什么是模块化气体涡轮流量计 都有哪些好处

摘 要本文通过对 气体 涡轮流量 计 系列产品 的 生产 与使 用特点 进行介 绍,并对现状中存在效率 低 的问题作 了分析,提 出模块化设计开发 该产品 的思路私 方法,并论述 了模块化设计给产品所 带来的诸 多优 势和重 大意又。

1、概述：
  近二十年来，随着我国的天然气行业的快速发展，国内的各种燃气计量技术也得以不断更新进步，作为一种速度式流量计—气体涡轮流量计(下面简称涡轮表)，因具有精度高、重复性好、压损小和量程比宽等优点而得到广泛地应用。目前，涡轮表在市场上使用主要以两种形式，一个是电子式(或称智能型)，是通过电磁感应原理提取内部涡轮的旋转信号，经集成电路处理输出，并由液晶屏显示流量等值;另一种是机械式，是通过齿轮传动的方式将内部涡轮的转动传递到机械计数器的字轮上，显示流量累积值;苍南仪表相应的产品如图1、图20    在工程的实际应用中，要根据管道的大小与用气量多少来选择合适规格的涡轮表，这是决定气体准确计量工作与否的基础，也就说涡轮表本身是一个系列化的产品在工业中使用，而且规格众多。按相关标准，较常用的产品规格如表1。
     由表1可知，就按较常用的规格来算，不考虑产品压

图1电子式气体涡轮流量计图2机械式气体涡轮流量计
力等级的变量，这个系列产品至少就有21种。即如果一个公司要生产销售这种产品给市场，包含电子式与机械式，就必须完成开发40多种以上的规格产品。作为一种质检部门严控的计量仪表，产品的系列化研发工作需要投入大量的人力和物力，企业多要通过不断的研发，结合市场的订单需要，历时多年时间才能逐步完成一个比较齐全的系列产品，这项研发工作，对于一般的企业而言都会是个不小的考验。
   另外，目前行业中涡轮表的生产厂家，还普遍面临着涡轮表产品在生产上效率不高的问题，即便是国内的企业也很少能年产销该系列产品超过万台。由于产品本身的固有结构特点，零部件具有较多的模具制造和精加工要求，又加上规格的多样化与差异性，以当前的市场需求容积，又要结合实际订单进行具体生产安排，在这样的生产模式下，很难能发挥出现代先进机械加工制造和专业化生产的应有效率。
   同时，涡轮表是属于计量器具，按计量法规的要求，产品发到市场上，不管是首次使用，还是日后每两年一次的周检，必须要通过当地质检部门标准装置的验证。因质检部门与生产企业的标准往往会存在一定的差异，这造成产品的仪表系数时常需要调整，尤其是机械式涡轮表，必须通过调整齿轮传动比来实现，而很多因为产品本身设计结构的限制而使质检员难于操作，这就给送检工作带来了较大的麻烦，生产企业常要派遣服务人员，上门提供技术支持，这也增加了产品的销售成本。

2、模块化设计：
  上面分析了涡轮表产品的生产现状和使用特点，为了有效提高产品各环节的效率问题，这里将从研发设计的角

表1常用涡轮表产品规格
度提出探讨方案，即采用模块化设计，从整体出发，对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同规格的产品，以满足市场的不同需求。
2.1、原理与结构：
  可以对产品各结构按功能进行分析，并独立分解出相应模块，举例机械式涡轮表，示意结构图如图3。气体流进涡轮表入口，经整流器整流加速后，带动计量机芯中具有螺旋叶片的涡轮旋转，安装涡轮同速运转的主轴经蜗轮蜗杆和齿轮多级传动进行减速，并通过磁祸合隔离，同步将转动输出承压壳体，再经进一步多级齿轮调节传动，***后将与气体流速近似成正比的涡轮转速传输到机械计数器上，显示工况流量累积值。同时，仪表可配备高、低频信号输出，作为日常检定、体积转换或远距离监控连接使用，以及针对内部轴承润滑功能的加油泵。

图3机械式气体涡轮流量计结构示意图

2.2、功能模块划分：
  根据涡轮表的结构原理，设计上可从整体出发，划分功能模块，级别由大到小分别为跨系列级模块、系列级模块、口径级模块和规格专用模块。
  跨系列级模块:是指能在电子式系列和机械式系列之间通用;
  系列级模块:是指在本系列(如机械式)中通用;  
  口径级模块:是指具体口径(比如DNioo)中通用;
   规格专用模块:是指具体的某一规格产品的专用，比如是机械式DN100 G20规格用。
   可将图3中的功能模块按级别归类为:(1)规格专用模块;(2)口径级模块;(3)系列级模块;(4)跨系列级模块。

2.3、设计分析：
  从设计原则上，应当结合涡轮表整体的研发产品要做到:
     、争取尽量多的大级别的模块，像图4中越往下层，模块级别越大，相应的零部件加工装配批量也就会越大，生产效率自然会越高。
     第二、小级别的功能模块，应争取尽量少的专用零件和加工要求，如计量表芯中涡轮一般只能专用，但其中的主轴、支座等零件是可以设计在口径中通用，以提高其利用率。    另外，关于传动比调节功能的模块化，其意义非同寻常，它能很好地解决涡轮表送检中出现偏差而检验员难于操作调整的问题，这一点，目前市场上只有苍南仪表的TM型涡轮表有这样做。

3、模块化意义：
  模块化设计对于涡轮表厂家带来的综合利益主要就是效率。具体的体现主要在以下几个方面。
   、在涡轮表系列产品的研发上，模块的相对独立性和设计重用，这有利于研发团队成员的分工合作，大大缩短设计研发的周期，以尽量少的设计，通过模块的不同组合来满足用户的多样性需求。并且对模块本身的研究可更加专业与深入，可以不断通过升级模块性能来提高产品的整体性能和可靠性。
   第二、在多样规格、小批量的销售状况下，模块化设计很大程度地提升了企业的涡轮表产品生产加工、物资采购的批量化，提高了产品装配检验和生产管理便利性，降低制造的经营成本。
   第三、涡轮表的结构模块化，对产品今后在市场上售后维修带来的极大效率。模块接口安装的普遍相对简便和容易操作，方便了用户的自我检修或更换工作，大大减少了产品的使用成本。

4、结语：
  模块化设计这一设计概念和设计方法已在各个领域得到广泛应用，它不仅能帮助企业解决品种、规格的多样化与生产的专业化之间的矛盾，同时也为企业具备的先进制造技术、提高设备的利用率创造出良好的条件，实现以不同批量提供顾客满意度的产品，进而使企业实现产品多样化和效益统一。