齿轮流量计

    容积式流量计是利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知体积,并重复不断地进行充满和排放该体积部分的流体而累加计量出流体总量的流量仪表。它类似于人们日常生活中“勺子舀水”的原理,即用一具有一定容积的小容器(或叫“计量斗)来反复不断地计量流体体积。现代使用的容积式流量计有很多种类,但流量计内部都有构成一定容积的“斗”空间,是容积式流量计的基本特点。容积式流量计,也称定(正)排量流量计( Positive nsplacement Flowrneter ) ,简称 P . D . F 流量计,是一种具有悠久历史的流量仪表。具有对上游流速分布不敏感,测量精度高,可用于高粘度流体并直接得到流体累积流量等特点。广泛应用于测量石油类流体(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)以及水的流量。在流量计中是精度最高的一类仪表之一。

    容积式流量计的测量原理与结构如前所述,容积式流量计内部都有一个具有一定容积的计量“斗”空间,该空间一般是由仪表内的运动部件和仪表壳体构成的。当流体流过流量计时,运动部件在仪表进出口流体差压的作用下运动(或转动或移动),并将流体一次次充满计量斗空间并从进口送到出口。如果运动部件每循环动作一次,从流量计内送出的流体体积为 v ,流体流过时,运动部件动作次数为 N ,则 N 次动作的时间内通过流量计的流体体积 V 为 V = Nv ( 2 一 1 ) 从上式可以看出,只要记录运动部件的动作次数 N ,就可得知通过流量计的流体量。由于仪表内部测量元件的结构形式不同,就形成了仪表内不同的“斗”空间,从而也产生了各种不同的容积式流量计。下面主要分转子型、刮板型、活塞型和其他类型介绍容积式流量计的结构原理。

一、转子型流量计

     1 .腰轮流量计 腰轮流量计又叫罗茨流量计,其原理图如图 2 一 1 和图 2 一 2 所示。其结构特征为:在流量计的壳体内有一个计量室,计量室内有一对(图 2 一 1 )或两对(图 2 一 2 )可以相切旋转的腰轮(由此得名腰轮流量计),在流量计壳体外面与两个腰轮同轴安装了一对传动齿轮,它们相互啮合使两个腰轮可以相互联动。腰轮流量计的工作原理可以从图 2 一 1 中的 4 个过程来分析。首先在结构上,由腰轮的外轮廓和流量计壳体的内壁面可以组成具有一定容积的“斗”空间,我们称为“计量室”。当有流体通过流量计时,在流量计进出口流体差压的作用下,两腰轮将按如图方向旋转。在图 2 一 1 ( 1 )中,由腰轮以和壳体形成一封闭的计量室。该计量室内所充满的流体是腰轮从进口连续流体中分隔而成的单个体积。从腰轮受力分析可以看出,此时腰轮以为主动轮,而 q 所受流体压力相互平衡,不产生旋转力,所以为从动轮。由以带动 q 旋转到图 2 一 1 ( 2 )所示位置时,将计量室中的流体排向流量计出口。从腰轮受力分析可以看出,此时两个腰轮上都产生沿图中箭头方向的旋转力,使两腰轮旋转到图 2 一 1 ( 3 )的位置。此时与( 1 )的状态相反,由腰轮 q 与和壳体形成一封闭的计量室,该计量室内所充满的流体是腰轮从进口连续流体中分隔而成的另一单个体积。而且,从腰轮受力分析可以看出,此时腰轮 q 为主动轮,而以所受流体压力相互平衡,不产生旋转力,所以为从动轮。由 q 带动 Q 旋转到图 2 ‘一 1 ( 4 )所示位置时,将计量室中的流体又排向流量计出口。与( 2 )的状态一样,此时两个腰轮上都产生沿图中箭头方向的旋转力,使两腰轮继续旋转到图 2 一 1 ( 1 )的位置。到此时,两腰轮转子共旋转了 180 。,有两个计量室的流体量被排向流量计出口。

流量计

     图 2 一 245 。角组合式腰轮流量计原理图 随着腰轮从状态( 1 )到( 4 )继续旋转,就不断有流体被测量元件分隔并从进口送到出口。只要知道计量室空间的容积 v 和记录腰轮的转动次数 N ,就可得到通过流量计的流体体积 V 。显然,对于腰轮流量计 V = 4Nv ( 2 一 2 ) 腰轮流量计能用于各种清洁液体的流量测量,尤其适用于油品计量,也可制成测量气体的流量。它的计量准确度高,可达 0 . 1 ~ 0 . 5 级。其主要缺点有:体积大、笨重;压损较大;运行中振动较大等。利用互成 45 。角的两对腰轮结构(如图 2 一 2 所示),可以大大减小运行中的振动噪声。

     2 .椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计的结构原理如图 2 一 3 所示。与腰轮流量计不同的是在壳体内部的计量室内是一对截面为椭圆的齿轮柱体相互啮合进行联动,故称椭圆齿轮流量计。由于两个齿轮是直接啮合动作的,所以它不需像腰轮流量计那样在流量计壳体外面安装啮合齿轮。

流量计

    与腰轮流量计一样,椭圆齿轮流量计用于计量清洁流体,主要适用于油品的流量计量,也可制成用于测量气体的椭圆齿轮流量计,用特殊材料制成的流量计还可用于食品饮料的流量计量,其计量准确度较高,一般可达 0 . 2 一 1 级。与椭圆齿轮流量计类似的还有卵轮流量计,在流量计计量室内以一对光滑的或互不啮合的短齿卵形转子代替椭圆齿轮,其主要目的是为了消除椭圆齿轮流量计在齿轮啮合过程中的易困液现象。其测量原理与椭圆齿轮流量计一样。这里不再赘述。

    3 .齿轮流量计齿轮流量计是一种较新的容积式流量计,产品目录中也叫福达流量计,其结构原理如图 2 - 4l 所示。在流量计的壳体内部有两个由特种工程塑料制成的齿轮状转子,内藏沿圆周分布的磁体。当流体进人流量计时,推动转子和磁体转动,安装在仪表壳体外的霍尔传感器感应到对应流量的磁脉冲信号,并转换成电脉冲信号后送到变送器进行线性化处理和显示。这种流量计有非常明显的优点:体积小,重量轻;运行时振动噪声小;可测量粘度高达 10000 ( Pa · s )的流体;其计量准确度高,一般可达士 0 . 5 % R ,加非线性补偿后可达士( 0 . 1 % 士 0 . 005 % ) R 的高精度,测量范围度最高可达 1000 : 1 。齿轮流量计有通用型、高压型、食品卫生型和全塑型等几种类型,适用于各种清洁液体的流量测量。根据流量计的口径大小,也允许流体中存在一定的小颗粒杂质。

流量计

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