
5.4改進(jìn)方案4.
　　塑料螺(luó)旋齒輪采用(yong)注塑工藝加(jia)工，模具成本(ben)很高,且産品(pin)的裝配、調整(zhěng)非常困難。爲(wei)解決這個問(wèn)題，準備用斜(xié)齒🏃輪代替螺(luó)旋齒輪,即用(yòng)直齒面代替(tì)難以成型和(hé)♉調整的螺旋(xuán)齒面,同時渦(wo)杆與斜齒輪(lun)間仍然是點(diǎn)接觸。實踐證(zhèng)明，原渦杆、渦(wō)輪結構🏃‍♂️設計(ji)變成⛱️非标的(de)渦杆⛷️、斜齒輪(lún)結構後，對氣(qi)體渦輪流量(liàng)計産品效果(guo)顯著🔅。
6.結束語(yu)
　　運用設計，有(you)效地降低了(le)氣體渦輪流(liu)量計的傳動(dong)阻力。經DN100型氣(qi)體渦輪表各(ge)項性能測試(shi)表明，該方法(fǎ)有效♈、實用、安(an)全可靠,并在(zài)♋DN80型氣體渦輪(lun)表的得以推(tuī)廣和應用。這(zhè)兩種口徑🥰的(de)氣體渦輪流(liu)量計在2003年同(tong)時通過遼甯(ning)省科技廳的(de)成果鑒定。産(chǎn)品🔱投放市場(chang)👅後，性能穩定(ding),用戶反饋信(xin)息良好。

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