什么是模塊化氣體渦輪流量計 都有哪些好處
摘 要本文通過對 氣體 渦輪流量 計 系列產(chǎn)品 的 生產(chǎn) 與使 用特點 進行介 紹,并對現(xiàn)狀中存在效率 低 的問題作 了分析,提 出模塊化設(shè)計開發(fā) 該產(chǎn)品 的思路私 方法,并論述 了模塊化設(shè)計給產(chǎn)品所 帶來的諸 多優(yōu) 勢和重 大意又。
1、概述:
近二十年來,隨著我國的天然氣行業(yè)的快速發(fā)展,國內(nèi)的各種燃?xì)庥嬃考夹g(shù)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(fù)性好、壓損小和量程比寬等優(yōu)點而得到廣泛地應(yīng)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(yīng)原理提取內(nèi)部渦輪的旋轉(zhuǎn)信號,經(jīng)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(nèi)部渦輪的轉(zhuǎn)動傳遞到機械計數(shù)器的字輪上,顯示流量累積值;蒼南儀表相應(yīng)的產(chǎn)品如圖1、圖20 在工程的實際應(yīng)用中,要根據(jù)管道的大小與用氣量多少來選擇合適規(guī)格的渦輪表,這是決定氣體準(zhǔn)確計量工作與否的基礎(chǔ),也就說渦輪表本身是一個系列化的產(chǎn)品在工業(yè)中使用,而且規(guī)格眾多。按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),較常用的產(chǎn)品規(guī)格如表1。
由表1可知,就按較常用的規(guī)格來算,不考慮產(chǎn)品壓
圖1電子式氣體渦輪流量計圖2機械式氣體渦輪流量計
力等級的變量,這個系列產(chǎn)品至少就有21種。即如果一個公司要生產(chǎn)銷售這種產(chǎn)品給市場,包含電子式與機械式,就必須完成開發(fā)40多種以上的規(guī)格產(chǎn)品。作為一種質(zhì)檢部門嚴(yán)控的計量儀表,產(chǎn)品的系列化研發(fā)工作需要投入大量的人力和物力,企業(yè)多要通過不斷的研發(fā),結(jié)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(chǎn)品,這項研發(fā)工作,對于一般的企業(yè)而言都會是個不小的考驗。
另外,目前行業(yè)中渦輪表的生產(chǎn)廠家,還普遍面臨著渦輪表產(chǎn)品在生產(chǎn)上效率不高的問題,即便是國內(nèi)的企業(yè)也很少能年產(chǎn)銷該系列產(chǎn)品超過萬臺。由于產(chǎn)品本身的固有結(jié)構(gòu)特點,零部件具有較多的模具制造和精加工要求,又加上規(guī)格的多樣化與差異性,以當(dāng)前的市場需求容積,又要結(jié)合實際訂單進行具體生產(chǎn)安排,在這樣的生產(chǎn)模式下,很難能發(fā)揮出現(xiàn)代先進機械加工制造和專業(yè)化生產(chǎn)的應(yīng)有效率。
同時,渦輪表是屬于計量器具,按計量法規(guī)的要求,產(chǎn)品發(fā)到市場上,不管是首次使用,還是日后每兩年一次的周檢,必須要通過當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢部門標(biāo)準(zhǔn)裝置的驗證。因質(zhì)檢部門與生產(chǎn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)往往會存在一定的差異,這造成產(chǎn)品的儀表系數(shù)時常需要調(diào)整,尤其是機械式渦輪表,必須通過調(diào)整齒輪傳動比來實現(xiàn),而很多因為產(chǎn)品本身設(shè)計結(jié)構(gòu)的限制而使質(zhì)檢員難于操作,這就給送檢工作帶來了較大的麻煩,生產(chǎn)企業(yè)常要派遣服務(wù)人員,上門提供技術(shù)支持,這也增加了產(chǎn)品的銷售成本。
2、模塊化設(shè)計:
上面分析了渦輪表產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀和使用特點,為了有效提高產(chǎn)品各環(huán)節(jié)的效率問題,這里將從研發(fā)設(shè)計的角
表1常用渦輪表產(chǎn)品規(guī)格
度提出探討方案,即采用模塊化設(shè)計,從整體出發(fā),對產(chǎn)品進行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計出一系列功能模塊,通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同規(guī)格的產(chǎn)品,以滿足市場的不同需求。
2.1、原理與結(jié)構(gòu):
可以對產(chǎn)品各結(jié)構(gòu)按功能進行分析,并獨立分解出相應(yīng)模塊,舉例機械式渦輪表,示意結(jié)構(gòu)圖如圖3。氣體流進渦輪表入口,經(jīng)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(zhuǎn),安裝渦輪同速運轉(zhuǎn)的主軸經(jīng)蝸輪蝸桿和齒輪多級傳動進行減速,并通過磁禍合隔離,同步將轉(zhuǎn)動輸出承壓殼體,再經(jīng)進一步多級齒輪調(diào)節(jié)傳動,***后將與氣體流速近似成正比的渦輪轉(zhuǎn)速傳輸?shù)綑C械計數(shù)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(zhuǎn)換或遠(yuǎn)距離監(jiān)控連接使用,以及針對內(nèi)部軸承潤滑功能的加油泵。
圖3機械式氣體渦輪流量計結(jié)構(gòu)示意圖
2.2、功能模塊劃分:
根據(jù)渦輪表的結(jié)構(gòu)原理,設(shè)計上可從整體出發(fā),劃分功能模塊,級別由大到小分別為跨系列級模塊、系列級模塊、口徑級模塊和規(guī)格專用模塊。
跨系列級模塊:是指能在電子式系列和機械式系列之間通用;
系列級模塊:是指在本系列(如機械式)中通用;
口徑級模塊:是指具體口徑(比如DNioo)中通用;
規(guī)格專用模塊:是指具體的某一規(guī)格產(chǎn)品的專用,比如是機械式DN100 G20規(guī)格用。
可將圖3中的功能模塊按級別歸類為:(1)規(guī)格專用模塊;(2)口徑級模塊;(3)系列級模塊;(4)跨系列級模塊。
2.3、設(shè)計分析:
從設(shè)計原則上,應(yīng)當(dāng)結(jié)合渦輪表整體的研發(fā)產(chǎn)品要做到:
、爭取盡量多的大級別的模塊,像圖4中越往下層,模塊級別越大,相應(yīng)的零部件加工裝配批量也就會越大,生產(chǎn)效率自然會越高。
第二、小級別的功能模塊,應(yīng)爭取盡量少的專用零件和加工要求,如計量表芯中渦輪一般只能專用,但其中的主軸、支座等零件是可以設(shè)計在口徑中通用,以提高其利用率。 另外,關(guān)于傳動比調(diào)節(jié)功能的模塊化,其意義非同尋常,它能很好地解決渦輪表送檢中出現(xiàn)偏差而檢驗員難于操作調(diào)整的問題,這一點,目前市場上只有蒼南儀表的TM型渦輪表有這樣做。
3、模塊化意義:
模塊化設(shè)計對于渦輪表廠家?guī)淼木C合利益主要就是效率。具體的體現(xiàn)主要在以下幾個方面。
、在渦輪表系列產(chǎn)品的研發(fā)上,模塊的相對獨立性和設(shè)計重用,這有利于研發(fā)團隊成員的分工合作,大大縮短設(shè)計研發(fā)的周期,以盡量少的設(shè)計,通過模塊的不同組合來滿足用戶的多樣性需求。并且對模塊本身的研究可更加專業(yè)與深入,可以不斷通過升級模塊性能來提高產(chǎn)品的整體性能和可靠性。
第二、在多樣規(guī)格、小批量的銷售狀況下,模塊化設(shè)計很大程度地提升了企業(yè)的渦輪表產(chǎn)品生產(chǎn)加工、物資采購的批量化,提高了產(chǎn)品裝配檢驗和生產(chǎn)管理便利性,降低制造的經(jīng)營成本。
第三、渦輪表的結(jié)構(gòu)模塊化,對產(chǎn)品今后在市場上售后維修帶來的極大效率。模塊接口安裝的普遍相對簡便和容易操作,方便了用戶的自我檢修或更換工作,大大減少了產(chǎn)品的使用成本。
4、結(jié)語:
模塊化設(shè)計這一設(shè)計概念和設(shè)計方法已在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,它不僅能幫助企業(yè)解決品種、規(guī)格的多樣化與生產(chǎn)的專業(yè)化之間的矛盾,同時也為企業(yè)具備的先進制造技術(shù)、提高設(shè)備的利用率創(chuàng)造出良好的條件,實現(xiàn)以不同批量提供顧客滿意度的產(chǎn)品,進而使企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化和效益統(tǒng)一。