摘(zhai)要:介(jie)紹在氣(qi)體(ti)渦輪流量(liang)計 過(guo)程中(zhong)渦輪渦杆(gan)傳動(dong)非常(chang)規方(fang)法。通(tong)過多(duo)次改(gai)進，證明這(zhe)種(zhong)有(you)效、實(shi)用，能夠(gou)保(bao)證傳動的(de)平穩性、可(ke)靠性(xing)，降低(di)傳動中的(de)阻(zu)力(li)，提高(gao)傳動(dong)的(de)靈(ling)活性，達到(dao)預(yu)期的效(xiao)果。
1.前言
　　氣(qi)體渦(wo)輪流(liu)量計是用(yong)于管(guan)道(dao)天(tian)然氣(qi)計量的儀(yi)表,在(zai)歐美等發(fa)達國(guo)家，用氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)計(ji)量管(guan)道天(tian)然氣已有(you)30~40年的(de)曆史(shi)了。随(sui)着我(wo)國對天然(ran)氣資源大(da)規模(mo)的開(kai)發和利用(yong)，西氣(qi)東(dong)輸、海氣(qi)登路、陝氣進京(jing)、渝氣輸漢、川氣(qi)進湘(xiang)等多條天(tian)然氣管(guan)道工程(cheng)相繼(ji)建成，多年(nian)來一直(zhi)使用的污染(ran)大、熱(re)值低(di)的人工煤(mei)氣等(deng)氣體将逐漸被(bei)環保(bao)性、熱值高的天(tian)然氣(qi)所取(qu)代。在(zai)相當(dang)長的一段時間内,用(yong)于計量管道天然氣的氣體渦(wo)輪流量(liang)計(ji)在中國将(jiang)形成一個(ge)大的需求(qiu)市場。鑒于(yu)此(ci),國(guo)内有(you)實力(li)的(de)燃(ran)氣表(biao)制造(zao)商爲抓住(zhu)國内對氣(qi)體渦(wo)輪流(liu)量計(ji)需求(qiu)日益(yi)增(zeng)長(zhang)這一(yi)商機，高(gao)精度氣(qi)體渦輪流(liu)量計(ji)産品。
2.氣體渦輪(lun)流量(liang)計(ji)的(de)計量(liang)原理(li)
　　圖(tu)1所示，管(guan)道内(nei)的氣(qi)體通(tong)過渦(wo)輪流量計(ji)前端的收(shou)縮截(jie)面,加(jia)速(su)沖(chong)擊葉(ye)輪，葉(ye)輪(lun)的轉數(shu)在一定(ding)流量範(fan)圍内(nei)與通(tong)過流(liu)量計(ji)内的氣體(ti)流量成正比，葉(ye)輪轉(zhuan)數(shu)通過表(biao)内多(duo)級(ji)傳動系統傳(chuan)送(song)到(dao)顯示(shi)儀器(qi)上,從(cong)而完(wan)成對(dui)管(guan)道内氣(qi)體體積(ji)的計量(liang)。
 
3.問題
　　圖(tu)2所示，在進(jin)行DN100型(xing)氣體(ti)渦輪流量(liang)計的樣(yang)機(ji)試制過程(cheng)中(zhong),經測試(shi)發現,流(liu)量(liang)計的大流(liu)、中流(liu)段的(de)示值(zhi)誤差(cha)趨于(yu)線型(xing),而最小流(liu)量點(dian)(Qmin)示(shi)值(zhi)誤差卻超(chao)出(chu)标準要(yao)求。
　　理(li)想曲線指(zhi)流量(liang)計的标準(zhun)示值誤(wu)差(cha)曲線(xian),即:
Qmin≤Q<0.2Qmax±2%;
0.2Qmax≤Q≤Qmax±1%。
實際曲線指(zhi)樣機測(ce)試時的示值誤(wu)差(cha)曲線(xian)。
 
4.分析(xi)、試(shi)驗(yan)
　　針對(dui)樣機(ji)測試(shi)時的(de)示值誤(wu)差(cha)曲線分析(xi),小流量段(duan)示值(zhi)誤(wu)差超差(cha)有多(duo)方面原因(yin)，但總體(ti)上可歸(gui)納爲兩種(zhong)可能(neng)性:一是流(liu)量計密封(feng)性(xing)不好,氣(qi)體外溢而(er)未被計量(liang);二(er)是(shi)流量(liang)計内部阻力大(da),傳動不靈活。第(di)1種可能性(xing)是各(ge)接口聯接的密(mi)封問(wen)題(ti)，問(wen)題比(bi)較直觀，很容易(yi)解決;第2種(zhong)可能(neng)性涉及到(dao)樣機(ji)裝配時(shi)的(de)各道(dao)工序(xu),需(xu)要對裝(zhuang)配過程(cheng)中(zhong)各工(gong)序的(de)阻力問題(ti)逐一-分(fen)析、排查(cha)。經多(duo)次(ci)試驗,最(zui)終确(que)認爲标準(zhun)渦輪(lun)、渦杆傳動(dong)部分阻力較大(da)，影響(xiang)了(le)氣(qi)體渦(wo)輪流量(liang)計的傳(chuan)動靈(ling)活性，導緻(zhi)小流量(liang)段(duan)示值誤差(cha)超差。
5改進(jin)設計.
　　标(biao)準(zhun)的渦(wo)輪、渦(wo)杆配(pei)合,一(yi)般都将(jiang)渦輪的圓柱(zhu)表(biao)面(mian)的直(zhi)母線制成弧形(xing)，部分地包(bao)住渦(wo)杆,并用與渦杆(gan)形狀相(xiang)似的滾(gun)刀來(lai)切(qie)制(zhi)渦輪(lun)的齒(chi)廓,這樣就(jiu)使得相齧合的(de)輪齒(chi)成(cheng)爲線接(jie)觸,從而提(ti)高傳(chuan)動的(de)承載(zai)能力(li)。但對于氣體渦輪流(liu)量計來說(shuo)，傳動(dong)系統(tong)主要是傳遞運動，而(er)不是(shi)傳遞(di)動力和扭(niu)矩。标準設(she)計中的渦(wo)輪、渦(wo)杆線(xian)接觸，系統(tong)阻力大,導(dao)緻傳(chuan)動不(bu)靈(ling)活,從而(er)影響流(liu)量(liang)計的計量(liang)精(jing)度,如圖(tu)3(a),圖4示(shi)值(zhi)誤(wu)差曲線②。
 
曲(qu)線①爲标準(zhun)示值(zhi)誤差曲線。
 
5.1改進(jin)方案1
　　針對(dui)流量計傳(chuan)動的(de)特點(dian)，将渦輪(lun)厚度變(bian)薄，減(jian)少渦(wo)杆、渦(wo)輪配合時的接觸長度(du),如(ru)圖3(b)，經(jing)過試(shi)驗,小(xiao)流量段示(shi)值誤差明(ming)顯改(gai)善,如圖4示(shi)值誤(wu)差曲(qu)線③。但(dan)流量(liang)計穩定性差，重複性難以(yi)保證。
5.2改進方案(an)2
　　根據(ju)渦杆、渦輪(lun)成形原理，渦杆、渦輪(lun)傳動實際(ji)是由螺旋(xuan)齒輪(lun)傳動(dong)演化而來(lai)的。螺旋齒(chi)輪傳動相齧(nie)合(he)的輪(lun)齒是點接(jie)觸，爲(wei)了改(gai)善齧合狀(zhuang)況，才将渦(wo)杆渦(wo)輪的(de)齧(nie)合變爲(wei)線接觸。線接觸(chu)的阻力(li)要(yao)大于(yu)點接觸，于是将(jiang)弧形(xing)面的(de)渦輪(lun)用螺旋(xuan)齒(chi)輪替(ti)代，如(ru)圖3(c)。結果表(biao)明這種改進非(fei)常有(you)效(xiao)，流(liu)量計(ji)傳動(dong)阻(zu)力(li)減小、靈活(huo)性(xing)提高;傳(chuan)動平穩、重(zhong)複性(xing)良好,小(xiao)流量段(duan)的示(shi)值誤(wu)差達到标(biao)準(zhun)要求,如(ru)圖4示(shi)值誤差曲(qu)線④。
5.3改(gai)進(jin)方案3
　　采(cai)用螺旋(xuan)齒輪傳(chuan)動代(dai)替原(yuan)渦杆(gan)、渦輪(lun)結構，達到(dao)了預期效(xiao)果，但(dan)針對氣(qi)體(ti)渦輪流量(liang)計産(chan)品結(jie)構緊湊的特點(dian),在狹(xia)小(xiao)的機心(xin)空間對(dui)高(gao)速旋(xuan)轉的螺(luo)旋齒輪(lun)進行潤滑(hua)是很困難的(de)，解(jie)決不(bu)當,勢(shi)必會(hui)影響(xiang)産品的使(shi)用壽(shou)命。根據以往的設計(ji)經(jing)驗,将螺(luo)旋齒(chi)輪(lun)材(cai)料改成自潤滑性能(neng)好的工(gong)程(cheng)塑料(liao),就能很好(hao)的解(jie)決潤(run)滑問(wen)題。
5.4改進方案4.
　　塑料螺(luo)旋齒輪(lun)采(cai)用注塑工藝加工，模(mo)具成本很高,且(qie)産品的裝配、調(diao)整非常(chang)困難。爲(wei)解決(jue)這(zhe)個問題(ti)，準備用斜(xie)齒輪代替(ti)螺旋(xuan)齒輪(lun),即用直(zhi)齒面代替難以成型和(he)調整的(de)螺旋齒面,同(tong)時渦(wo)杆與(yu)斜齒(chi)輪(lun)間(jian)仍然是點(dian)接觸。實踐(jian)證明，原渦杆、渦輪結構設計變(bian)成非(fei)标(biao)的(de)渦杆、斜齒(chi)輪(lun)結構後(hou)，對氣(qi)體(ti)渦(wo)輪流(liu)量計(ji)産品(pin)效果(guo)顯著(zhe)。
6.結束(shu)語
　　運用設(she)計，有效地(di)降低了氣體渦(wo)輪流(liu)量(liang)計的傳(chuan)動阻(zu)力。經DN100型氣(qi)體渦輪表各項(xiang)性能測(ce)試(shi)表明(ming)，該方(fang)法有效、實(shi)用、安全可(ke)靠,并(bing)在DN80型氣體渦輪(lun)表的得以(yi)推廣(guang)和應用(yong)。這(zhe)兩種(zhong)口徑(jing)的氣體渦(wo)輪流(liu)量(liang)計在2003年(nian)同時通過(guo)遼甯省科(ke)技(ji)廳的成(cheng)果鑒(jian)定。産品投(tou)放市(shi)場後(hou)，性能(neng)穩定(ding),用戶(hu)反饋(kui)信息(xi)良好。

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