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關于氣體渦輪流量計主要部件設計介紹
關于氣體渦輪流量計主要部件設計介紹
氣體渦輪流量計利用置于流體中的葉輪的旋轉角速度與流 速的關系，通過測量葉輪的轉速來反映通過管道的氣體的體 積流量大小，是一類測量精度相對較高的封閉管道流體測量儀表。
通過對同類產品的流量范圍、壓力損失以及始動 流量進行綜合比較，發現關鍵零件前導流、葉輪具有繼續優 化改進的空間：同類產品前導流的型式多為錐形和半球加直管段型，這兩種形式的前導流實際上對流量計的計量 精度產生了一定的影響，因為，這兩種型式的前導流不能很 好的起到整流的效果，進而影響了流量計的計量精度。葉輪所比較流行的是直板式和螺旋式兩種模式。直板型盡管加工工藝簡單，但是存在著泄露量大的缺點；螺旋型葉輪盡管降低了泄露量，但是加工工藝相對較復雜。
1.前導流設計
前導流器對渦輪流量計度的影響很大，其形狀可以 設計成半圓球形或半楠圓形，但流動效果屬流線形。
氣流速度場的穩定均勻對流量計的精度有重要影響，以往流量計的處理方法是在前導流器前面加整流柵。通過實驗 發現，整流柵雖對氣流起到了穩定的作用，但也帶來了很大的負作用：使壓力損失大大提高（為不加整流柵的1. 5倍)。通過計算，拋棄了原有的整流柵結構，改為在前導流器上加 導流葉片，葉片數和幾何尺寸及位置均由數值模擬得出。這樣前導流器的功能增加了，同時流量計的整體尺寸被減小，實驗測量結果表明即使在小流量下也能得到很好的線性度 和精度。
2.葉輪設計
根據對葉輪形式的比較，現在結構設計中比較流行的為 直板式葉片葉輪和螺旋式葉片葉輪，通過比較，為彌補兩種葉輪的不足，設計了倒梯形式葉片葉輪，下面將對其做具體分析。
2.1直板式葉片葉輪（圖2)
這種葉輪的葉片形式如圖中左上角所示為一直板型式， 葉輪葉片在軸向上的重疊度為1，所以此種設計出的葉輪泄露量比較大，使得葉輪的儀表系數偏下，同時提高了葉輪旋轉所需的氣流流量，即整個流量計的始動流量提高，影響了儀表的使用。
2.2蠊旋型葉片葉輪（圖3)
螺旋型葉片葉輪為目前在渦輪流量計葉輪中使用比較的廣泛的葉輪形式，因為這種葉輪的葉片型式為螺旋型即扇形，它克服了直板式葉片葉輪所不能克服的泄露區間問題，但是，對于螺旋型葉片葉輪的加工確實一個難題，由于其螺旋面較大，無論是利用塑料模注塑加工還是利用加工中心進行數控加工其加工起來都較為復雜。因為螺旋型面的緣故，葉輪葉片外緣和葉輪葉片內緣螺旋升角的不同使得螺旋形 葉輪渦輪流量計的儀表系數的計算較為復雜。
2.3改進后的倒梯形型葉片葉輪（圖5)
在增加重疊度同時適當減小葉片根部寬度，使葉片呈倒梯形，一方面可保證葉片頂、根部重疊度相同，另一方面降低了死角區渦流的產生，減小壓力損失。與傳統葉輪相比，該葉輪有以下特點：葉片重疊度增大；葉片形狀呈倒梯形；葉片與筒壁的間隙減小。
葉輪數比傳統數目增多，目的在于增加葉片重疊度，較高的重疊度可提高流量計的靈敏度，降低起始流量。但重疊度的增加由流動原理分析會引起兩個后果：增加葉片數使根部密度增加，從而使阻力損失增大；增加葉輪重量，給葉輪的啟動增加了負擔。
葉輪重量方面使葉輪軸向減少適當尺寸以達到原葉輪 重量。改進后的葉輪經過與原有葉輪的試驗測試比較，得出增加葉片數后的流量計壓力損失曲線與增加前幾乎重合，說明壓力損失沒有因葉片數的增加而增加。通過對起始流量的測量，新葉輪比原葉輪有明顯降低。
葉片與筒壁的間隙從設計要求出發應盡量小，考慮到工藝，本機將原間隙減小了0.2»，以達到低限度減小該環形通道表面上由氣流摩擦和渦流引起的損失。
3.實驗方案
為進一步確定葉輪和前導流的參數，確定了19種實驗
4.實驗結果（摘選）
實驗方案：流線型前導流、22片葉輪。，該方案所示的誤差曲線比較平穩，盡管前段有一些波動，但是后段能夠取得較理想的結果。并且它的起步流量較低。它的大流量為988.27 m3/h，此時的壓力損失為110.4immh20。
圖9方案十八的測試曲線
通過分析各誤差曲線，以及當它們達到大流量時的壓 力損失，我們不難看出，方案十八為這些方案中較好的方案，及流線型前導流,22片葉片葉輪，無后導流。在這種方案中，能夠較好的降低始動流量，減少壓損，提高精度。