摘要(yao):我國天然氣資源(yuan)豐富，智能 氣體渦(wō)輪流量計 一直是(shi)作爲天燃氣貿易(yi)計量的首選。本文(wén)論述氣體渦輪流(liu)🚩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(xian)，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(cheng)熟。我國天然氣資(zi)源非常豐富，爲減(jiǎn)🈲少煤氣🔆對城市大(dà)氣和環境的污染(ran)和破壞。我國⭕長期(qī)🏃🏻‍♂️規劃要限制并減(jian)少人工煤氣的使(shǐ)用，增加城市管道(dao)用氣中天然*氣所(suǒ)占的比重,我🏃🏻國目(mu)前已經完成了“陝(shǎn)氣進京”、“西氣東輸(shu)”等工程，現如今天(tian)然氣在我國已經(jīng)大面積普及，大然(rán)氣計量儀表将大(da)量使用，我國天然(rán)氣資源大規模的(de)開發利用使氣體(tǐ)渦輪流量計獲得(de)廣闊的發展空間(jiān)和經濟效益。開發(fā)氣體渦輪流量計(jì)具有重要的經濟(ji)價值和社會價值(zhi)。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(qi)制作、潤📐滑系統的(de)設計等方面進行(hang)了創新設讓,是集(jí)溫度、壓小流量傳(chuan)感器和智能流量(liàng)積算儀于一體的(de)智能儀表。它具有(you)精度高、技術成熟(shú)🌈穩定、重⭐複性好等(deng)優點，是檢測氣體(ti)計量和城市燃氣(qì)貿易計量的理🌈想(xiǎng)儀表。
2.工作原理
　　智(zhi)能氣體渦輪流量(liàng)計通過測量渦輪(lún)的轉速從而🌍計算(suan)氣體🚶‍♀️的流速，将渦(wō)輪轉速換算成與(yu)流量成正比的輸(shu)出電信号。智能氣(qi)體渦輪流量計檢(jiǎn)測天然氣瞬時流(liú)量和🔴總的積算流(liú)量,終端輸出信号(hào)爲頻率，容易被數(shù)字化。永久磁鐵、感(gan)應線圈都固定在(zài)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(biàn)化，輸出感應😍信号(hào)。信号在經♍過放大(dà)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(tong)時，将脈沖信号通(tong)過轉換器(頻率一(yī)電壓)換算成瞬時(shi)流量。總之,葉輪的(de)轉數和氣體流量(liang)成正比。智能氣體(ti)渦輪流量計的輸(shū)出的是頻率調制(zhi)式信号,提高了檢(jian)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(ti)軸承
　　氣體渦輪流(liú)量計中用來支撐(chēng)葉輪的主軸承通(tong)常是油潤滑的滾(gun)動軸承或滑動軸(zhou)承，有很多缺點。使(shǐ)用一款螺旋槽💞氣(qì)體軸承,得到的氣(qì)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(hua)其粘度小對溫度(dù)的㊙️适應性好、清潔(jie)無污染、壽命長。
(1)粘(zhan)性小
　　相對于油潤(run)滑來講氣體潤滑(huá)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(huá)的千分之一;溫度(du)在20C以上時上升至(zhi)80℃其年度隻增加16%，比(bǐ)相同條件下油潤(run)滑🧡好很多;而且氣(qi)🍉體有均勻化作用(yòng)，從而用氣膜潤滑(hua)的軸承精度比油(yóu)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(cháng)高或者非常低的(de)情況下就不工作(zuò)了,而氣體潤滑的(de)軸承即使在高低(dī)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(dú)留,高溫🚩對其影響(xiǎng)非常小。
(3)環保清潔(jie)
　　氣體完成潤滑作(zuo)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(zhou)承在使用時，沒有(yǒu)金屬結構直接接(jiē)觸，所以壽命更長(zhang)👌。
　　動壓氣體軸承設(shè)計有螺旋槽，在高(gāo)速下承載能力大(da)🐆時，能耗低、工作穩(wen)定等優點,設計最(zuì)大穩定性優化的(de)螺旋槽氣壓軸承(chéng)，儀🌈表穩定性非常(cháng)好,而其承載能力(li)最多損失77%,因此本(běn)文選用按最大穩(wen)定性原則設計。
　　根(gen)據窄槽設計原理(lǐ),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(yǐ)上時，其最大穩定(ding)載荷會5N左右，所㊙️以(yi)正常工作速度比(bi)較大的氣體渦輪(lun)流量計的主軸承(cheng)完全可以用螺旋(xuan)槽氣壓潤滑軸承(chéng)。
4導流器結構優化(hua)設計
　　導流器對被(bèi)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(yú)層流狀态下，減少(shao)旋渦🧑🏾‍🤝‍🧑🏼和紊流生成(chéng)的漩渦對流量計(ji)的影響，提高儀表(biao)正确率。前導流器(qi)的前側，設計又一(yī)🚩-圈的分布在圓周(zhou)的整流葉片，将氣(qi)體通道分隔，變成(cheng)💘幾個小的通道。如(rú)圖2所示，這時也輪(lún)出口的流體☀️流動(dong)穩定，防止漩渦;在(zài)整流葉片的出口(kou)處尾端和葉輪中(zhong)間環狀區域是環(huán)狀區域，稱爲混合(hé)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(xing)度、壓力損失都不(bu)好，而且在流量增(zēng).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(gòu)如圖3所示。
 
5多參(can)數傳感器
　　氣體渦(wo)輪流量計所采用(yong)的磁敏傳感器是(shi)基于矽橋和鐵磁(ci)🈚體的新型MEMS磁敏傳(chuán)感器，根據鐵磁體(tǐ)在磁場中産生的(de)扭矩和矽橋的耦(ou)合作來反映磁場(chǎng)。這種磁敏傳感器(qi)💁和IC.工藝的兼容👨‍❤️‍👨性(xing)非常♍好、适合成批(pi)量生産，體積小、成(chéng)本👣低、功耗低、穩定(dìng)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(zhuǎn)子旋轉時可通過(guo)磁敏傳感器切割(ge)磁力線💜産⁉️生電荷(hé)信号,再經過整形(xíng)放大,聲稱脈沖星(xīng)新号,通過計算機(jī)計算這🔞些脈🛀🏻沖數(shù)，可以換算出通過(guo)氣體渦輪流量計(jì)⛱️的流體的體積流(liú)量,同時結構設計(jì)💃🏻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(fàn)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(cheng)、導流器結🥵構、多參(cān)數傳感器的優化(huà)設計,優化了氣體(tǐ)渦輪輪流流量計(jì)的特性曲線，提高(gao)儀表的穩定性和(he)正确率，延長儀表(biao)的壽命。

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