容积式流量计介绍

容积式流量计

容积式流量计出现已有一百多年，开始主要用于测量水流量，最初的流量计是一种排水泵或水压机，后来发展成为流量计。到20世纪30年代后期，广泛用于油品计量。目前广泛用于石油类流体(如原油、汽油、柴油、液化石油气等)、饮料流体(如酒类、食用油等)、气体(如空气、低压天然气及煤气等)、以及水的计量。使用极为普遍，用量甚大。
容积式流量计是利用机械测量元件把流体连续不断地分隔成单位体积并进行累加计量出总体积而实现流体计量。由于流量计是一种无时基的仪表(测量时间间隔是任意选取的)，因此一般不用它来测量瞬时流星，而是常用来计量累积流量(又称总量)。流量计的准确度较高，可达到0.5级或0.1级，甚至更高。流量计一般不受流动状态的影响，不受雷诺数大小的限制。容积式流量计除脏污介质和特别粘稠(运动粘度ν≥8×10-3m2／s)的流体外，可用于各种液体和气体的计量。流量计的工作压力可高达10 MPa，测液体时工作温度可至300 ℃，测气体时可至120℃。目前流量计产品的计量口径为l0～500mm，液体的流量范围达(0.4～3 000)m3／h。流量计典型的流量范围度(即量程比)为10：1。流量计量的准确度范围为0.1％～2.5％。目前已广泛地使用容积式流量计作为强制检定的工作计量器具，如用于计量原油、汽油、柴油、煤油以及工业煤气或家用煤气等。采用特殊材料制造的流量计，可用于计量清洁水和各种工业液体。多数为用于贸易结算方面的计量器具。因此流量计必须按国家的计量法律法规进行强制检定和管理。
  容积式流量计的结构形式很多，根据其测量元件的结构特点，主要有椭圆齿轮流量计、腰轮(罗茨)流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、皮膜式气体流量计及湿式(又叫转筒式或鼓轮式)气体流量计等。由容积流量计与辅助设备、附加设备可以组成多种测量系统，广泛用于流体流量测量。
  容积式流量计一般由三种基本组件构成：外壳(包括度盘)；内部测量元件；计数器及其驱动齿轮机构。由外壳、内部测量元件和计数输出的高速输出轴组成容积式流量传感器。
  外壳带有入口和出口接头，外壳又分单壳体或双壳体两种结构。单壳体结构的外壳既用作压力室，又作为测量元件的外侧壁，即测量室；而在双壳体构造中，外壳只作为压力室。双壳体构造的优点是：

(1)管道应力不会传给测量元件；

(2)测量元件易于拆卸，便于维修和冲洗管道；

(3)通过测量元件壁产生的差压最小，因此消除了因系统压力变化引起的测量元件尺寸变化。单壳体构造较简单，成本较低。
  常见的容积式流量计都具有计数器驱动齿轮机构，以用于接收测量元件发出的讯号(例如转动部件的旋转动作或活塞的位移动作等)，并把它传到指示机构，以指示出流量值。
  容积式流量测量足是采用固定的小容积，来反复计量通过流量计的流体体积，所以，在容积式流量计内部必须具有构成一个标准体积的空间，通常称其为容积式流量计的“计量空间”或“计量室”。这个空间由仪表壳的内壁和流量计转动部件一起构成。
  容积式流量计的工作原理为：流体通过流量计，就会在流量计进出口之间产牛一定的压差。流量计的转动部件(简称转子)在这个压力差作用下将产生旋转，并将流体由入口排向出口。在这个过程中，流体一次次地充满流量计的“计量空间”，然后又不断地被送往山口。在给定流量计条件下，该计量空间的体积是确定的，只要测得转子的转动次数，就可以得到通过流量计的流体体积的累积值。
  设流量计计量空间体积为v(m3)，一定叫间内转子转动次数为N，则在该时间内流过的流体体积(V)为

V=Nv                  （1）

    再设仪表的齿轮比常数(a)，a的值由传递转子转动的齿轮组的齿轮比和仪表指针转动周的刻度值所确定。若仪表指示值为，它与转于转动次数N的关系为

I=aN
（2）

由式（1）和式（2）可得在一定时间内通过仪表的流体体积与仪表指示值的关系
V= υI/α（3）