摘要(yào):我國天然氣資(zi)源豐富，智能 氣(qi)體渦輪流量計(jì) 一直是作爲天(tian)燃氣貿易計量(liàng)的首選。本文論(lùn)述氣體渦輪流(liú)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(liú)量計的可靠。
1前(qian)言
　　國際上,天然(ran)氣的計量都是(shi)使用氣體渦輪(lun)流量計 ，其技術(shù)已相當成熟。我(wo)國天然氣資源(yuán)非常豐富，爲減(jian)少煤氣對城市(shì)大氣和環境的(de)污染和破壞。我(wo)國長期規劃要(yào)限制并減少💁人(ren)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(gōng)程，現如今天然(ran)氣在我國已經(jing)大面積普及，大(da)然氣計量儀表(biao)将大量使用，我(wo)國天然氣資源(yuán)大規模🌈的開發(fa)利用使氣體渦(wo)輪流量計獲得(de)廣闊的發展空(kōng)間💜和經濟效益(yi)。開發氣體渦輪(lun)流量計具有重(zhòng)要的經濟價值(zhi)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(zhong)速度式流量計(ji)，在機械結構設(she)計、傳感器制作(zuo)、潤滑系統的設(shè)計等方面進⛱️行(hang)了創新設讓,是(shì)集溫度☂️、壓小流(liú)量傳感器和智(zhì)能🌍流量積算儀(yí)于一體的智🔞能(néng)儀表。它具有精(jīng)度高、技術成熟(shu)穩定、重複性好(hǎo)等💘優點，是檢測(ce)氣⁉️體計量和城(chéng)市燃氣貿易計(jì)量的♈理想儀表(biǎo)。
2.工作原理
　　智能(néng)氣體渦輪流量(liang)計通過測量渦(wo)輪的轉速從而(ér)計算氣❗體的流(liú)速，将渦輪轉速(sù)換算成與流量(liàng)成正比的輸出(chū)🈲電信号。智能氣(qi)體渦輪流量計(jì)檢測天然氣瞬(shùn)時流量和⭐總的(de)積算流量,終端(duan)輸出信号爲頻(pín)率，容易被數字(zi)化。永久磁鐵、感(gan)應線圈都固定(ding)在儀📐表殼體上(shang)。當鐵磁性渦輪(lun)葉片旋轉時經(jing)過磁鐵磁☁️場時(shi)，磁阻産生變化(huà)，輸出感應信号(hào)。信号在經過放(fang)大器被放大及(ji)整形，傳輸給頻(pín)率計或計數器(qì)，得到總.的積算(suan)流量。與此🈲同時(shi)，将脈沖信号通(tōng)過轉換器(頻率(lü)一電壓)換算成(chéng)瞬時流量。總之(zhī),葉輪的轉數和(hé)🌍氣體流量成正(zheng)比✌️。智能氣體渦(wo)輪流量計的輸(shū)出的是頻率調(diào)制式信号,提高(gāo)🔴了檢測電路的(de)抗幹擾性🆚和簡(jiǎn)化了流量檢測(ce)系統，其外形圖(tú)如圖1所示。
 
3動壓(ya)氣體軸承
　　氣體(tǐ)渦輪流量計中(zhong)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(dòng)軸承，有很多缺(quē)點。使用一款螺(luo)旋槽氣體軸承(chéng),得到的氣體渦(wō)輪流量計性能(néng)好，耐用。
　　氣體潤(run)滑的優點是氣(qi)體潤滑相對油(yóu)潤滑其粘度小(xiao)對溫✂️度💃🏻的适應(yīng)性好、清潔無污(wū)染、壽命長。
(1)粘性(xìng)小
　　相對于油潤(rùn)滑來講氣體潤(run)滑在5~15℃環境下粘(zhān)度約爲油潤滑(hua)的千分之一，氣(qi)體潤滑的摩擦(ca)力爲油潤滑🐆的(de)千分之一;溫度(du)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(hěn)多;而且氣🥰體有(yǒu)均勻化作用，從(cóng)而🛀用氣膜潤滑(hua)的軸承精度比(bi)油膜潤滑的📧軸(zhóu)承精度高🔴1個數(shù)量級。
(2)适應性良(liang)好
　　油潤滑軸承(cheng)在溫度非常高(gao)或者非常低的(de)情況下🔞就不工(gōng)作✍️了💔,而氣體潤(rùn)滑的軸承即使(shi)在高低溫時，工(gōng)作性能佳,而且(qie)氣㊙️體潤滑不受(shòu)原子輻射的影(yǐng)響;由于空🏃‍♂️氣有(you)獨留,高溫對其(qí)影響非常小。
(3)環(huan)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(biǎo),起到清潔的作(zuo)用，氣體🌏潤滑✂️無(wú)振動、無噪音。
(4)壽(shòu)命長
　　氣體軸承(cheng)在使用時，沒有(yǒu)金屬結構直接(jiē)接觸，所以壽命(ming)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(wen)定等優點,設計(ji)最大穩定性優(you)化的螺旋槽氣(qì)壓軸承，儀表穩(wěn)定性非常好,而(er)其承載能力最(zui)多損㊙️失77%,因此本(běn)文選🔞用按最大(da)穩定性原則設(shè)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(liu)量計轉速在4500r/min以(yǐ)上時，其最大穩(wen)定載荷會5N左右(you)，所以正常工作(zuò)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(xuan)槽氣壓潤滑軸(zhou)承。
4導流器結構(gou)優化設計
　　導流(liú)器對被測流體(ti)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(chù)于層流狀态下(xia)，減少旋渦和紊(wen)流生成的👄漩渦(wo)🥰對流量計的影(yǐng)響，提高儀✊表正(zheng)确率。前導流器(qi)的前側，設計又(you)一-圈的分布在(zai)圓周的整⚽流葉(ye)片，将氣體通道(dao)分隔，變成幾個(ge)小的通道。如圖(tú)2所示，這時也輪(lun)出口的流體流(liú)動穩定，防止漩(xuan)渦;在整流♌葉片(pian)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(yàn)設計了導流器(qì)的結構尺寸，優(you)化了氣體渦輪(lún)流量計的特性(xing)曲線。結論是長(zhǎng)葉片的重複性(xìng)、線性度、壓力損(sǔn)🔅失都🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不好，而且(qie)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(gèng)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(wo)輪流量計所采(cai)用的磁敏傳感(gan)器是基于矽橋(qiáo)和鐵磁體的新(xin)型MEMS磁敏傳感器(qi)，根據鐵磁體在(zai)磁場中産生的(de)扭矩和✊矽橋㊙️的(de)耦合作來反映(yìng)磁場。這種磁敏(min)傳感器和IC.工藝(yi)的兼容性非常(cháng)好、适合成批量(liàng)生産，體積小、成(cheng)本低、功耗低、穩(wěn)定性好。新型MRE磁(cí)敏傳感器的靈(ling)敏度可以通過(guo)調節MRE中鐵磁顆(kē)粒的大小、種類(lèi)及彈性🏃體的種(zhong)類來改進。
　　渦輪(lún)轉子旋轉時可(kě)通過磁敏傳感(gan)器切割磁力線(xiàn)産生電荷信号(hào),再經過整形放(fang)大,聲稱脈沖星(xing)新号,通過計算(suàn)⛷️機計算這些脈(mò)沖數，可以換算(suan)出通過氣體渦(wo)輪流量計的流(liú)體🙇🏻的體積流量(liang),同時結構設計(ji)上将磁敏和Pt100封(feng)裝在1個不鏽鋼(gang)殼體内，如🙇🏻圖4所(suo)示。
 
其技術性能(neng)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(te)殊可定做:
(3)溫度(dù)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(liu)量計測量芯、動(dòng)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(biao)的穩定性和正(zheng)确率，延長儀表(biao)的💋壽命。

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