摘要(yào):我國天然氣資(zī)源豐富，智能 氣(qì)體渦輪流量計(ji) 一直是作爲天(tian)燃氣貿易計量(liang)的首選。本文論(lùn)述氣體渦📐輪流(liu)量計的機械結(jié)構上的幾點優(yōu)化設計,優化了(le)✍️氣體渦輪流量(liàng)計的🛀曲線，捉高(gāo)了氣體渦輪流(liu)量計的🈲可靠。
1前(qian)言
　　國際上,天然(ran)氣的計量都是(shì)使用氣體渦輪(lún)流量計 ，其技術(shù)已相當成熟。我(wǒ)國天然氣資源(yuán)非常豐富，爲減(jiǎn)少🔞煤氣對城市(shi)大氣和環境的(de)污染和破壞。我(wo)國長期規劃要(yao)限制并減少人(rén)工煤氣的使用(yòng)，增加城市管道(dào)用氣中天然*氣(qi)所占的比重,我(wo)國目前已經完(wan)成了“陝👈氣進京(jing)”、“西氣東輸”等工(gong)程，現如今天然(ran)氣🏃🏻‍♂️在我國已經(jing)大面積普及🐕，大(dà)然氣計量儀表(biǎo)将大量使用，我(wo)國天然氣資源(yuan)大規模的開發(fa)利用使氣體渦(wō)輪流量計獲得(dé)🆚廣闊的發展空(kōng)間♉和經濟效益(yi)。開發氣體渦輪(lún)流量計具有重(zhong)要的經濟價👣值(zhí)和社會價值。筆(bi)者單位研發的(de)智能氣體渦輪(lun)流量計是一種(zhǒng)速度式流量計(jì)，在機械結構設(shè)計、傳感器制作(zuo)、潤💋滑系統的設(shè)計等方面進行(háng)了創新設讓,是(shi)集溫度、壓小流(liú)量傳感器和智(zhi)能流量🈲積算儀(yí)于一體的智能(neng)儀表。它具有精(jing)度高、技術成熟(shu)穩定☂️、重💘複性好(hǎo)等優點，是檢測(cè)氣體計量和城(chéng)市燃氣貿易計(jì)量的理🈲想儀表(biao)。
2.工作原理
　　智能(néng)氣體渦輪流量(liàng)計通過測量渦(wō)輪的轉速從而(er)計❗算氣體的流(liú)速，将渦輪轉速(sù)換算成與流量(liang)成正比的輸出(chū)電信号。智能氣(qi)體渦輪流量計(ji)檢測天然氣瞬(shun)時流量和總的(de)積算流量🐆,終端(duan)輸出信号爲頻(pin)率，容易被數字(zi)化。永久磁鐵、感(gan)應線圈都固定(dìng)在儀表殼體上(shàng)。當鐵磁性渦輪(lún)葉片旋轉時經(jīng)過磁鐵磁🤩場時(shi)，磁阻産生變化(huà)，輸出感應信号(hao)。信号在經過放(fang)大器被放大及(jí)整⛱️形，傳輸給頻(pín)率計或計數器(qi)，得到❌總.的積算(suàn)流量。與此🈲同時(shi)，将脈沖信号通(tōng)過轉換器(頻率(lǜ)一電壓)換算成(chéng)瞬時流量。總之(zhī),葉輪的轉數和(he)氣體流量成正(zhèng)比。智能氣體渦(wō)輪流量計的輸(shu)出的是頻率調(diào)制式信号,提高(gao)了檢測電路的(de)抗幹擾性♈和簡(jian)化了流量檢測(ce)系統，其外❌形圖(tu)如圖1所示。
 
3動壓(ya)氣體軸承
　　氣體(tǐ)渦輪流量計中(zhōng)用來支撐葉輪(lún)的主軸承通常(chang)是油潤滑的滾(gun)動軸承或滑動(dong)軸承，有很多缺(que)點。使用一款螺(luó)旋槽氣體軸承(cheng)❌,得到的氣體渦(wo)輪流量計性能(néng)好，耐用。
　　氣體潤(rùn)滑的優點是氣(qi)體潤滑相對油(you)潤滑其粘度小(xiao)對溫度的适應(ying)性好、清潔無污(wū)染、壽命長。
(1)粘性(xing)小
　　相對于油潤(rùn)滑來講氣體潤(rùn)滑在5~15℃環境下粘(zhān)度約爲油潤滑(hua)的🌈千分之一，氣(qì)體潤滑的摩擦(ca)力爲油潤滑的(de)千分之一;溫㊙️度(dù)在20C以上時上升(sheng)至80℃其年度隻增(zēng)加16%，比相同條件(jiàn)下油潤滑好很(hen)多👉;而且氣💰體有(yǒu)均勻化作用，從(cong)而用氣膜潤滑(huá)的軸承🤞精度比(bi)油膜潤滑的軸(zhou)承精度高1個數(shù)量級。
(2)适應性良(liang)好
　　油潤滑軸承(chéng)在溫度非常高(gao)或者非常低的(de)情況下就不工(gong)作了🈲,而氣體潤(rùn)滑的軸承即使(shǐ)在高低溫時，工(gong)作性能佳,而⁉️且(qie)氣🔞體潤滑不受(shou)原子輻射的影(yǐng)響;由于空氣有(yǒu)獨留,高溫👈對其(qi)影響非常小。
(3)環(huán)保清潔
　　氣體完(wán)成潤滑作用排(pai)放後，不會污染(rǎn)環境;而且在排(pai)氣時還🧡能阻止(zhi)灰塵進入儀表(biao),起到清潔的作(zuò)用，氣體潤滑無(wu)振⭐動、無🚶噪音。
(4)壽(shou)命長
　　氣體軸承(chéng)在使用時，沒有(yǒu)金屬結構直接(jiē)接觸，所以壽命(mìng)更長。
　　動壓氣體(ti)軸承設計有螺(luo)旋槽，在高速下(xià)承載能力大✔️時(shí)☁️，能耗🧡低、工作穩(wěn)定等優點,設計(jì)最大穩定性優(yōu)♊化的螺旋槽氣(qi)壓軸承，儀表穩(wěn)定性非常好,而(ér)其承載能力最(zuì)多損失77%,因此本(běn)文選用按最大(dà)穩定性原則設(she)計。
　　根據窄槽設(she)計原理,應用最(zui)大穩定性原則(zé):當.氣體渦🤟輪流(liú)量計轉速在4500r/min以(yi)上時，其最大穩(wěn)定載荷會5N左右(you)，所以正💰常工作(zuo)速度比較大的(de)氣體渦輪流量(liàng)計的主軸承完(wan)全可以用螺旋(xuán)槽氣壓潤滑軸(zhóu)承。
4導流器結構(gou)優化設計
　　導流(liu)器對被測流體(tǐ)起導向、壓縮、整(zhěng)流等作用，這樣(yang)當氣體通過渦(wō)輪流量計時處(chu)于層流狀态下(xia)，減少旋渦✊和紊(wěn)流生成的🔆漩渦(wo)對流量計的影(ying)響，提高儀表正(zhèng)确率。前導流器(qì)的前側，設計又(yòu)一♻️-圈的分布在(zài)圓周的整流葉(ye)片，将氣體通道(dào)分隔，變成幾個(gè)小的🔞通道。如圖(tú)2所示，這時也輪(lún)出口的流體流(liú)動穩定，防止漩(xuán)渦;在整流葉片(piàn)的出口處尾端(duan)和葉輪中📐間環(huán)狀區域是環狀(zhuàng)區🤩域，稱爲混合(hé)室。
 
　　經過試驗(yan)設計了導流器(qi)的結構尺寸，優(yōu)化了氣體渦輪(lún)流❌量計🐅的特性(xing)曲線。結論是長(zhang)葉片的重複性(xìng)、線性度、壓力損(sǔn)失都不好，而且(qiě)在流量增.加是(shi)，短葉片在壓力(lì)損失方面的🐅優(you)越性體現的更(geng)加明顯。導流器(qì)結構如圖3所示(shi)。
 
5多參數(shù)傳感器
　　氣體渦(wō)輪流量計所采(cǎi)用的磁敏傳感(gan)器是基于矽橋(qiáo)和鐵磁體👣的新(xīn)型MEMS磁敏傳感器(qì)，根據鐵磁體在(zài)磁場中🏃‍♀️産生的(de)扭矩和矽橋的(de)耦合作來反映(ying)磁場。這🏃‍♀️種磁敏(mǐn)傳感器和IC.工藝(yì)的兼容性非常(chang)好、适合成批🤩量(liàng)生産，體積小、成(chéng)本低、功耗低、穩(wěn)定性好。新型MRE磁(cí)敏傳感器的靈(líng)敏度可以通過(guò)調節MRE中鐵磁顆(ke)粒的大小、種類(lèi)及彈性體的種(zhǒng)類來改進。
　　渦輪(lún)轉子旋轉時可(ke)通過磁敏傳感(gan)器切割磁力線(xian)産生電荷信🈲号(hào),再經過整形放(fàng)大,聲稱脈沖星(xing)新号,通過計算(suan)機計算這些脈(mo)沖數，可以換算(suan)出通過氣體渦(wō)輪⚽流量計的流(liu)體的體積流量(liang),同時結構設計(jì)上将磁敏和Pt100封(feng)裝在1個不鏽鋼(gang)殼體内，如圖4所(suǒ)示。
 
其技術性能(néng)指标如下:
(1)流量(liàng)範圍:6~6500m³/h,整機精度(dù):1級;
(2)壓力範圍:1.6、2.5、4.0MPa,特(tè)殊可定做:
(3)溫度(du)範圍:-20-80℃。
(4)重複性:優(yōu)于±0.1%
6結束語.
　　通過(guo)對氣體渦輪流(liú)量計測量芯、動(dong)壓氣體軸承、導(dǎo)流器結㊙️構、多參(can)數傳感器的優(yōu)化設計,優化了(le)氣體渦輪輪流(liú)流量計的‼️特性(xìng)👌曲線，提高儀表(biǎo)的穩定性和正(zheng)确率，延長儀表(biao)的壽命。

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