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  时间：2023-6-7 08:08:37

气体流量计的通用化设计研究

摘要:针对当前气体流量计种类规格多样化，零部件利用率低，导致生产厂家面临产品竞争力不足的问题，文章通过对多种流量计产品的结构功能进行合理分解和图析，提出并论述了通用化设计在流量计产品开发中的实用性和积极意义。
　　在天然气工业中，气体流量仪表扮演着极为重要的角色，承担了管网运行控制和贸易交接计量的任务，它具有科学性、正确率和公正性，其计量数据是供需双方财务结算的凭证。随着天然气在一一次能源消费中的占比不断提高，气体流量计在城市燃气行业中的应用变得更加广泛，目前国内主流上使用较多的流量计主要有涡轮流量计、腰轮流量计、漩涡流量计以及日趋成熟的超声流量计等。
　　由于天然气管道计量所涉及的口径、压力等级、流量规格等参量都已标准化和系列化，且涵盖的范围比较大，还有在各应用现场里，对流量计的具体计量参数的输出要求也不尽相同，这些因素使流量计产品必须遵循系列化和多样化。同时，近十年来，为紧跟信息化、智能化和物联网技术的发展，天然气企业的生产运行管理已经从传统管理过渡到现代化管理，对气体流量计的自动充值、预付费、无线数据远程等智能化技术提出更多新的要求，使产品功能更趋先进和复杂。.流量计生产厂家为了满足燃气公司对各种技术的需求，以占据更有利市场地位，也不得不及时应对，开发有更多新进功能的流量计产品。
　　由此，从各类流量计里产生了不同的型式系列，系列常包括数十、上百个规格，包括衍生出来相应的IC卡控流量计等，全部产品的规格数量往往变得非常庞大。尤其在市场需求紧迫的情况下，常因技术规划工作不到位，各产品的项目.小组顾自开发，彼此横向沟通不足，使得很多功能相同或相近的设计结构无法通用，以致产品零部件种类的剧增，给生产企业的产品制造、售后及配件管理带来很大的困难和较高的管理成本"。
　　据此，本文从几大类常用流量计产品的整体出发，对它们基础结构和功能进行分解和梳理，从中探寻并整理出其设计共性，为企业能更科学合理地开展相应的通用化设计提供一-种思路，以便解决上述问题。
1通用化设计与应用
1.1通用化概念
　　产品通用化是指同一类型不同规格或不同类型的产品和装备中，用途相同、结构相近似的零部件，经过统-一以后，可以彼此互换的标准化形式�？杉�，通用化设计是产品标准化工作的一个重要部分，其应用程度是衡量企业产品设计质量的一个重要指标。通过在新产品开发过程中推行通用化设计，能够缩短产品研发周期，稳定产品结构，扩大生产批量，促进新技术的应用和生产水平的提高口。
1.2功能结构设计分析
　　通用化以零部件的互换为基础，强调功能和几何结构的一-致性上。流量计的通用化设计工作.必须建立在对其产品功能结构的正确把握和深人分析的基础上。
(1)涡轮流量计类功能结构
　　目前涡轮流量计类包含有几个大系列产品，主要有带机械计数器系列，智能修正系列和预付费IC卡控系列。各系列产品的一次仪表皆以涡轮流量计基表为基础发展起来，在具备正确流量计量的同时，有各自使用方面和功能上的侧重。其中，智能修正系列按防爆等级不同分有标准的本安型和隔爆型，外加经济型共三个小系列�？筛莞美嗖返闹饕δ芙峁菇蟹纸猓纸夂蟮南低匙槌山峁辜�1。该类各系列将主要通过图示中几大结构部件进行组合，实现各自独立的功能产品。例如，带机械计数器的涡轮流量计系列产品，功能结构组成主要是件1、2、3、8和9,智能修正的本安型系列主要由件1、4.1、6、7、8和9组成，预付费卡控系列由件1、5、6、7、8和9组成。
涡轮流量计类功能结构组成系统图 
(2)腰轮流量计类功能结构
　　腰轮流量计类是目前城市燃气低压端的主要工商计量产品，根据使用要求不同，分有带机械计数器系列，智能修正系列和预付费IC卡控三大系列。智能系列分有标准本安型和经济型两小系列。该类产品以腰轮基表为基础，主要功能结构组成系统见图2。其中如带机械计数器系列包含了件1、2、3和8，智能修正经济型系列包含了件1、4.2、6、7和8，预付费卡控系列由件1、5、6、7和8组成。
腰轮流量计类功能结构组成系统图 
(3)漩涡流量计类功能结构
　　该漩涡流量计类产品必须通过智能修正，主要由智能修正系列和预付费IC卡控两大系列，智能修正分有标准本安型、隔爆型系列和经济型共.三小系列。该类产品主要功能结构组成系统见图3。其中如智能隔爆型组成由件1、2.2、4、5、6,预付费卡控系列由件1、3、4、5和6组成。
 
(4)超声流量计类功能结构
　　超声流量计也必须通过智能修正，该类产品多基于工作压力范围和对精度要求的不同，来设计不同声道数的系列。不同系列流量计的基表结构差异相对较大，但与以上三类流量计的仍有相同的功能结构部分，具体系统如图4所示。
 
1.3通用化应用
　　通过对以上四大类流量计的功能结构分解和梳理，可以大致清楚它们所衍生出来各系列产品的设计组成特点，以及所包含的各主要部分，归.纳后详见表1。
 
(1)机械计数器是流量计的表头的主要部分，按十进制标准进给，用于输出显示以立方米为单位的工况体积累积量，在涡轮流量计和腰轮流量计中功能一致�；导剖鞅旧砦曜蓟考�,是比较容易实现互用的。如果通过模块化集成设计，可将其与支座和外罩等零件组成一个独立的表头�？椋缮杓瞥筛蟮耐ㄓ貌考�。
(2)传动零部件主要是塑料齿轮零件，主要应用于机械式的涡轮流量计和腰轮流量计中，通过齿轮的多级传动与调节，将基表内部的涡轮和腰轮转子的转速正确传输到机械计数器。流量计涉及的齿轮种类和数量很大，且基本是要依靠专门的模具来进行注塑生产，对管理和使用极为不便。如果通过对两类产品合理的设计规划，并结合正确的计算，采用相同模数和结构的齿轮设计是可行的，能实现大部分齿数的共用。这样仅在齿轮模具制作.上就可节省大笔的费用。
(3)智能修正仪是智能系列流量计的表头部分，连接在基表上。它把从基表提取的流量、温度和压力的电信号进行综合运算处理，并进行LCD显示和输出，同时可具备存储、报警和无线远传等多种功能。根据防爆等级和集成功能模块的不同，而分有多种型式系列，每一-种型式的修正仪表头在各流量计中的功能基本相似，通过合理设计是可以实现外形、联接和电路结构的通.用的。
(4)预付费IC卡控的表头实际上也是--种智.能修正仪，除了具备常规修正仪的功能外，它增加了IC卡控的功能，另外，在基表连接有可控制管道开关的阀门。该产品主要为便于燃气公司收缴气费的需求而开发的。该型式的系列产品的表头和阀门部分都是可以能在各类流量计中进行互.相借用。
(5)温度传感器和压力传感器，是流量计中用于测量管道气体温度和压力的两个功能部件，使用要求非常明确，均可采用模块化结构与基表壳体连接，而实现通用。其中，温度传感器按流量计标准要求，应深人管径内部三分之一的位置，为解决传感器本身的通用性，可采用隔离套的安装结构，根据口径的不同，适当设计几个规格的隔离套。
2通用化设计意义
　　伴随流量计型式的持续升级拓展和零部件数量的逐年庞大，企业的产品经营效率对市场竞争的作用将愈加显现，产品标准化和通用化工作就变得愈发重要。虽然通过各种信息化管理和先进.制造可改善对产品的运作效力，但从根本上具备牵--发而动全身，投入低而取效大的，依然是在设计的方法上。因此，跨流量计类的通用化设计，对流量计厂家的重要性是不言而喻的。
(1)该通用化设计的应用，可有效缩短流量计产品的研制周期，避免重复设计劳动，提高设计开发的效率与质量。并且，在跨类通用基础上，结合对各类流量计本身功能结构的�？榛杓�，如上图1中的加油泵部件，可在所有规格涡轮流.量计中互用。31这样，一方面可简化设计的系统结构，另一方面又同时能对特别的功能�？榻峁菇�.行深度持续研发。.
(2)该通用化设计的应用，可有效扩大相应.零部件的采购和生产批量，提高自动化制造的效率和零件质量。同时，也大大简化了生产过程中对仓储、配送的管理，节约了产品的整体制造和管理成本。
(3)通用化设计扩大相应零部件的使用率，减小零件种类，在产品后期的使用维修中，无论是在现场维修，还是返厂的维修，同样具备便利性和高效性。
3结束语
　　虽然，通用化设计在制造业中的应用早已非常普遍，但由于它是一一个系统性的工作，牵涉到的方面比较多。气体流量计企业最终如何能在自己产品中更大范围地进行推广和深人，真正实现.和提高自身产品的竞争力，除了具备合理设计外，还需要企业有足够的重视和有效的管理实施。

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