質量流量計設計與生產研究

尚保園

摘要：在化工、石油、醫藥等生產線中，流量控制是整個流水線高精度、高效率生產的重要組成部分，所以流量計的存在為此提供了量化依據，其中常見的有電磁流量計、超聲波流量計、渦街流量計等等，但是隨著工業水平的提升，對流量精度的要求越來越高，新興的高精度質量流量計開始應用到工業生產中，那就是科里奧利質量流量計，科里奧利質量流量計是一種直接測得介質流體流量的質量流量計，具有精度高、使用壽命長等優點，精度一般可達到0.1～0.2%，那么在設計和生產中如何生產出具有高精度的科里奧利質量流量計是一個難題，本文從設計與生產角度進行研究分析，總結了科里奧利質量流量計設計與生產中的一些要素。

關鍵詞：質量流量計;設計生產;研究

前言：科里奧利質量流量計分為接收介質產生信號的傳感器和解析信號的變送器，傳感器的設計與制造以機械結構居多，在結構設計過程中既有傳統機械結構設計要求又有傳感器本身的特殊要求與常規機械設備的設計有區別。所以在其設計生產中，應該從質量流量計的特性出發，針對其特性進行設計和生產。由于其介質通常為氣體或者液體，所以在設計中應該結合流體力學和其他相關學科方面的知識。傳感器的制作質量是整臺質量流量計計量精度的基礎，良好質量的傳感器來自于科學的設計與高精度的生產制造。本文從質量流量計的設計與制造出發，研究總結了影響質量流量計計量精度的影響因素。

一.設計因素

（一）CAD 建模

隨著計算機在機械設計中的普遍應用，在科里奧利質量流量計的設計中也應該利用計算機輔助設計，對質量流量計的結構進行數字化建模，以減少設計過程中的錯誤，讓結構設計更加的直觀，提高設計效率，讓工程師能夠將更多的時間用在設計上。現在主流的 CAD 軟件有 solid works、Pro-E、UG 等，這些計算輔助設計軟件都可以很好的應用到質量流量計傳感器的設計中來，成為設計工程師的好幫手。CAD 技術可以大大縮短結構設計周期，并對質量流量計的結構進行精確化的設計。

（二）CAE 分析

質量流量計多應用于氣體或者液體介質中，質量流量計工作時介質在流量管內流動，會產生流體力，在常規結構設計中很難了解這些流體對質量流量計工作時的影響，實驗手段又無法直接測得，那么在質量流量計的設計中除了應用 CAD 技術外，應該應用 CAE（計算機輔助分析）對質量流量計工作時介質對其的影響進行仿真分析。最適合的軟件為 CFD 系列軟件，現在主流的 CFD 軟件有 Ansys、fluent 等等，可以很好的將有限元分析應用到流體仿真中，縮短質量流量計的設計研發與實驗時間，減少質量流量計的開發周期，降低設計及實驗成本，提高質量流量計的設計成功率。

（三）結構優化

在質量流量計傳感器的機械結構設計中，很難一次性將結構設計做到最優化狀態，需要結合現場試驗進行同步的設計變更，在質量流量計工程樣機設計完成后，要對其進行試驗驗證，試驗驗證會將一些設計弊端測試出來，根據在測試過程中的數據，進行傳感器結構的變更優化，以達到設計要求，讓質量流量計計量結果更加準確。

二.生產因素

（一）工藝因素

科里奧利質量流量計是一種高精度的流量計量產品，在生產工藝中，應該有更加科學化的工藝文件指導，科學的工藝文件，應該來自于現場生產的第一手數據，工藝人員應該根據這些數據并結合工藝知識，編制對應不同工序的工藝文件，在質量流量計傳感器的生產過程中起到工藝管控和工藝指導的作用，讓質量流量計的生產有量化數據可依據，生產工藝文件的建立會有效減少生產過程中生產人員的人為錯誤，并讓生產變得數據化流程化，讓生產出的質量流量計傳感器質量更高，效率更快，為正臺質量流量計的精度打下基礎。

（二）設備因素

組成質量流量計的最小單元件為零件，整臺質量流量計的質量重要基礎是這些零件的加工精度，在控制零件加工精度的過程中，加工設備是主要因素，因為設備是加工質量流量計組成零件的工作母機，其精度的高低直接影響到質量流量計裝配精度的高低。應該定期對設備的精度、工裝夾具的精度進行周期性管理，以保證其準確有效，對設備操作人員做定期技術培訓與質量宣導，通過以上兩個方法來提高零件加工過程中的精度，保證加工質量。

（三）質量因素

在質量流量計的生產過程中，過程檢驗和產品完成檢驗是把握質量流量計生產質量的重要手段，應該在質量流量計的生產過程中，編制質量卡，對產品的生產過程及質量流量計制作完成后進行質量檢驗，并做好記錄，形成質量檔案，通過總結這些質量數據，從中發現生產過程中的質量薄弱環節，和產品中的設計缺陷，反饋設計人員，進行優化變更，讓設計生產形成有機結合，且質量數據的整理可以對質量問題進行溯源，讓質量問題可以具體到點，讓質量問題責任到人。

（四）標定因素

質量流量計的檢驗標定是評價質量流量計的唯一手段，在標定過程中會受到很多的外界因素影響，其中比較常見的因素有，標定臺精度因素、壓力因素、溫度因素、安裝因素、流速因素、人員因素等等。所以在標定過程中應該從日常的標定數據中總結經驗，盡量用巧妙的方法去規避以上外界因素對科里奧利質量流量計標定的影響。舉例說明，例如壓力因素，在質量流量計的標定過程中，應該讓整條標定線的壓力相同，避免出現較大的壓損情況。又例如在質量流量計的安裝過程中，安裝應該與標定線管道保持同軸，避免角度安裝，對質量流量計的運行穩定會起到積極作用，在標定過程中注意以上干擾因素，標定出的數據才具有客觀化，才可以正確的評價質量流量計的精度。

結語：綜上所述，質量流量計是一種高精度的流量測試設備，其設計和生產的要求較高，在設計和生產過程中有很多影響因素，應該運用科學的、現代化的設計方法進行設計，在生產過程中注意工藝與質量的管控。本文從質量流量計的設計及生產過程中總結了一些影響因素及應對方法，應該以合理的工藝為實現手段，以嚴格的質量要求為保障，從而設計與制造出高精度的質量流量計。

參考文獻：

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