摘 要本文通過對 氣體 渦輪流量 計 系列產品 的 生產 與使 用特點 進行介 紹,并對現狀中存在效率 低 的問題作 了分析,提 出模塊化設計開發(fā) 該產品 的思路私 方法,并論述 了模塊化設計給產品所 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，國內的各種燃氣計量技術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、重復性好、壓損小和量程比寬等優(yōu)點而得到廣泛地應用。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)，是通過電磁感應原理提取內部渦輪的旋轉信號，經集成電路處理輸出，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部渦輪的轉動傳遞到機械計數器的字輪上，顯示流量累積值;蒼南儀表相應的產品如圖1、圖20    在工程的實際應用中，要根據管道的大小與用氣量多少來選擇合適規(guī)格的渦輪表，這是決定氣體準確計量工作與否的基礎，也就說渦輪表本身是一個系列化的產品在工業(yè)中使用，而且規(guī)格眾多。按相關標準，較常用的產品規(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，這個系列產品至少就有21種。即如果一個公司要生產銷售這種產品給市場，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)格產品。作為一種質檢部門嚴控的計量儀表，產品的系列化研發(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)中渦輪表的生產廠家，還普遍面臨著渦輪表產品在生產上效率不高的問題，即便是國內的企業(yè)也很少能年產銷該系列產品超過萬臺。由于產品本身的固有結構特點，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，以當前的市場需求容積，又要結合實際訂單進行具體生產安排，在這樣的生產模式下，很難能發(fā)揮出現代先進機械加工制造和專業(yè)化生產的應有效率。
   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，必須要通過當地質檢部門標準裝置的驗證。因質檢部門與生產企業(yè)的標準往往會存在一定的差異，這造成產品的儀表系數時常需要調整，尤其是機械式渦輪表，必須通過調整齒輪傳動比來實現，而很多因為產品本身設計結構的限制而使質檢員難于操作，這就給送檢工作帶來了較大的麻煩，生產企業(yè)常要派遣服務人員，上門提供技術支持，這也增加了產品的銷售成本。

2、模塊化設計：
  上面分析了渦輪表產品的生產現狀和使用特點，為了有效提高產品各環(huán)節(jié)的效率問題，這里將從研發(fā)設計的角

表1常用渦輪表產品規(guī)格
度提出探討方案，即采用模塊化設計，從整體出發(fā)，對產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構成不同規(guī)格的產品，以滿足市場的不同需求。
2.1、原理與結構：
  可以對產品各結構按功能進行分析，并獨立分解出相應模塊，舉例機械式渦輪表，示意結構圖如圖3。氣體流進渦輪表入口，經整流器整流加速后，帶動計量機芯中具有螺旋葉片的渦輪旋轉，安裝渦輪同速運轉的主軸經蝸輪蝸桿和齒輪多級傳動進行減速，并通過磁禍合隔離，同步將轉動輸出承壓殼體，再經進一步多級齒輪調節(jié)傳動，***后將與氣體流速近似成正比的渦輪轉速傳輸到機械計數器上，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、體積轉換或遠距離監(jiān)控連接使用，以及針對內部軸承潤滑功能的加油泵。

圖3機械式氣體渦輪流量計結構示意圖

2.2、功能模塊劃分：
  根據渦輪表的結構原理，設計上可從整體出發(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、設計分析：
  從設計原則上，應當結合渦輪表整體的研發(fā)產品要做到:
     、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，相應的零部件加工裝配批量也就會越大，生產效率自然會越高。
     第二、小級別的功能模塊，應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計在口徑中通用，以提高其利用率。    另外，關于傳動比調節(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偏差而檢驗員難于操作調整的問題，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。具體的體現主要在以下幾個方面。
   、在渦輪表系列產品的研發(fā)上，模塊的相對獨立性和設計重用，這有利于研發(fā)團隊成員的分工合作，大大縮短設計研發(fā)的周期，以盡量少的設計，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，模塊化設計很大程度地提升了企業(yè)的渦輪表產品生產加工、物資采購的批量化，提高了產品裝配檢驗和生產管理便利性，降低制造的經營成本。
   第三、渦輪表的結構模塊化，對產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，大大減少了產品的使用成本。

4、結語：
  模塊化設計這一設計概念和設計方法已在各個領域得到廣泛應用，它不僅能幫助企業(yè)解決品種、規(guī)格的多樣化與生產的專業(yè)化之間的矛盾，同時也為企業(yè)具備的先進制造技術、提高設備的利用率創(chuàng)造出良好的條件，實現以不同批量提供顧客滿意度的產品，進而使企業(yè)實現產品多樣化和效益統(tǒng)一。