摘要:介紹在(zài)氣體渦輪流量計(jì) 過程中渦輪渦杆(gan)傳動非常規方法(fa)。通過多次改進，證(zhèng)明這種有效、實用(yòng)，能夠保證傳動的(de)平穩性、可靠性，降(jiàng)低傳動中的阻力(lì)，提高傳動的靈活(huó)性，達到預🔞期的效(xiào)果。
1.前言
　　氣體渦輪(lun)流量計是用于管(guǎn)道天然氣計量的(de)儀表💋,在歐美🚶等發(fā)達國家，用氣體渦(wo)輪流量計計量管(guǎn)道天然氣已有30~40年(nián)🔅的曆史了。随着我(wǒ)國對天然氣資源(yuan)‼️大規模的開發和(he)利用，西氣東輸、海(hai)氣登路、陝氣進京(jing)、渝氣輸漢、川氣進(jin)湘等多條天然氣(qi)管道工程相繼建(jian)成，多年來一直使(shi)用的污染大、熱值(zhi)低的人工🛀煤氣等(děng)氣體将逐漸被環(huán)保性🔴、熱值高的天(tian)然氣所取代。在相(xiang)🈲當長的一段時間(jian)内,用于計量管道(dào)天然氣的氣體渦(wō)輪流量計在中國(guó)将形成一個大的(de)需求市場。鑒于此(cǐ),國内有實力的燃(ran)氣表制造商爲抓(zhuā)住國内對氣體渦(wo)輪流量計需求日(ri)益增長這一商🚶‍♀️機(jī)，高精度氣體渦輪(lún)流量計産品。
2.氣體(ti)渦輪流量計的計(ji)量原理
　　圖1所示，管(guǎn)道内的氣體通過(guò)渦輪流量計前端(duan)的收縮截面♌,加速(su)沖擊葉輪，葉輪的(de)轉數在一定流量(liang)範圍内與通過流(liú)量計内的氣體流(liú)量成正比，葉輪轉(zhuan)💞數通過表内多級(jí)傳動☁️系統傳送到(dao)顯示儀器上,從而(er)完成對管道内氣(qi)體體積的計量。
 
3.問題
　　圖2所示，在進(jìn)行DN100型氣體渦輪流(liú)量計的樣機試制(zhì)過程中,經🥵測試發(fa)現,流量計的大流(liú)、中流段的示值誤(wu)差趨于線型,而最(zuì)小流量點(Qmin)示值誤(wù)差卻超出标準要(yao)求。
　　理想曲線指流(liú)量計的标準示值(zhi)誤差曲線,即:
Qmin≤Q<0.2Qmax±2%;
0.2Qmax≤Q≤Qmax±1%。
實際(jì)曲線指樣機測試(shi)時的示值誤差曲(qǔ)線。
 
4.分析、試驗
　　針對(duì)樣機測試時的示(shi)值誤差曲線分析(xī),小流量段示值誤(wu)差超差有多方面(mian)原因，但總體上可(ke)歸納爲兩種📧可能(néng)🔆性:一🈲是流量計密(mi)封性不好,氣體外(wai)溢而未被計量;二(er)是流量計内部阻(zu)🌈力大,傳動不靈活(huó)。第1種可能性是各(ge)接口聯接的密✏️封(fēng)問題，問題比較直(zhi)🥵觀，很容易解決;第(di)2種可能性涉及到(dao)樣機裝配時的🚶各(gè)道工序,需要對裝(zhuang)配過程中🍓各工序(xù)的阻力😘問題逐一(yi)-分析、排查。經多次(cì)試驗,最終确認爲(wèi)标準渦輪、渦杆傳(chuan)動部分阻力較大(dà)，影響了氣體渦⛷️輪(lún)流量計的傳動靈(ling)活性，導緻小流量(liàng)段🐉示值誤差超差(cha)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。
5改進設計.
　　标準的(de)渦輪、渦杆配合,一(yī)般都将渦輪的圓(yuan)柱表面的直母線(xiàn)制🈲成弧形，部分地(di)包住渦杆,并用與(yǔ)渦杆形狀相似的(de)滾刀來切制渦輪(lún)的齒廓,這樣就使(shi)得相齧合🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的輪齒(chi)成爲線接觸,從而(ér)提高🏃‍♀️傳動的承載(zai)能力。但對于氣體(tǐ)渦🥵輪流量計‼️來說(shuō)，傳動系統主要🈚是(shì)傳遞運動，而不是(shi)傳遞動力和扭矩(jǔ)🈲。标準設計中的渦(wō)輪、渦杆線接觸，系(xì)統阻力大,導緻傳(chuan)動不🔴靈活,從而影(yǐng)響流量計的計量(liang)精度,如圖3(a),圖4示值(zhí)誤差曲線②。
 
曲(qu)線①爲标準示值誤(wù)差曲線。
 
5.1改進方案(àn)1
　　針對流量計傳動(dòng)的特點，将渦輪厚(hou)度變薄，減少渦‼️杆(gǎn)、渦輪🈲配合時的接(jie)觸長度,如圖3(b)，經過(guò)試驗,小流量段示(shì)值誤差明顯改善(shàn),如🏃‍♀️圖4示值誤差曲(qu)線③。但流量計穩定(ding)性差，重複性難以(yi)保證。
5.2改進方案2
　　根(gēn)據渦杆、渦輪成形(xíng)原理，渦杆、渦輪傳(chuan)動實際是由🔞螺旋(xuán)🧡齒輪傳動演化而(ér)來的。螺旋齒輪傳(chuán)動相齧合🈚的輪齒(chi)是點接觸，爲🆚了改(gai)善齧合狀況，才将(jiāng)渦杆渦輪的齧合(hé)變爲線接觸。線接(jie)觸的阻力要大于(yu)點接觸，于是将弧(hú)形面的渦輪用螺(luo)旋齒輪替代，如圖(tú)3(c)。結🔆果表明這種改(gai)進非常有效，流量(liàng)計傳動阻力減小(xiǎo)、靈活性提高;傳動(dong)平穩、重複性良好(hao),小流量段的示值(zhi)誤差達到标準要(yào)求,如圖4示值誤差(cha)曲線④。
5.3改進方案3
　　采(cǎi)用螺旋齒輪傳動(dong)代替原渦杆、渦輪(lún)結構，達到了預期(qi)⭐效果，但針對氣體(ti)渦輪流量計産品(pǐn)結構緊湊的特點(diǎn),在狹小🤞的機心空(kōng)🔴間對高速旋轉的(de)螺旋齒輪進行潤(rùn)滑是很困難♻️的，解(jiě)決不當,勢必會影(yǐng)響産品的使用壽(shou)命。根據以往的設(shè)計經驗,将螺旋齒(chi)輪材料改成自潤(rùn)滑性能好🚶的工程(chéng)塑料♌,就能很好的(de)解決潤滑問題。
5.4改(gai)進方案4.
　　塑料螺旋(xuan)齒輪采用注塑工(gong)藝加工，模具成本(běn)很高,且産品的裝(zhuāng)配、調整非常困難(nan)。爲解決這個問題(tí)，準備用斜齒輪代(dai)替螺旋齒輪,即用(yong)直齒面代替難以(yǐ)成型和調整的螺(luo)旋齒面,同時渦杆(gǎn)與🛀🏻斜齒輪間仍然(ran)是點接觸。實踐證(zhèng)明，原渦杆、渦輪結(jié)構設計變成💯非标(biāo)的渦杆、斜齒輪結(jié)構後，對氣體渦輪(lun)流量計産品效果(guo)顯著。
6.結束語
　　運用(yong)設計，有效地降低(di)了氣體渦輪流量(liàng)計的傳動☂️阻力☂️。經(jing)DN100型氣體渦輪表各(ge)項性能測試表明(ming)，該方法有效、實用(yòng)🚶‍♀️、安全可靠,并在DN80型(xíng)氣體渦輪表的得(de)以推廣和應用。這(zhe)兩種口徑的氣體(ti)渦輪流量計在2003年(nián)同時通過遼💛甯省(sheng)科技廳的成果鑒(jiàn)定。産品投放市場(chǎng)🌈後，性能穩定,用戶(hu)反饋信💛息良好。

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