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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jìn)機(jī)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(jī)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(jìn)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(jìn)行分析，并獨立分解出相應(yīng)模塊，舉例機(jī)械式渦輪表，示意結(jié)構(gòu)圖如圖3。氣體流進(jìn)渦輪表入口，經(jīng)整流器整流加速后，帶動計量機(jī)芯中具有螺旋葉片的渦輪旋轉(zhuǎn)，安裝渦輪同速運(yùn)轉(zhuǎn)的主軸經(jīng)蝸輪蝸桿和齒輪多級傳動進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)械式系列之間通用;
  系列級模塊:是指在本系列(如機(jī)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(jī)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(tuán)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(jìn)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(jìn)而使企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化和效益統(tǒng)一。