渦輪流量計的模塊化設計

  1 概述

    近二十年來，隨著我國的天然氣行業的快速發展，國內的各種燃氣計量技術也得以不斷更新進步，作為一種速度式流量計——氣體渦輪流量計（下面 簡稱渦輪表），因具有精度高、重復性好、壓損小和量程比寬等優點而得到廣泛地應用。目前，渦輪表在市場上使用主要以兩種形式，一個是電子式（或稱智能 型），是通過電磁感應原理提取內部渦輪的旋轉信號，經集成電路處理輸出，并由液晶屏顯示流量等值；另一種是機械式，是通過齒輪傳動的方式將內部渦輪的轉動 傳遞到機械計數器的字輪上，顯示流量累積值；蒼南儀表相應的產品如圖1、圖2。

圖1 電子式氣體渦輪流量計

圖2 機械式氣體渦輪流量計

    在工程的實際應用中，要根據管道的大小與用氣量多少來選擇合適規格的渦輪表，這是決定氣體準確計量工作與否的基礎，也就說渦輪表本身是一個系列化的產品在工業中使用，而且規格眾多。按相關標準，較常用的產品規格如表1。

表1 常用渦輪表產品規格

    由表1可知，就按較常用的規格來算，不考慮產品壓力等級的變量，這個系列產品至少就有21種。即如果一個公司要生產銷售這種產品給市場，包 含電子式與機械式，就必須完成開發40多種以上的規格產品。作為一種質檢部門嚴控的計量儀表，產品的系列化研發工作需要投入大量的人力和物力，企業多要通 過不斷的研發，結合市場的訂單需要，歷時多年時間才能逐步完成一個比較齊全的系列產品，這項研發工作，對于一般的企業而言都會是個不小的考驗。

   2 模塊化設計

    上面分析了渦輪表產品的生產現狀和使用特點，為了有效提高產品各環節的效率問題，這里將從研發設計的角度提出探討方案，即采用模塊化設計， 從整體出發，對產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構成不同規格的產品，以滿足市場的不同需求。

    2.1 原理與結構

    可以對產品各結構按功能進行分析，并獨立分解出相應模塊，舉例機械式渦輪表，示意結構圖如圖3。氣體流進渦輪表入口，經整流器整流加速后， 帶動計量機芯中具有螺旋葉片的渦輪旋轉，安裝渦輪同速運轉的主軸經蝸輪蝸桿和齒輪多級傳動進行減速，并通過磁耦合隔離，同步將轉動輸出承壓殼體，再經進一 步多級齒輪調節傳動，zui后將與氣體流速近似成正比的渦輪轉速傳輸到機械計數器上，顯示工況流量累積值。同時，儀表可配備高、低頻信號輸出，作為日常檢定、 體積轉換或遠距離監控連接使用，以及針對內部軸承潤滑功能的加油泵。