容積式流量計是一種廣泛應用的流量儀表。簡單介紹容積式流量計的結構與分類,對容積式流量計的誤差特性進行初步探討,對使用中需要注意的問題進行歸納總結,提出幾點建議。
0.引言
容積式流量計的出現已有一個多世紀了,開始時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,后來發展成為流量計。到 20 世紀 30 年代后期,被廣泛用于油品測量,目前在我國還廣泛用于石油類產品的計量,使用極為普通,用量甚大。
1.容積式流量計的基本結構及分類
容積式流量計是利用機械測量元件把流體連續不斷地分隔成單位體積并進行累加計量出總體積而實現流體計量。它與日常生活中用容器來計量液體體積的方式有點類似,所不同的是在工業應用時,需要在管道中連續地測量流體體積。它的工作過程是: 流體不斷地充滿具有一定容積的某“計量空間”,然后再連續地將這部分流體送到出口流出。在一次測量中,將這些“計量空間”被流體充滿的次數不斷累加,乘以“計量空間”的體積,就可以得到通過流量計的流量總量。
容積式流量計品種繁多,結構形式變化多種多樣,根據其測量元件的結構特點,主要有橢圓齒輪流量計、腰輪( 羅茨) 流量計、刮板流量計、旋轉活塞式流量計、往復活塞式流量計、圓盤流量計等許多種。
2.容積式流量計的誤差特性
對于任何一個流量測量值來說,必須包括兩部分內容: 一是流量測量值本身; 二是它的誤差允許范圍,否則是不完整的。所以,對于任何一種流量計,都必須了解它的誤差特性。所謂誤差特性,就是流量計的誤差值與流量測量值之間的關系。討論誤差特性,就是討論和研究測量誤差值隨流量測量值變化而變化的趨勢。
設流量計計量空間體積為 V0 ( m3 ) ,一定時間內轉子轉動次數為 N,則在該時間內流過的流體體積 V( m3 ) 為


由式( 5) 可見,容積式流量計的誤差特性僅與流量計內部的計量空間體積 V0 、儀表齒輪比常數 a 有關。也就是說,從測量原理的角度來說,容積式流量計的測量誤差僅與流量計的幾何結構有關,而與流體性質和流量值無關,我們把這個誤差特性稱為容積式流量計的理想誤差特性。
然而,當我們對容積式流量計進行標定,畫出實際誤差特性曲線。在小流量時,誤差值急劇地向負方向傾斜; 隨著流量增大,誤差值逐漸由負方向向正方向移動,并穩定在某一定位上,誤差曲線平行于橫軸。流量繼續增加,誤差值又向負方向偏移。實際誤差特性曲線所以呈現這種變化趨勢,是因為容積式流量計中存在著不可避免的漏流現象。所謂漏流,就是流體通過轉動件與外殼之間的間隙直接從入口流向出口,沒有被計量。
3.容積式流量計使用中的注意事項
容積式流量計是一種準確度較高的流量計,但使用不當不會得到理想的結果,只有及時維護,才能使流量計正常運行。正確使用與及時維護流量計,是流量計操作人員應當堅守的職責。
新設計選型的或重新安裝的流量計計量系統,經安裝檢查無誤之后,應進行試運行工作。試運行工作按下述程序進行:首先關閉流量計前后閥門,對水平安裝的計量系統緩慢打開旁通管路閥門( 對垂直安裝的系統,則打開主管線閥門) ,使流體從旁路管道流過,以沖洗管道中殘留的雜物并使流量計進出口壓力平衡。若無旁路管道,則可用短管替代流量計使流體通過,待管道沖洗干凈后,取下短管而換回流量計。按照流量計說明書中規定進行使用即可。
計量系統投入正常運行后,操作人員要注意以下幾個方面。
1) 排盡氣體: 通常實液掃線后,管道內還殘留較多空氣,隨著加壓運行,空氣以較高流速流過容積式流量計,活動測量元件可能過速運轉,損傷軸和軸承。因此開始時,要緩慢增加流量,使空氣漸漸外逸。
2) 旁路管切換順序: 液流從旁路管轉入儀表時,啟閉要緩慢,特別在高溫、高壓管線上更應注意。啟用時第1步,徐徐開 啟A閥,液體先在旁路管流動一段時間;第2步,徐徐開啟B 閥;第3步,徐徐開啟C閥;第4步,徐徐關閉A閥。關閉時按 上述逆順序動作操作。
3)啟動后通過最低位指針或字輪和秒表,確認未達過度流 動,最佳流量應控制在70% ~ 80%最大流量,以保證儀表使用 壽命。
4)檢查過濾器:新線啟動過濾器網最易被打破,試運行后 要及時檢查網是否完好。同時,過濾網清潔無污物時記錄下常 用流量下的壓力損失這兩個參數,今后不必卸下檢查網堵塞狀 況,即以壓力損失增加程度判斷是否要清洗。
5)測量高黏度液體:用于高黏度液體,一般均加熱后使之 流動。當儀表停用后,其內部液體冷卻而變稠,再啟用時必須 先加熱,待液體黏度降低后才讓液體流過儀表,否則會咬住活動測量元件,致使儀表損壞。
6)避免急劇流量變化:使用容積式流量計時,應注意不能 有急劇的流量變化(如使用快開閥)。因容積式流量計的慣性 作用,急劇流量變化將產生較大附加慣性力,使轉子損壞。
7)在用蒸汽沖洗管道時,禁止蒸汽通過容積式流量計。
4.結語
容積式流量計是一種較為經典的流量計,在工業動態計量 中依然在大量使用。只有了解容積式流量計的誤差特性,做好 使用和日常維護工作,才能保證發揮該類儀表的優勢,更好地 服務于生產。