質(zhì)量流量計(jì)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)研究

尚保園

摘要：在化工、石油、醫(yī)藥等生產(chǎn)線中，流量控制是整個(gè)流水線高精度、高效率生產(chǎn)的重要組成部分，所以流量計(jì)的存在為此提供了量化依據(jù)，其中常見(jiàn)的有電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦街流量計(jì)等等，但是隨著工業(yè)水平的提升，對(duì)流量精度的要求越來(lái)越高，新興的高精度質(zhì)量流量計(jì)開(kāi)始應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，那就是科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是一種直接測(cè)得介質(zhì)流體流量的質(zhì)量流量計(jì)，具有精度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，精度一般可達(dá)到0.1～0.2%，那么在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中如何生產(chǎn)出具有高精度的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是一個(gè)難題，本文從設(shè)計(jì)與生產(chǎn)角度進(jìn)行研究分析，總結(jié)了科里奧利質(zhì)量流量計(jì)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中的一些要素。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量流量計(jì);設(shè)計(jì)生產(chǎn);研究

前言：科里奧利質(zhì)量流量計(jì)分為接收介質(zhì)產(chǎn)生信號(hào)的傳感器和解析信號(hào)的變送器，傳感器的設(shè)計(jì)與制造以機(jī)械結(jié)構(gòu)居多，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中既有傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求又有傳感器本身的特殊要求與常規(guī)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)有區(qū)別。所以在其設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，應(yīng)該從質(zhì)量流量計(jì)的特性出發(fā)，針對(duì)其特性進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。由于其介質(zhì)通常為氣體或者液體，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)該結(jié)合流體力學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科方面的知識(shí)。傳感器的制作質(zhì)量是整臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量精度的基礎(chǔ)，良好質(zhì)量的傳感器來(lái)自于科學(xué)的設(shè)計(jì)與高精度的生產(chǎn)制造。本文從質(zhì)量流量計(jì)的設(shè)計(jì)與制造出發(fā)，研究總結(jié)了影響質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量精度的影響因素。

一.設(shè)計(jì)因素

（一）CAD 建模

隨著計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的普遍應(yīng)用，在科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的設(shè)計(jì)中也應(yīng)該利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化建模，以減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤，讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加的直觀，提高設(shè)計(jì)效率，讓工程師能夠?qū)⒏嗟臅r(shí)間用在設(shè)計(jì)上。現(xiàn)在主流的 CAD 軟件有 solid works、Pro-E、UG 等，這些計(jì)算輔助設(shè)計(jì)軟件都可以很好的應(yīng)用到質(zhì)量流量計(jì)傳感器的設(shè)計(jì)中來(lái)，成為設(shè)計(jì)工程師的好幫手。CAD 技術(shù)可以大大縮短結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)周期，并對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確化的設(shè)計(jì)。

（二）CAE 分析

質(zhì)量流量計(jì)多應(yīng)用于氣體或者液體介質(zhì)中，質(zhì)量流量計(jì)工作時(shí)介質(zhì)在流量管內(nèi)流動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生流體力，在常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很難了解這些流體對(duì)質(zhì)量流量計(jì)工作時(shí)的影響，實(shí)驗(yàn)手段又無(wú)法直接測(cè)得，那么在質(zhì)量流量計(jì)的設(shè)計(jì)中除了應(yīng)用 CAD 技術(shù)外，應(yīng)該應(yīng)用 CAE（計(jì)算機(jī)輔助分析）對(duì)質(zhì)量流量計(jì)工作時(shí)介質(zhì)對(duì)其的影響進(jìn)行仿真分析。最適合的軟件為 CFD 系列軟件，現(xiàn)在主流的 CFD 軟件有 Ansys、fluent 等等，可以很好的將有限元分析應(yīng)用到流體仿真中，縮短質(zhì)量流量計(jì)的設(shè)計(jì)研發(fā)與實(shí)驗(yàn)時(shí)間，減少質(zhì)量流量計(jì)的開(kāi)發(fā)周期，降低設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)成本，提高質(zhì)量流量計(jì)的設(shè)計(jì)成功率。

（三）結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在質(zhì)量流量計(jì)傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，很難一次性將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做到最優(yōu)化狀態(tài)，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行同步的設(shè)計(jì)變更，在質(zhì)量流量計(jì)工程樣機(jī)設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)驗(yàn)證會(huì)將一些設(shè)計(jì)弊端測(cè)試出來(lái)，根據(jù)在測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行傳感器結(jié)構(gòu)的變更優(yōu)化，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，讓質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

二.生產(chǎn)因素

（一）工藝因素

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是一種高精度的流量計(jì)量產(chǎn)品，在生產(chǎn)工藝中，應(yīng)該有更加科學(xué)化的工藝文件指導(dǎo)，科學(xué)的工藝文件，應(yīng)該來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，工藝人員應(yīng)該根據(jù)這些數(shù)據(jù)并結(jié)合工藝知識(shí)，編制對(duì)應(yīng)不同工序的工藝文件，在質(zhì)量流量計(jì)傳感器的生產(chǎn)過(guò)程中起到工藝管控和工藝指導(dǎo)的作用，讓質(zhì)量流量計(jì)的生產(chǎn)有量化數(shù)據(jù)可依據(jù)，生產(chǎn)工藝文件的建立會(huì)有效減少生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)人員的人為錯(cuò)誤，并讓生產(chǎn)變得數(shù)據(jù)化流程化，讓生產(chǎn)出的質(zhì)量流量計(jì)傳感器質(zhì)量更高，效率更快，為正臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的精度打下基礎(chǔ)。

（二）設(shè)備因素

組成質(zhì)量流量計(jì)的最小單元件為零件，整臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的質(zhì)量重要基礎(chǔ)是這些零件的加工精度，在控制零件加工精度的過(guò)程中，加工設(shè)備是主要因素，因?yàn)樵O(shè)備是加工質(zhì)量流量計(jì)組成零件的工作母機(jī)，其精度的高低直接影響到質(zhì)量流量計(jì)裝配精度的高低。應(yīng)該定期對(duì)設(shè)備的精度、工裝夾具的精度進(jìn)行周期性管理，以保證其準(zhǔn)確有效，對(duì)設(shè)備操作人員做定期技術(shù)培訓(xùn)與質(zhì)量宣導(dǎo)，通過(guò)以上兩個(gè)方法來(lái)提高零件加工過(guò)程中的精度，保證加工質(zhì)量。

（三）質(zhì)量因素

在質(zhì)量流量計(jì)的生產(chǎn)過(guò)程中，過(guò)程檢驗(yàn)和產(chǎn)品完成檢驗(yàn)是把握質(zhì)量流量計(jì)生產(chǎn)質(zhì)量的重要手段，應(yīng)該在質(zhì)量流量計(jì)的生產(chǎn)過(guò)程中，編制質(zhì)量卡，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程及質(zhì)量流量計(jì)制作完成后進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，并做好記錄，形成質(zhì)量檔案，通過(guò)總結(jié)這些質(zhì)量數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)，和產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)缺陷，反饋設(shè)計(jì)人員，進(jìn)行優(yōu)化變更，讓設(shè)計(jì)生產(chǎn)形成有機(jī)結(jié)合，且質(zhì)量數(shù)據(jù)的整理可以對(duì)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行溯源，讓質(zhì)量問(wèn)題可以具體到點(diǎn)，讓質(zhì)量問(wèn)題責(zé)任到人。

（四）標(biāo)定因素

質(zhì)量流量計(jì)的檢驗(yàn)標(biāo)定是評(píng)價(jià)質(zhì)量流量計(jì)的唯一手段，在標(biāo)定過(guò)程中會(huì)受到很多的外界因素影響，其中比較常見(jiàn)的因素有，標(biāo)定臺(tái)精度因素、壓力因素、溫度因素、安裝因素、流速因素、人員因素等等。所以在標(biāo)定過(guò)程中應(yīng)該從日常的標(biāo)定數(shù)據(jù)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，盡量用巧妙的方法去規(guī)避以上外界因素對(duì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)標(biāo)定的影響。舉例說(shuō)明，例如壓力因素，在質(zhì)量流量計(jì)的標(biāo)定過(guò)程中，應(yīng)該讓整條標(biāo)定線的壓力相同，避免出現(xiàn)較大的壓損情況。又例如在質(zhì)量流量計(jì)的安裝過(guò)程中，安裝應(yīng)該與標(biāo)定線管道保持同軸，避免角度安裝，對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的運(yùn)行穩(wěn)定會(huì)起到積極作用，在標(biāo)定過(guò)程中注意以上干擾因素，標(biāo)定出的數(shù)據(jù)才具有客觀化，才可以正確的評(píng)價(jià)質(zhì)量流量計(jì)的精度。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，質(zhì)量流量計(jì)是一種高精度的流量測(cè)試設(shè)備，其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的要求較高，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中有很多影響因素，應(yīng)該運(yùn)用科學(xué)的、現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)過(guò)程中注意工藝與質(zhì)量的管控。本文從質(zhì)量流量計(jì)的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過(guò)程中總結(jié)了一些影響因素及應(yīng)對(duì)方法，應(yīng)該以合理的工藝為實(shí)現(xiàn)手段，以嚴(yán)格的質(zhì)量要求為保障，從而設(shè)計(jì)與制造出高精度的質(zhì)量流量計(jì)。

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