一、容積式流量計(jì)的種類：

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容積式流量計(jì)是一種測(cè)量精度*高的流量測(cè)量?jī)x表，在很多的需要***計(jì)量的場(chǎng)所都發(fā)揮著重要的作用，容積式流量計(jì)又稱排量流量計(jì)（positive displacement flowmeter），簡(jiǎn)稱PD流量計(jì)或PDF，其測(cè)量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它類型的流量?jī)x表。其工作原量是利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流量體積總量。PD流量計(jì)一般不具有時(shí)間基準(zhǔn)，為得到瞬時(shí)流量值需要另外附加測(cè)量時(shí)間的裝置。定排量測(cè)量方法可追溯到18世紀(jì)，20世紀(jì)30年代進(jìn)入普遍商業(yè)應(yīng)用。
 
容積式流量（PDF流量計(jì)）目前絕大多數(shù)產(chǎn)品都用柴油、汽油、機(jī)油等價(jià)值較高的液體介質(zhì)的計(jì)量，PDF品種繁多，結(jié)構(gòu)形式亦多種多樣，但其主要部件組成大同小異，市面上的容積式流量計(jì)的品種主要有這么幾類：
 
?圓齒輪流量計(jì)


螺旋雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)（亦被簡(jiǎn)稱為雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)）


 
PDF從原理上講是一臺(tái)從流體中吸收少量能量的水力發(fā)動(dòng)機(jī)，這個(gè)能量用來(lái)克服流量檢測(cè)元件和附件轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力，同時(shí)在儀表流入與流出兩端形成壓力降。
 
現(xiàn)以典型的PDF（橢圓齒輪流量計(jì)）的工作原理作說(shuō)明：兩個(gè)橢圓齒輪具有相互滾動(dòng)進(jìn)行接觸旋轉(zhuǎn)的特殊形狀。P1和p2分別表示入口壓力和出口壓力，顯然p1>p2，圖1（a）下方齒輪在兩側(cè)壓力差的作用下，產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，為主動(dòng)輪；上方齒輪因兩側(cè)壓力相等，不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，是從動(dòng)輪，由下方齒輪帶動(dòng)，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。在圖1(b)位置時(shí)，兩個(gè)齒輪均在差壓作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。選裝到圖1(c)位置時(shí)，上方齒輪變?yōu)橹鲃?dòng)輪，下方齒輪則成為從動(dòng)輪，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到與圖1(a)相同位置，完成一個(gè)循環(huán)。一次循環(huán)動(dòng)作排出四個(gè)由齒輪與殼壁間圍成的新月形空腔的流體體積，該體積稱作流量計(jì)的"循環(huán)體積"。
 
設(shè)流量計(jì)"循環(huán)體積"為υ，一定時(shí)間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)為N，則在該時(shí)間內(nèi)流過(guò)流量計(jì)的流體體積為V，
 
則 V＝Nυ （1）
 
橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)磁性密封聯(lián)軸器及傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)傳遞給計(jì)數(shù)器直接指示出流經(jīng)流量計(jì)的總量。若附加發(fā)信裝置后，再配以電顯示儀表可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳只是瞬時(shí)流量或累積流量。
 
雖然有許多分割方法形成各種形式的PDF，但大部分都有相似的基本特征。PDF產(chǎn)生誤差的主要原因是分割單個(gè)流體體積的活動(dòng)測(cè)量件和靜止測(cè)量室之間的縫隙泄漏量所形成。產(chǎn)生泄漏的原因之一是為克服活動(dòng)件摩阻力；之二是受儀表水力學(xué)阻力形成壓力降的作用。
 
二、容積式流量計(jì)的應(yīng)用概況

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 PDF由于具有***的計(jì)量特性，在石油、化工、涂料、醫(yī)藥、食品以及能源等工業(yè)部門計(jì)量昂貴介質(zhì)的總量或流量。在這些流程工業(yè)中進(jìn)藥液注入、抽出或混合配比控制，化學(xué)液中觸媒、硬化劑、聚合防止劑等添加劑的定量注入，向食品流體和化妝品添加香料，涂裝線涂料的定量供給等。 PDF***大用途是石油制品等的儲(chǔ)運(yùn)交接和分發(fā)等計(jì)量，這些應(yīng)用領(lǐng)域可作為財(cái)務(wù)核算的依據(jù)或作為納稅和買賣雙方執(zhí)行合同的法定計(jì)量。
 
具有高精度、長(zhǎng)期性能保持性和良好重復(fù)性的高品質(zhì)PDF，在比較法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中用作標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)（又稱校準(zhǔn)用流量計(jì)，reference flowmeter或master flowmeter）作流量量值傳遞。
PDF相對(duì)龐大笨重，尤其是大流量、大口徑儀表，逐漸被渦輪式、電磁式、渦街式和科里奧利質(zhì)量式替代一部分。然而其優(yōu)良的重復(fù)性和精度長(zhǎng)期保持性等性能優(yōu)勢(shì)，仍能保持著許多應(yīng)用領(lǐng)域，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)不會(huì)全被其它儀表所替代。PDF在國(guó)外還**應(yīng)用于液化石油氣，在我國(guó)則尚處于起動(dòng)初始階段。
 
三、容積式流量計(jì)選用考慮因素

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根據(jù)PDF的特點(diǎn)，應(yīng)著重考慮以下因素。
1） 使用目的是流程控制／工程管理還是儲(chǔ)運(yùn)交接／財(cái)貿(mào)核算？
2） 操作是連續(xù)測(cè)量還是間歇測(cè)量？使用的***高流量、常用流量、***小流量各位多少？
3） ***高、常用、***小工作溫度和壓力，允許的壓損各位多少？
4） 被測(cè)介質(zhì)的種類和特點(diǎn)，包括粘度、腐蝕性、夾帶物的量和粒度尺寸。
5） 對(duì)流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)方法，離線校準(zhǔn)還是現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)？
6） 管線泵送種類，能力，有無(wú)脈動(dòng)？
7） 安裝場(chǎng)所可用空間情況。
  
四、容積式流量計(jì)流量范圍、范圍度、***度、重復(fù)性

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各制造廠通常按被測(cè)介質(zhì)種類（主要區(qū)別是粘度）、使用特點(diǎn)（連續(xù)使用或間歇使用）及測(cè)量精度規(guī)定流量范圍。為了保持儀表良好的性能和較長(zhǎng)的使用壽命，連續(xù)使用時(shí)的***大流量建議選在儀表***高（上限）流量的80％為宜。若制造廠未按介質(zhì)類別和使用特點(diǎn)明確規(guī)定適宜的流量范圍，則可參照下述原則選定：以用于中等粘度、有潤(rùn)滑性油品的儀表上限流量為100％，用于無(wú)潤(rùn)滑性低粘度液體（如汽油、液化石油氣）時(shí)上限流量降為70％-80％，用于100℃左右水時(shí)則為40％-60％，高粘度液體為75％-85％；間歇使用時(shí)的***大流量可為上限流量的100％；連續(xù)使用時(shí)的***大流量、中等粘度液體為上限流量的80％，低粘度液體為50％-60％，高粘度液體亦為50％～60％。
 
大部分結(jié)構(gòu)型號(hào)的液體儀表基本誤差為±0.5％R;較高精度儀表的基本誤差為±(0.1~0.2)%R,橢圓齒輪式等，個(gè)別制造廠聲稱可達(dá)到±0.05％R（如Dresser Wayne公司的刮板式）；較低精度儀表的基本誤差為±（1～1.5）％R（如彈性刮板式）。氣體儀表的精度略低些，大部分結(jié)構(gòu)型號(hào)為±（1～1.5）％R（如腰輪式、CVM式），較高者為±0.5％R（如轉(zhuǎn)同式），較低者為±（2～2.5）％R。
 
重復(fù)性誤差一般為基本誤差的1／5～1／2。
 
在全部流量?jī)x表中PDF是精度***高的一類。制造廠所列規(guī)范書中的是在實(shí)驗(yàn)室參比條件下校驗(yàn)所得的基本誤差。實(shí)際使用現(xiàn)場(chǎng)條件往往偏離參比條件，必然帶來(lái)附加誤差。實(shí)際誤差應(yīng)是基本誤差和附加誤差的合成。在選型及使用中要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題采取措施，以保持良好的測(cè)量精度。
 
流量范圍度在（5：1）～（100：1）之間，大部分（10：1）～（20：1）。同一臺(tái)儀表額定較高精度等級(jí)時(shí)所得范圍度較低，欲得較大范圍度則要降低精度等級(jí)，例如各類轉(zhuǎn)子式液體儀表范圍度為5：1時(shí)，基本誤差為±0.2％R;范圍度為10：1時(shí)，則降為±0.5％R。
6.5 壓力損失
 
PDF要靠流體能量推動(dòng)測(cè)量元件，因此帶來(lái)相當(dāng)高的壓力損失。PDF的壓力損失要比同樣口徑和流量的渦輪式或其它又阻礙流量計(jì)大。液體用儀表在***大流量時(shí)粘度為1～5mPa.s,液體的壓力損失在20～100kPa之間；低氣壓用儀表，腰輪式為200～500Pa，膜式為130～400Pa。
要正確選擇儀表勿使其達(dá)到不能接受的壓力損失，尤其在測(cè)量高蒸氣壓的液體，過(guò)度的壓降會(huì)導(dǎo)致氣蝕。若氣蝕持續(xù)存在會(huì)損壞元件，某些允許短時(shí)超流到測(cè)量上限120％的儀表更應(yīng)注意這一問(wèn)題。
 
五、容積式流量計(jì)使用時(shí)需要考慮的因素：

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1.流體腐蝕性
流體腐蝕性是確定儀表材質(zhì)的主要因素。對(duì)于各種石油制品，采用鑄鋼鑄鐵制造；對(duì)于腐蝕性輕微的化學(xué)液體以及冷溫水，用銅合金制造；對(duì)于純水、高溫水、原油、瀝青、高溫液體、化學(xué)液體、食品或食品原料，用不銹鋼制造。PDF的耐蝕性不是強(qiáng)項(xiàng)。食品和生物制藥業(yè)由于衛(wèi)生要求，流量計(jì)需經(jīng)常清洗消毒滅菌，與流體接觸的零件必須用不銹鋼及其它符合衛(wèi)生要求的材料制成，結(jié)構(gòu)上要易于拆卸，無(wú)潴液部位等。橢圓齒輪式、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)等在我國(guó)已有食品專用產(chǎn)品投放市場(chǎng)。
 
2. 液體粘度對(duì)儀表性能影響
各種氣體的粘度相接近，變化不大，對(duì)儀表性能可以說(shuō)沒(méi)有影響；若液體粘度相差較多，則對(duì)儀表性能帶來(lái)一定影響。有些PDF為適應(yīng)粘度高達(dá)500mPa.s的液體，生產(chǎn)具有較大間隙等設(shè)計(jì)措施的專用品種，PDF在流量?jī)x表中具有交多應(yīng)用于高粘度液體的經(jīng)驗(yàn)。PDF雖然受一些液體粘度影響，但與差壓式、浮子式、渦輪式等流量計(jì)相比，影響量要小得多。粘度對(duì)PDF性能有三個(gè)方面影響，即測(cè)量誤差、壓力損失和流量范圍。
（1） 測(cè)量誤差影響
PDF有一個(gè)與許多其它流量計(jì)流量受粘度增加而測(cè)量誤差增加的不同特性，因粘度增加間隙泄漏量減少而改善性能。
（2） 壓力損失影響
若液體粘度增加，PDF的壓力損失隨著增加。壓力損失Δp與流量q之間的關(guān)系式可用Δp＝kqn表示（其中k為系數(shù)，n為指數(shù)）。粘度在0.005Pa.s（＝5mPa.s）以下時(shí)n=2；在0.5Pa.s（＝500mPa.s）以上n=1；在二者之間n=1.9～1.1。
活動(dòng)測(cè)量元件用于高粘度液體時(shí)負(fù)荷增加，壓力損失增加。高粘度專用儀表通常采用增加間隙的辦法，有增加到0.5mm者。橢圓齒輪流量計(jì)為減少液體在齒隙間擠壓負(fù)荷，還在齒輪上開(kāi)若干溝槽卸荷（≥150mPa.s時(shí)），大于500mPa.s時(shí)，則采用欠齒的橢圓齒輪。
（3） 流量范圍影響 壓力損失因粘度增加而增加，對(duì)于使用壓力損失有限制的場(chǎng)所，則必須降低流量上限值，即縮小流量范圍。流量下限隨著粘度增加而下降，是擴(kuò)大了流量范圍；作為一個(gè)粗略估計(jì)，粘度增加10倍，流量下限值降到原值的1／10～1／3。
 
3. 壓力與溫度
有儀表均規(guī)定了工作溫度范圍和***大工作壓力。***大工作壓力是指常溫和沖擊壓力下承受的壓力。當(dāng)用于較高溫度時(shí)必須降低***大工作壓力等級(jí)，有些產(chǎn)品使用說(shuō)明書對(duì)此未作說(shuō)明。急劇關(guān)閉或急劇開(kāi)啟閥門會(huì)產(chǎn)生水錘效應(yīng)等沖壓力，沖擊壓力可能超過(guò)工作壓力，沖擊壓力還有可能引起許家讀數(shù)，必要時(shí)裝緩沖罐減少這類缺陷影響。
溫度影響儀表受壓強(qiáng)度外，還因儀表測(cè)量元件受熱膨脹改變測(cè)量室和間隙尺寸，影響測(cè)量精度，間隙減小甚至使運(yùn)動(dòng)件卡住。因此用于較高溫度時(shí)要預(yù)留特殊尺寸間隙來(lái)補(bǔ)償，特別是不同材料組合使用時(shí)更要注意熱脹系數(shù)的差異。溫度變化還會(huì)改變液體粘度而引起流量示值變化。溫度引起的測(cè)量元件尺寸變動(dòng)改變測(cè)量室腔體積，例如橢圓齒輪流量計(jì)計(jì)量室和齒輪均為鑄鐵時(shí)，測(cè)量值變化+0.33%10℃；計(jì)量室為鑄鐵，齒輪為鑄鋁時(shí)則為+0.14%10℃。亦有采用自動(dòng)溫度補(bǔ)償把計(jì)量室體積變化修正到一個(gè)認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度(如20℃)，例如用一個(gè)輸出傳動(dòng)比可作調(diào)整的裝置來(lái)修正。
 
高溫流體進(jìn)入冷的流量計(jì)，在未達(dá)到熱平衡前就啟動(dòng)，可能因間隙大而增加測(cè)量誤差；溫度超過(guò)規(guī)定值則運(yùn)動(dòng)測(cè)量元件可能被卡住。因此使用前要有適合的預(yù)熱時(shí)間，并觀察是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
 
4. 壓縮性
通常液體的壓縮性可勿略不計(jì)，然而在高精度測(cè)量油品時(shí)則不應(yīng)忽視。API標(biāo)準(zhǔn)1101所列油品壓縮系數(shù)在(5～20)×10-4/Mpa之間，例如重油壓力從0.5Mpa升高到6Mpa時(shí)體積壓縮0.45%。液化石油氣的壓縮性更大。
氣體有很大的壓縮性，在低壓下其體積縮小與壓力增高成比率關(guān)系，大部分PDF應(yīng)用于低壓狀態(tài)，可直接換算，但在高壓條件下體積縮小與壓力增高不成比例，變化率減小，則應(yīng)考慮使用氣體的壓縮系數(shù)。
 
5. 安裝場(chǎng)所
流量計(jì)安裝應(yīng)選擇合適的場(chǎng)所，需注意以下各點(diǎn)。
1) 周圍溫度和濕度應(yīng)符合制造廠規(guī)定，一般溫度為-10(-15)～40（50）℃，濕度為10%～90%。
2) 日光直射在夏季會(huì)使溫度升高，接近輻射熱的場(chǎng)所，亦會(huì)使溫度升高 。這種場(chǎng)所應(yīng)采取遮陽(yáng)或隔熱措施。
3) 非防塵、防浸水型儀表應(yīng)避開(kāi)有腐蝕性氣氛或潮濕場(chǎng)所，因?yàn)榉e算器減速齒輪等零部件會(huì)被腐蝕氣體和晝夜溫差結(jié)露所損壞 。如無(wú)法避免，可采取內(nèi)腔用潔凈空氣吹氣(air pruge)方式保持微正壓。
4) 避開(kāi)振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)所。
5) 要有足夠空間便于安裝和日常維護(hù)。
 
6. 儀表姿勢(shì) 、流動(dòng)方向、與管道連接
PDF的安裝姿勢(shì)必須做到橫平豎直，轉(zhuǎn)子型心意量做到其轉(zhuǎn)子軸與地面平行(垂直結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子軸設(shè)計(jì)例外)其他型號(hào)按使用說(shuō)明書規(guī)定要求，一般為水平安裝。垂直安裝為防止垢屑等從管道上方落入流量計(jì)，將其裝在旁路管。
實(shí)際流動(dòng)方向應(yīng)與儀表殼體一表明方向一致。PDF一般只能作單方向測(cè)量，必要時(shí)在其下游裝止逆閥，以免損壞儀表。
要使流量計(jì)不承受管線膨脹、收縮、變形和振動(dòng)；防止系統(tǒng)因閥門及管道設(shè)計(jì)不合理產(chǎn)生振動(dòng)，特別要避免諧振。安裝時(shí)不要例儀表受應(yīng)力，例如上下游管道兩法蘭平面不平行，法蘭面間距離過(guò)大，管道不同心等不良管道布置的不合理安裝。特別是對(duì)無(wú)分離測(cè)量室，受壓殼體和測(cè)量室一體的PDF更應(yīng)注意，因?yàn)槭茌^大安裝應(yīng)力會(huì)引起變形，影響測(cè)量精度，甚至卡死活動(dòng)測(cè)量元件。
 
7. 防止異相流體進(jìn)入儀表
PDF計(jì)量室與活動(dòng)檢測(cè)件的間隙很小，流體中顆粒雜質(zhì)影響儀表正常運(yùn)行，造成卡死或過(guò)早磨損。儀表上游必須安裝過(guò)濾器，并定期清洗；測(cè)量氣體在必要時(shí)應(yīng)考慮加裝沉渣器或水吸收器等保護(hù)性設(shè)備。用于測(cè)量液體管道必須避免氣體進(jìn)入管道系統(tǒng)，必要時(shí)設(shè)置氣體分離器。
 
8. 減小脈動(dòng)流、沖擊流或過(guò)載流的危害
雖然有某些裝在泵吸入端使用成功的實(shí)例，但儀表應(yīng)裝在泵的出口端。脈動(dòng)流和沖擊流會(huì)損害PDF，理想的流源是離心泵或高位槽。若必須要用往復(fù)泵，或管道易產(chǎn)生過(guò)載沖擊，或水捶沖擊等沖擊流的場(chǎng)所，應(yīng)裝緩沖罐、膨脹室或安全閥等 保護(hù)設(shè)備。PDF過(guò)載超速運(yùn)行可能帶來(lái)無(wú)法彌補(bǔ)的危害，如管系有可能發(fā)生過(guò)量超載流，應(yīng)在下游安裝限流孔板、定流量閥或流量控制器等保護(hù)設(shè)施。
 
9. 不斷流安裝
由于PDF測(cè)量元件損壞后會(huì)產(chǎn)生管道斷流的缺點(diǎn)，在連續(xù)生產(chǎn)或不準(zhǔn)斷流的場(chǎng)所，應(yīng)配備有自動(dòng)切換設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)冗余；也可采取流量常用的并聯(lián)運(yùn)行方式，一臺(tái)出故障另一臺(tái)仍可流通。
 
10. 現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)
若需在現(xiàn)場(chǎng)用車裝標(biāo)準(zhǔn)體積管、標(biāo)準(zhǔn)表等流量標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)PDF者，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)適當(dāng)位置預(yù)置支管、連接管件和截止閥等


上一條：關(guān)于超聲波明渠流量計(jì)與巴歇爾槽流量計(jì)的廠家說(shuō)明
下一條：磁性|磁翻板式|磁翻柱|磁浮子|磁翻轉(zhuǎn)|磁致伸縮|磁敏雙色|磁浮球液位計(jì)有何區(qū)別