摘要(yao):我國天(tian)然氣資(zi)源豐富(fù)，智能 氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji) 一直是(shi)作爲天(tian)燃氣貿(mào)易計量(liang)的首選(xuǎn)。本文論(lun)述氣體(ti)渦輪👉流(liu)量計的(de)機械結(jié)構上的(de)幾點優(you)化設計(jì),優化了(le)氣體渦(wo)輪流量(liàng)計的曲(qǔ)線，捉高(gāo)了氣體(tǐ)渦輪流(liú)量計的(de)✍️可靠。
1前(qián)言
　　國際(jì)上,天然(rán)氣的計(ji)量都是(shi)使用氣(qì)體渦輪(lún)流量計(ji) ，其技術(shù)已相當(dang)成熟。我(wo)國天然(rán)氣資源(yuán)非常豐(feng)富，爲減(jiǎn)👈少煤氣(qi)對城市(shì)大氣和(he)環境的(de)污染和(he)破壞。我(wǒ)國長期(qi)規劃要(yào)限♉制并(bing)減少人(ren)工煤氣(qi)的使用(yòng)，增加城(cheng)市管道(dào)用氣中(zhong)天然*氣(qì)所占的(de)比重,我(wo)國目前(qián)已經完(wan)成了“陝(shǎn)氣進京(jīng)”、“西氣東(dōng)輸”等工(gong)程，現如(rú)今天然(rán)氣在我(wo)國已經(jing)大面積(jī)普及，大(dà)然氣計(ji)量儀表(biao)将大量(liàng)使用，我(wo)國天🌈然(rán)氣資源(yuan)大規模(mó)的開發(fā)利用使(shi)氣體🍓渦(wō)輪流量(liàng)計獲得(dé)廣闊的(de)發展空(kong)間和經(jing)濟效益(yì)。開發氣(qì)體渦輪(lún)流量計(jì)⭕具有重(zhòng)要的經(jing)濟價值(zhi)和社會(hui)價值。筆(bǐ)者單位(wei)研發的(de)智能氣(qi)㊙️體渦輪(lún)流量計(ji)🌈是一種(zhǒng)速度式(shi)流量計(ji)，在機械(xie)結構設(shè)計、傳感(gǎn)器制作(zuò)、潤🤞滑系(xì)統的設(shè)計等方(fāng)面進行(háng)了創新(xin)設讓,是(shì)集溫度(dù)、壓小流(liu)量傳感(gǎn)器和智(zhi)能流量(liang)積💚算儀(yí)于一體(ti)的智能(néng)儀表。它(tā)具有精(jing)度高、技(ji)術成熟(shú)穩定、重(zhòng)複性好(hǎo)等優點(dian)，是檢測(cè)氣體計(ji)量和城(chéng)市燃氣(qì)貿易計(jì)量的理(lǐ)🆚想儀表(biǎo)。
2.工作原(yuan)理
　　智能(néng)氣體渦(wo)輪流量(liang)計通過(guò)測量渦(wō)輪的轉(zhuan)速從而(er)計😍算氣(qì)體的流(liu)速，将渦(wō)輪轉速(su)換算成(cheng)與流量(liàng)成正比(bi)的輸出(chū)電信号(hào)。智能氣(qì)體渦輪(lún)流量計(jì)檢測天(tiān)然氣瞬(shùn)時流量(liàng)和總的(de)積算流(liú)量,終端(duan)輸㊙️出信(xìn)号爲頻(pin)率，容易(yi)被數字(zi)化。永久(jiǔ)磁鐵、感(gan)應線圈(quān)都固定(ding)在儀表(biǎo)殼體上(shàng)。當鐵磁(cí)性渦輪(lún)✍️葉片旋(xuan)轉時🔴經(jing)過磁鐵(tiě)磁💯場時(shi)，磁阻産(chǎn)⭕生❗變化(hua)，輸出感(gǎn)應信号(hao)。信号在(zài)經過放(fàng)大器被(bei)放大及(ji)整形，傳(chuan)輸給頻(pin)率計或(huo)計數器(qì)，得到🤩總(zong).的積算(suàn)流量。與(yu)此同時(shí)，将脈沖(chong)信号通(tōng)過轉換(huàn)器(頻率(lǜ)一電壓(yā))換算成(cheng)瞬時流(liú)量。總之(zhī),葉輪的(de)轉數和(hé)氣體流(liu)量成正(zhèng)比。智能(neng)氣體渦(wō)輪流量(liang)計的輸(shū)出的是(shi)頻率調(diào)制式信(xin)号,提高(gao)了🌂檢測(cè)電路的(de)抗幹擾(rǎo)性和簡(jiǎn)化了流(liu)量檢測(ce)系統，其(qí)外形圖(tú)如圖1所(suǒ)示。
 
3動壓(ya)氣體軸(zhóu)承
　　氣體(tǐ)渦輪流(liu)量計中(zhōng)用來支(zhi)撐葉輪(lún)的主軸(zhou)承通常(chang)是油潤(rùn)滑的滾(gǔn)動軸承(cheng)或滑動(dong)軸承，有(yǒu)很多缺(que)點。使用(yòng)一款螺(luo)旋槽氣(qì)體軸承(cheng),得到的(de)氣體渦(wō)輪流量(liàng)計性能(néng)好⭕，耐用(yong)。
　　氣體潤(run)滑的優(yōu)點是氣(qì)體潤滑(hua)相對油(yóu)潤滑其(qi)粘度小(xiao)㊙️對溫度(du)的👉适應(yīng)性好、清(qing)潔無污(wu)染、壽命(ming)長。
(1)粘性(xìng)小
　　相對(duì)于油潤(run)滑來講(jiang)氣體潤(rùn)滑在5~15℃環(huán)境下粘(zhan)度約爲(wei)油潤滑(huá)的千分(fèn)之一，氣(qì)體潤滑(hua)的摩擦(cā)力爲油(yóu)潤滑的(de)千🈚分之(zhī)一;溫度(du)在20C以上(shang)時上升(sheng)至80℃其年(nián)度隻增(zeng)加16%，比相(xiàng)同條件(jiàn)下❓油潤(run)滑好很(hen)多;而且(qiě)氣體有(you)均勻化(hua)作用，從(cong)而🐕用氣(qì)膜潤🈲滑(huá)的軸承(cheng)精度比(bǐ)油膜潤(run)滑的軸(zhóu)承精度(du)高1個數(shu)量級。
(2)适(shì)應性良(liang)好
　　油潤(rùn)滑軸承(chéng)在溫度(dù)非常高(gāo)或者非(fēi)常低的(de)情況下(xià)就不💚工(gōng)😘作了,而(er)氣體潤(rùn)滑的軸(zhou)承即使(shǐ)在高低(di)溫時，工(gōng)作性能(neng)佳,而且(qiě)氣體潤(run)滑不受(shou)原子輻(fú)射的影(yǐng)響;由于(yú)空氣有(yǒu)獨留,高(gāo)溫對其(qi)影♻️響非(fei)常小。
(3)環(huan)保清潔(jié)
　　氣體完(wan)成潤滑(hua)作用排(pai)放後，不(bú)會污染(ran)環境;而(er)且在排(pái)氣時還(hái)能阻止(zhǐ)灰塵進(jìn)入儀表(biao),起到清(qing)潔的作(zuò)用，氣體(tǐ)潤滑無(wu)振動、無(wu)噪音。
(4)壽(shou)命長
　　氣(qi)體軸承(cheng)在使用(yong)時，沒有(you)金屬結(jie)構直接(jiē)接觸，所(suo)以壽命(mìng)更長。
　　動(dòng)壓氣體(ti)軸承設(shè)計有螺(luo)旋槽，在(zai)高速下(xià)承載能(néng)力⭕大時(shi)👄，能耗♈低(dī)🐆、工作穩(wěn)定等優(you)點,設計(ji)最大穩(wěn)定性優(yōu)化的螺(luó)旋槽氣(qì)壓軸承(cheng)，儀表穩(wěn)定性非(fēi)常好,而(ér)其承載(zai)能力最(zuì)多損失(shi)77%,因此本(běn)文選用(yòng)按最大(da)穩定性(xìng)原則設(shè)計。
　　根據(jù)窄槽設(she)計原理(li),應用最(zuì)大穩定(ding)性原則(ze):當.氣體(ti)渦輪流(liu)量計轉(zhuǎn)速在4500r/min以(yǐ)上時，其(qí)最大穩(wen)定載荷(hé)會5N左右(yòu)，所📞以正(zheng)常工作(zuo)速度比(bi)🐅較大的(de)氣體渦(wo)輪流量(liàng)計的主(zhǔ)軸承完(wan)全可以(yǐ)用螺旋(xuán)槽氣壓(yā)潤🏒滑軸(zhóu)承。
4導流(liú)器結構(gou)優化設(shè)計
　　導流(liú)器對被(bei)測流體(ti)起導向(xiàng)、壓縮、整(zhěng)流等作(zuo)用，這樣(yàng)📞當🐇氣🏃‍♀️體(tǐ)通過渦(wō)輪流量(liang)計時處(chu)于層流(liú)狀态下(xia)，減少旋(xuán)渦和紊(wen)流生成(chéng)的漩渦(wō)對流量(liàng)計的影(ying)響，提高(gao)儀表正(zheng)确率。前(qián)導流器(qì)的前側(cè)，設計又(you)一🐅-圈的(de)分布在(zài)圓周的(de)整流葉(yè)片，将氣(qi)體通道(dào)分隔，變(bian)成幾個(ge)小的通(tong)道。如圖(tú)2所示，這(zhe)時也輪(lun)出口的(de)流體流(liú)動穩定(dìng)，防止漩(xuan)渦;在整(zheng)🐕流🔴葉片(pian)的出口(kou)處尾端(duan)和葉輪(lún)中間環(huan)🐕狀區域(yù)是環狀(zhuang)區域，稱(cheng)爲混合(hé)室。
 
　　經(jīng)過試驗(yan)設計了(le)導流器(qì)的結構(gòu)尺寸，優(you)化了氣(qì)體渦輪(lún)流量計(ji)的特性(xing)曲線。結(jié)論是長(zhang)葉片的(de)重複性(xing)、線性度(du)、壓力損(sǔn)失都不(bu)好，而且(qie)在流量(liàng)增.加是(shi)，短葉片(pian)在壓力(li)損失🔞方(fang)面的優(yōu)越性體(tǐ)現的⭐更(geng)加明顯(xiǎn)。導流器(qì)結構⭐如(ru)圖3所示(shi)。
 
5多參數(shù)傳感器(qi)
　　氣體渦(wō)輪流量(liàng)計所采(cǎi)用的磁(ci)敏傳感(gan)器是基(jī)于矽橋(qiáo)和鐵🤟磁(cí)體的新(xin)型MEMS磁敏(min)傳感器(qì)，根據鐵(tie)磁體在(zài)磁場中(zhong)産生🐆的(de)扭矩和(hé)矽橋的(de)耦合作(zuò)來反映(ying)磁場。這(zhe)種磁敏(mǐn)🐆傳感器(qì)和IC.工藝(yi)的兼容(róng)性非常(cháng)好、适合(he)成批量(liang)生産，體(ti)積小、成(chéng)本低、功(gōng)耗低、穩(wen)定性好(hao)。新型MRE磁(ci)敏❄️傳感(gan)器的靈(ling)敏度可(kě)以通過(guò)調節MRE中(zhong)鐵🔞磁顆(ke)粒的大(dà)小、種類(lèi)及彈❓性(xing)🈲體的種(zhong)類來改(gai)😄進。
　　渦輪(lun)轉子旋(xuan)轉時可(ke)通過磁(cí)敏傳感(gǎn)器切割(ge)磁力線(xian)産生電(diàn)☀️荷信号(hao),再經過(guò)整形放(fàng)大,聲稱(chēng)脈沖星(xing)新号,通(tōng)過計算(suan)機計算(suan)這些脈(mò)沖數，可(ke)以換算(suàn)出通過(guo)氣體渦(wō)輪♻️流量(liang)計的流(liu)體的體(ti)積流量(liàng),同時結(jie)構設計(ji)上将磁(cí)敏和Pt100封(feng)裝在🈲1個(ge)不鏽鋼(gāng)殼體内(nèi)，如圖4所(suo)示。
 
其技(ji)術性能(néng)指标如(ru)下:
(1)流量(liàng)範圍:6~6500m³/h,整(zhěng)機精度(dù):1級;
(2)壓力(li)範圍:1.6、2.5、4.0MPa,特(tè)殊可定(dìng)做:
(3)溫度(dù)範圍:-20-80℃。
(4)重(zhòng)複性:優(you)于±0.1%
6結束(shù)語.
　　通過(guo)對氣體(tǐ)渦輪流(liu)量計測(cè)量芯、動(dòng)壓氣體(tǐ)軸承、導(dao)🍉流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻器結(jie)💜構🈲、多參(can)數傳感(gǎn)器的優(yōu)化設計(ji),優化了(le)氣體渦(wō)輪輪流(liú)流量計(ji)的特性(xing)曲線，提(tí)高儀表(biǎo)的穩定(ding)性和正(zhèng)确率，延(yán)長儀表(biǎo)的壽命(mìng)。

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