摘要(yào):我國天然氣資源(yuan)豐富，智能 氣體渦(wo)輪流量計 一直是(shì)作爲天燃氣貿易(yì)計量的首選。本文(wen)論述氣體渦輪流(liú)量計的機械結構(gou)上的幾點優化設(shè)計,優化了氣體渦(wō)輪流量計的曲線(xiàn)，捉高了氣體渦輪(lún)流量計的可靠。
1前(qian)言
　　國際上,天然氣(qi)的計量都是使用(yong)氣體渦輪流量計(ji) ，其技術已相當成(chéng)熟。我國天然氣資(zī)源非常豐富，爲♌減(jian)🈲少煤氣🌂對城市大(dà)氣和環境的污染(rǎn)和破壞。我國長期(qi)規劃要限制并減(jiǎn)少㊙️人工煤氣的使(shǐ)用，增加城市管道(dao)用氣中⁉️天然*氣所(suo)占的比重,我國目(mu)前已經完成了“陝(shan)氣進京”、“西♉氣東輸(shū)”等工程，現如今天(tiān)然氣在我國已經(jīng)大面積普及，大然(ran)氣計量儀表将大(da)量使用，我國天然(ran)氣資源大規模的(de)開發利用使氣體(ti)渦輪流量計獲得(de)廣闊的發展空間(jiān)和經濟效益。開發(fa)氣體渦輪流量計(ji)具有重要的經濟(ji)📞價值和社會價值(zhí)。筆者單位研發的(de)智能氣體渦輪流(liu)量計是一🧑🏾‍🤝‍🧑🏼種速度(dù)式流量計，在機械(xie)結構設計、傳感器(qì)制作、潤滑系統的(de)設計等方面進✌️行(hang)❓了創新設讓,是集(ji)溫度、壓小🈲流量傳(chuan)感器和智能流量(liang)積算儀于一體的(de)智能儀表。它❤️具有(yǒu)精度高、技術成熟(shu)穩定🌏、重複性好等(deng)優點，是檢測氣體(ti)計量和城市燃氣(qi)貿易計量的理💰想(xiǎng)儀表。
2.工作原理
　　智(zhì)能氣體渦輪流量(liang)計通過測量渦輪(lún)的轉速從而計算(suan)氣體的🤟流速，将渦(wo)輪轉速換算成與(yǔ)流量成正🧡比的🔆輸(shu)出電信号。智🔴能氣(qì)體渦輪流量計檢(jian)測天然氣瞬時流(liu)量和總的積算流(liu)量,終端輸出信号(hao)爲頻率，容易被數(shù)字化。永久磁鐵、感(gan)應線圈都固定在(zai)儀表殼體上。當鐵(tie)磁性渦輪葉片旋(xuan)轉時經過磁鐵磁(ci)🌍場時，磁阻産生變(bian)化，輸出感應信号(hào)。信号在經過放大(da)器被放大及整形(xíng)，傳輸給頻率計或(huo)計數器，得到總.的(de)積算流量。與此同(tóng)時，将脈沖信号通(tōng)過轉換器(頻率一(yī)電壓)換算成瞬💘時(shí)流量🧡。總之,葉輪的(de)轉🍓數和氣體流量(liàng)成正比🥰。智能氣☂️體(ti)渦輪流量計的輸(shu)出的是頻率調制(zhì)式信号,提高了檢(jiǎn)測電路的抗幹擾(rǎo)性♌和簡化了流量(liang)檢測系統😄，其外形(xing)💔圖如圖1所示。
 
3動壓氣體(tǐ)軸承
　　氣體渦輪流(liú)量計中用來支撐(cheng)葉輪的主軸承通(tōng)常是油潤滑的滾(gǔn)動軸承或滑動軸(zhóu)承，有很多缺點。使(shǐ)用一款螺旋槽氣(qì)體軸承,得到的氣(qi)體渦輪流量計性(xìng)能好，耐用。
　　氣體潤(rùn)滑的優點是氣體(tǐ)潤滑相對油潤滑(huá)其粘度小對溫度(du)的适應性好、清潔(jié)無污染、壽命長。
(1)粘(zhān)性小
　　相對于油潤(run)滑來講氣體潤滑(hua)在5~15℃環境下粘度約(yue)爲油潤🏃‍♂️滑的千分(fèn)之一，氣體潤滑的(de)摩擦力爲油潤滑(hua)的千分之㊙️一;溫📱度(du)在㊙️20C以上🚩時上升至(zhì)80℃其年度隻增加♊16%，比(bi)相同條件下油潤(run)滑好很多;而且氣(qì)體有均勻化作用(yòng)，從而用氣膜潤滑(huá)的軸承精度比油(you)💛膜潤滑的❄️軸承精(jing)度高1個數量級。
(2)适(shi)應性良好
　　油潤滑(hua)軸承在溫度非常(chang)高或者非常低的(de)情況下📧就不工作(zuo)了,而氣體潤滑的(de)軸承即使在高低(di)溫時，工作性能佳(jiā),而且氣㊙️體潤滑不(bú)受原子輻射的影(ying)響;由于空氣有獨(du)留,高溫對其影響(xiang)非常小。
(3)環保清潔(jié)
　　氣體完成潤滑作(zuò)用排放後，不會污(wū)染環境;而且在排(pai)氣時還能阻止灰(huī)塵進入儀表,起到(dao)清潔的作用，氣體(ti)潤滑無振動、無🏃‍♀️噪(zao)音🌈。
(4)壽命長
　　氣體軸(zhóu)承在使用時，沒有(you)金屬結構直接接(jie)觸，所以壽命更長(zhǎng)。
　　動壓氣體軸承設(shè)計有螺旋槽，在高(gāo)速下承載能力大(dà)時，能耗低、工作穩(wěn)定等優點,設計最(zui)大穩定性優化的(de)螺旋槽氣🤞壓軸😍承(cheng)，儀表穩定性非常(cháng)好,而其承載能力(li)📞最多損失77%,因此📞本(ben)文選用按最大穩(wěn)定性原☂️則設計。
　　根(gēn)據窄槽設計原理(li),應用最大穩定性(xìng)原則:當.氣體渦輪(lún)☁️流🌈量計轉速在4500r/min以(yi)上時，其最大穩定(ding)載荷會5N左右，所以(yǐ)正常工作速度比(bǐ)✏️較大的氣體渦輪(lún)流量計的主軸承(chéng)完全可以用螺旋(xuan)槽氣壓潤滑軸承(chéng)。
4導流器結構優化(huà)設計
　　導流器對被(bei)測流體起導向、壓(yā)縮、整流等作用，這(zhe)樣當氣體通過渦(wō)輪流量計時處于(yu)層流狀态下，減少(shao)旋渦和紊✊流生成(cheng)的漩渦對流量計(ji)的影響，提高儀表(biao)正确率。前導流器(qì)的前側，設計又一(yi)-圈的分布在♈圓周(zhou)的整🔞流葉片，将氣(qì)體通道分隔，變成(chéng)幾個小的通道。如(rú)圖2所示，這時也輪(lun)出口的流體流動(dong)穩定，防止漩渦;在(zai)整流葉片的出口(kǒu)處尾端和葉輪中(zhōng)間環狀區域是環(huan)狀區🧡域，稱爲混合(he)室。
 
　　經過試驗設計了(le)導流器的結構尺(chǐ)寸，優化了氣體渦(wō)輪流量計㊙️的特性(xing)曲線。結論是長葉(yè)片的重複性、線性(xìng)度、壓力損💔失都🏃不(bu)好，而且在流量增(zeng).加是，短葉💃🏻片在壓(ya)力損失方面的優(you)越性體現的更加(jiā)明顯。導流器結構(gou)如圖3所示。
 
5多參(can)數傳感器
　　氣體渦(wo)輪流量計所采用(yòng)的磁敏傳感器是(shì)基于矽橋🏃和鐵❄️磁(cí)體的新型MEMS磁敏傳(chuán)感器，根據鐵磁體(ti)在磁場中産生👄的(de)扭矩和矽橋的耦(ǒu)合作來反映磁場(chang)。這種磁敏傳感器(qì)和IC.工藝的兼容性(xìng)非常好、适合成批(pi)量生産，體積小、成(chéng)本低、功耗低、穩定(ding)性好。新型MRE磁敏傳(chuan)感器的靈敏度可(kě)以通🔞過調節MRE中鐵(tiě)磁顆粒的大小、種(zhong)類及彈🈲性體的種(zhǒng)類來改進。
　　渦輪轉(zhuan)子旋轉時可通過(guò)磁敏傳感器切割(gē)磁力線産生電荷(hé)信号,再經過整形(xíng)放大,聲稱脈沖星(xing)新号,通過計算機(ji)計💘算這些脈沖數(shù)，可以換算出通過(guo)氣體渦輪流量計(ji)的流體的體積流(liu)量,同時結構設計(ji)上将磁敏和Pt100封裝(zhuāng)在1個不鏽鋼殼體(tǐ)内，如圖4所示。
 
其技(jì)術性能指标如下(xia):
(1)流量範圍:6~6500m³/h,整機精(jing)度:1級;
(2)壓力範圍:1.6、2.5、4.0MPa,特(tè)殊可定做:
(3)溫度範(fan)圍:-20-80℃。
(4)重複性:優于±0.1%
6結(jie)束語.
　　通過對氣體(tǐ)渦輪流量計測量(liàng)芯、動壓氣體軸承(chéng)、導🔴流器結構、多參(cān)數傳感器的優化(hua)設計,優化了氣體(ti)🧡渦輪輪流🌈流量計(ji)的特性曲線，提高(gao)儀表的穩定性和(he)正确率，延長儀表(biǎo)的壽命。

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