容積式流量計介紹

容積式流量計

容積式流量計出現(xiàn)已有一百多年，開始主要用于測量水流量，最初的流量計是一種排水泵或水壓機，后來發(fā)展成為流量計。到20世紀(jì)30年代后期，廣泛用于油品計量。目前廣泛用于石油類流體(如原油、汽油、柴油、液化石油氣等)、飲料流體(如酒類、食用油等)、氣體(如空氣、低壓天然氣及煤氣等)、以及水的計量。使用極為普遍，用量甚大。
容積式流量計是利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分隔成單位體積并進(jìn)行累加計量出總體積而實現(xiàn)流體計量。由于流量計是一種無時基的儀表(測量時間間隔是任意選取的)，因此一般不用它來測量瞬時流星，而是常用來計量累積流量(又稱總量)。流量計的準(zhǔn)確度較高，可達(dá)到0.5級或0.1級，甚至更高。流量計一般不受流動狀態(tài)的影響，不受雷諾數(shù)大小的限制。容積式流量計除臟污介質(zhì)和特別粘稠(運動粘度ν≥8×10-3m2／s)的流體外，可用于各種液體和氣體的計量。流量計的工作壓力可高達(dá)10 MPa，測液體時工作溫度可至300 ℃，測氣體時可至120℃。目前流量計產(chǎn)品的計量口徑為l0～500mm，液體的流量范圍達(dá)(0.4～3 000)m3／h。流量計典型的流量范圍度(即量程比)為10：1。流量計量的準(zhǔn)確度范圍為0.1％～2.5％。目前已廣泛地使用容積式流量計作為強制檢定的工作計量器具，如用于計量原油、汽油、柴油、煤油以及工業(yè)煤氣或家用煤氣等。采用特殊材料制造的流量計，可用于計量清潔水和各種工業(yè)液體。多數(shù)為用于貿(mào)易結(jié)算方面的計量器具。因此流量計必須按國家的計量法律法規(guī)進(jìn)行強制檢定和管理。
  容積式流量計的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)其測量元件的結(jié)構(gòu)特點，主要有橢圓齒輪流量計、腰輪(羅茨)流量計、刮板流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、往復(fù)活塞流量計、圓盤流量計、皮膜式氣體流量計及濕式(又叫轉(zhuǎn)筒式或鼓輪式)氣體流量計等。由容積流量計與輔助設(shè)備、附加設(shè)備可以組成多種測量系統(tǒng)，廣泛用于流體流量測量。
  容積式流量計一般由三種基本組件構(gòu)成：外殼(包括度盤)；內(nèi)部測量元件；計數(shù)器及其驅(qū)動齒輪機構(gòu)。由外殼、內(nèi)部測量元件和計數(shù)輸出的高速輸出軸組成容積式流量傳感器。
  外殼帶有入口和出口接頭，外殼又分單殼體或雙殼體兩種結(jié)構(gòu)。單殼體結(jié)構(gòu)的外殼既用作壓力室，又作為測量元件的外側(cè)壁，即測量室；而在雙殼體構(gòu)造中，外殼只作為壓力室。雙殼體構(gòu)造的優(yōu)點是：

(1)管道應(yīng)力不會傳給測量元件；

(2)測量元件易于拆卸，便于維修和沖洗管道；

(3)通過測量元件壁產(chǎn)生的差壓最小，因此消除了因系統(tǒng)壓力變化引起的測量元件尺寸變化。單殼體構(gòu)造較簡單，成本較低。
  常見的容積式流量計都具有計數(shù)器驅(qū)動齒輪機構(gòu)，以用于接收測量元件發(fā)出的訊號(例如轉(zhuǎn)動部件的旋轉(zhuǎn)動作或活塞的位移動作等)，并把它傳到指示機構(gòu)，以指示出流量值。
  容積式流量測量足是采用固定的小容積，來反復(fù)計量通過流量計的流體體積，所以，在容積式流量計內(nèi)部必須具有構(gòu)成一個標(biāo)準(zhǔn)體積的空間，通常稱其為容積式流量計的“計量空間”或“計量室”。這個空間由儀表殼的內(nèi)壁和流量計轉(zhuǎn)動部件一起構(gòu)成。
  容積式流量計的工作原理為：流體通過流量計，就會在流量計進(jìn)出口之間產(chǎn)牛一定的壓差。流量計的轉(zhuǎn)動部件(簡稱轉(zhuǎn)子)在這個壓力差作用下將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排向出口。在這個過程中，流體一次次地充滿流量計的“計量空間”，然后又不斷地被送往山口。在給定流量計條件下，該計量空間的體積是確定的，只要測得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動次數(shù)，就可以得到通過流量計的流體體積的累積值。
  設(shè)流量計計量空間體積為v(m3)，一定叫間內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動次數(shù)為N，則在該時間內(nèi)流過的流體體積(V)為

V=Nv                  （1）

    再設(shè)儀表的齒輪比常數(shù)(a)，a的值由傳遞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的齒輪組的齒輪比和儀表指針轉(zhuǎn)動周的刻度值所確定。若儀表指示值為，它與轉(zhuǎn)于轉(zhuǎn)動次數(shù)N的關(guān)系為

I=aN
（2）

由式（1）和式（2）可得在一定時間內(nèi)通過儀表的流體體積與儀表指示值的關(guān)系
V= υI/α（3）