质量流量计设计与生产研究

尚保园

摘要：在化工、石油、医药等生产线中，流量控制是整个流水线高精度、高效率生产的重要组成部分，所以流量计的存在为此提供了量化依据，其中常见的有电磁流量计、超聲波流量计、涡街流量计等等，但是随着工业水平的提升，对流量精度的要求越来越高，新兴的高精度质量流量计开始应用到工业生产中，那就是科里奥利质量流量计，科里奥利质量流量计是一种直接测得介质流体流量的质量流量计，具有精度高、使用寿命长等优点，精度一般可达到0.1～0.2%，那么在设计和生产中如何生产出具有高精度的科里奥利质量流量计是一个难题，本文从设计与生产角度进行研究分析，总结了科里奥利质量流量计设计与生产中的一些要素。

关键词：质量流量计;设计生产;研究

前言：科里奥利质量流量计分为接收介质产生信号的传感器和解析信号的变送器，传感器的设计与制造以机械结构居多，在结构设计过程中既有传统机械结构设计要求又有传感器本身的特殊要求与常规机械设备的设计有区别。所以在其设计生产中，应该从质量流量计的特性出发，针对其特性进行设计和生产。由于其介质通常为气体或者液体，所以在设计中应该结合流体力学和其他相关学科方面的知识。传感器的制作质量是整台质量流量计计量精度的基础，良好质量的传感器来自于科学的设计与高精度的生产制造。本文从质量流量计的设计与制造出发，研究总结了影响质量流量计计量精度的影响因素。

一.设计因素

（一）CAD 建模

随着计算机在机械设计中的普遍应用，在科里奥利质量流量计的设计中也应该利用计算机辅助设计，对质量流量计的结构进行数字化建模，以减少设计过程中的错误，让结构设计更加的直观，提高设计效率，让工程师能够将更多的时间用在设计上。现在主流的 CAD 软件有 solid works、Pro-E、UG 等，这些计算辅助设计软件都可以很好的应用到质量流量计传感器的设计中来，成为设计工程师的好帮手。CAD 技术可以大大缩短结构设计周期，并对质量流量计的结构进行精确化的设计。

（二）CAE 分析

质量流量计多应用于气体或者液体介质中，质量流量计工作时介质在流量管内流动，会产生流体力，在常规结构设计中很难了解这些流体对质量流量计工作时的影响，实验手段又无法直接测得，那么在质量流量计的设计中除了应用 CAD 技术外，应该应用 CAE（计算机辅助分析）对质量流量计工作时介质对其的影响进行仿真分析。最适合的软件为 CFD 系列软件，现在主流的 CFD 软件有 Ansys、fluent 等等，可以很好的将有限元分析应用到流体仿真中，缩短质量流量计的设计研发与实验时间，减少质量流量计的开发周期，降低设计及实验成本，提高质量流量计的设计成功率。

（三）结构优化

在质量流量计传感器的机械结构设计中，很难一次性将结构设计做到最优化状态，需要结合现场试验进行同步的设计变更，在质量流量计工程样机设计完成后，要对其进行试验验证，试验验证会将一些设计弊端测试出来，根据在测试过程中的数据，进行传感器结构的变更优化，以达到设计要求，让质量流量计计量结果更加准确。

二.生产因素

（一）工艺因素

科里奥利质量流量计是一种高精度的流量计量产品，在生产工艺中，应该有更加科学化的工艺文件指导，科学的工艺文件，应该来自于现场生产的第一手数据，工艺人员应该根据这些数据并结合工艺知识，编制对应不同工序的工艺文件，在质量流量计传感器的生产过程中起到工艺管控和工艺指导的作用，让质量流量计的生产有量化数据可依据，生产工艺文件的建立会有效减少生产过程中生产人员的人为错误，并让生产变得数据化流程化，让生产出的质量流量计传感器质量更高，效率更快，为正台质量流量计的精度打下基础。

（二）设备因素

组成质量流量计的最小单元件为零件，整台质量流量计的质量重要基础是这些零件的加工精度，在控制零件加工精度的过程中，加工设备是主要因素，因为设备是加工质量流量计组成零件的工作母机，其精度的高低直接影响到质量流量计装配精度的高低。应该定期对设备的精度、工装夹具的精度进行周期性管理，以保证其准确有效，对设备操作人员做定期技术培训与质量宣导，通过以上两个方法来提高零件加工过程中的精度，保证加工质量。

（三）质量因素

在质量流量计的生产过程中，过程检验和产品完成检验是把握质量流量计生产质量的重要手段，应该在质量流量计的生产过程中，编制质量卡，对产品的生产过程及质量流量计制作完成后进行质量检验，并做好记录，形成质量档案，通过总结这些质量数据，从中发现生产过程中的质量薄弱环节，和产品中的设计缺陷，反馈设计人员，进行优化变更，让设计生产形成有机结合，且质量数据的整理可以对质量问题进行溯源，让质量问题可以具体到点，让质量问题责任到人。

（四）标定因素

质量流量计的检验标定是评价质量流量计的唯一手段，在标定过程中会受到很多的外界因素影响，其中比较常见的因素有，标定台精度因素、压力因素、温度因素、安装因素、流速因素、人员因素等等。所以在标定过程中应该从日常的标定数据中总结经验，尽量用巧妙的方法去规避以上外界因素对科里奥利质量流量计标定的影响。举例说明，例如压力因素，在质量流量计的标定过程中，应该让整条标定线的压力相同，避免出现较大的压损情况。又例如在质量流量计的安装过程中，安装应该与标定线管道保持同轴，避免角度安装，对质量流量计的运行稳定会起到积极作用，在标定过程中注意以上干扰因素，标定出的数据才具有客观化，才可以正确的评价质量流量计的精度。

结语：综上所述，质量流量计是一种高精度的流量测试设备，其设计和生产的要求较高，在设计和生产过程中有很多影响因素，应该运用科学的、现代化的设计方法进行设计，在生产过程中注意工艺与质量的管控。本文从质量流量计的设计及生产过程中总结了一些影响因素及应对方法，应该以合理的工艺为实现手段，以严格的质量要求为保障，从而设计与制造出高精度的质量流量计。

参考文献：

[1]    曹丽.娜田晓霞三维CAD 技术在机械设计中的研究装备制造技术2014（6）

[2]    刘磊关于机械制造的生产过程及加工工艺研究分析（J）山东工业技术2015，9：27