一、容積式流量計的種類：

---

容積式流量計是一種測量精度*高的流量測量儀表，在很多的需要***計量的場所都發揮著重要的作用，容積式流量計又稱排量流量計（positive displacement flowmeter），簡稱PD流量計或PDF，其測量精度遠遠高于其它類型的流量儀表。其工作原量是利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分，根據計量室逐次、重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流量體積總量。PD流量計一般不具有時間基準，為得到瞬時流量值需要另外附加測量時間的裝置。定排量測量方法可追溯到18世紀，20世紀30年代進入普遍商業應用。
 
容積式流量（PDF流量計）目前絕大多數產品都用柴油、汽油、機油等價值較高的液體介質的計量，PDF品種繁多，結構形式亦多種多樣，但其主要部件組成大同小異，市面上的容積式流量計的品種主要有這么幾類：
 
?圓齒輪流量計


螺旋雙轉子流量計（亦被簡稱為雙轉子流量計）


 
PDF從原理上講是一臺從流體中吸收少量能量的水力發動機，這個能量用來克服流量檢測元件和附件轉動的摩擦力，同時在儀表流入與流出兩端形成壓力降。
 
現以典型的PDF（橢圓齒輪流量計）的工作原理作說明：兩個橢圓齒輪具有相互滾動進行接觸旋轉的特殊形狀。P1和p2分別表示入口壓力和出口壓力，顯然p1>p2，圖1（a）下方齒輪在兩側壓力差的作用下，產生逆時針方向旋轉，為主動輪；上方齒輪因兩側壓力相等，不產生旋轉力矩，是從動輪，由下方齒輪帶動，順時針方向旋轉。在圖1(b)位置時，兩個齒輪均在差壓作用下產生旋轉力矩，繼續旋轉。選裝到圖1(c)位置時，上方齒輪變為主動輪，下方齒輪則成為從動輪，繼續旋轉到與圖1(a)相同位置，完成一個循環。一次循環動作排出四個由齒輪與殼壁間圍成的新月形空腔的流體體積，該體積稱作流量計的"循環體積"。
 
設流量計"循環體積"為υ，一定時間內齒輪轉動次數為N，則在該時間內流過流量計的流體體積為V，
 
則 V＝Nυ （1）
 
橢圓齒輪的轉動通過磁性密封聯軸器及傳動減速機構傳遞給計數器直接指示出流經流量計的總量。若附加發信裝置后，再配以電顯示儀表可實現遠傳只是瞬時流量或累積流量。
 
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產生誤差的主要原因是分割單個流體體積的活動測量件和靜止測量室之間的縫隙泄漏量所形成。產生泄漏的原因之一是為克服活動件摩阻力；之二是受儀表水力學阻力形成壓力降的作用。
 
二、容積式流量計的應用概況

---

 PDF由于具有***的計量特性，在石油、化工、涂料、醫藥、食品以及能源等工業部門計量昂貴介質的總量或流量。在這些流程工業中進藥液注入、抽出或混合配比控制，化學液中觸媒、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運交接和分發等計量，這些應用領域可作為財務核算的依據或作為納稅和買賣雙方執行合同的法定計量。
 
具有高精度、長期性能保持性和良好重復性的高品質PDF，在比較法流量標準裝置中用作標準流量計（又稱校準用流量計，reference flowmeter或master flowmeter）作流量量值傳遞。
PDF相對龐大笨重，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量式替代一部分。然而其優良的重復性和精度長期保持性等性能優勢，仍能保持著許多應用領域，在可預見的未來不會全被其它儀表所替代。PDF在國外還**應用于液化石油氣，在我國則尚處于起動初始階段。
 
三、容積式流量計選用考慮因素

---

根據PDF的特點，應著重考慮以下因素。
1） 使用目的是流程控制／工程管理還是儲運交接／財貿核算？
2） 操作是連續測量還是間歇測量？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） 被測介質的種類和特點，包括粘度、腐蝕性、夾帶物的量和粒度尺寸。
5） 對流量計進行校準方法，離線校準還是現場校準？
6） 管線泵送種類，能力，有無脈動？
7） 安裝場所可用空間情況。
  
四、容積式流量計流量范圍、范圍度、***度、重復性

---

各制造廠通常按被測介質種類（主要區別是粘度）、使用特點（連續使用或間歇使用）及測量精度規定流量范圍。為了保持儀表良好的性能和較長的使用壽命，連續使用時的***大流量建議選在儀表***高（上限）流量的80％為宜。若制造廠未按介質類別和使用特點明確規定適宜的流量范圍，則可參照下述原則選定：以用于中等粘度、有潤滑性油品的儀表上限流量為100％，用于無潤滑性低粘度液體（如汽油、液化石油氣）時上限流量降為70％-80％，用于100℃左右水時則為40％-60％，高粘度液體為75％-85％；間歇使用時的***大流量可為上限流量的100％；連續使用時的***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％。
 
大部分結構型號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，個別制造廠聲稱可達到±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，大部分結構型號為±（1～1.5）％R（如腰輪式、CVM式），較高者為±0.5％R（如轉同式），較低者為±（2～2.5）％R。
 
重復性誤差一般為基本誤差的1／5～1／2。
 
在全部流量儀表中PDF是精度***高的一類。制造廠所列規范書中的是在實驗室參比條件下校驗所得的基本誤差。實際使用現場條件往往偏離參比條件，必然帶來附加誤差。實際誤差應是基本誤差和附加誤差的合成。在選型及使用中要針對現場可能出現的問題采取措施，以保持良好的測量精度。
 
流量范圍度在（5：1）～（100：1）之間，大部分（10：1）～（20：1）。同一臺儀表額定較高精度等級時所得范圍度較低，欲得較大范圍度則要降低精度等級，例如各類轉子式液體儀表范圍度為5：1時，基本誤差為±0.2％R;范圍度為10：1時，則降為±0.5％R。
6.5 壓力損失
 
PDF要靠流體能量推動測量元件，因此帶來相當高的壓力損失。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大。液體用儀表在***大流量時粘度為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到不能接受的壓力損失，尤其在測量高蒸氣壓的液體，過度的壓降會導致氣蝕。若氣蝕持續存在會損壞元件，某些允許短時超流到測量上限120％的儀表更應注意這一問題。
 
五、容積式流量計使用時需要考慮的因素：

---

1.流體腐蝕性
流體腐蝕性是確定儀表材質的主要因素。對于各種石油制品，采用鑄鋼鑄鐵制造；對于腐蝕性輕微的化學液體以及冷溫水，用銅合金制造；對于純水、高溫水、原油、瀝青、高溫液體、化學液體、食品或食品原料，用不銹鋼制造。PDF的耐蝕性不是強項。食品和生物制藥業由于衛生要求，流量計需經常清洗消毒滅菌，與流體接觸的零件必須用不銹鋼及其它符合衛生要求的材料制成，結構上要易于拆卸，無潴液部位等。橢圓齒輪式、旋轉活塞式流量計等在我國已有食品專用產品投放市場。
 
2. 液體粘度對儀表性能影響
各種氣體的粘度相接近，變化不大，對儀表性能可以說沒有影響；若液體粘度相差較多，則對儀表性能帶來一定影響。有些PDF為適應粘度高達500mPa.s的液體，生產具有較大間隙等設計措施的專用品種，PDF在流量儀表中具有交多應用于高粘度液體的經驗。PDF雖然受一些液體粘度影響，但與差壓式、浮子式、渦輪式等流量計相比，影響量要小得多。粘度對PDF性能有三個方面影響，即測量誤差、壓力損失和流量范圍。
（1） 測量誤差影響
PDF有一個與許多其它流量計流量受粘度增加而測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之間的關系式可用Δp＝kqn表示（其中k為系數，n為指數）。粘度在0.005Pa.s（＝5mPa.s）以下時n=2；在0.5Pa.s（＝500mPa.s）以上n=1；在二者之間n=1.9～1.1。
活動測量元件用于高粘度液體時負荷增加，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。橢圓齒輪流量計為減少液體在齒隙間擠壓負荷，還在齒輪上開若干溝槽卸荷（≥150mPa.s時），大于500mPa.s時，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，對于使用壓力損失有限制的場所，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，是擴大了流量范圍；作為一個粗略估計，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。當用于較高溫度時必須降低***大工作壓力等級，有些產品使用說明書對此未作說明。急劇關閉或急劇開啟閥門會產生水錘效應等沖壓力，沖擊壓力可能超過工作壓力，沖擊壓力還有可能引起許家讀數，必要時裝緩沖罐減少這類缺陷影響。
溫度影響儀表受壓強度外，還因儀表測量元件受熱膨脹改變測量室和間隙尺寸，影響測量精度，間隙減小甚至使運動件卡住。因此用于較高溫度時要預留特殊尺寸間隙來補償，特別是不同材料組合使用時更要注意熱脹系數的差異。溫度變化還會改變液體粘度而引起流量示值變化。溫度引起的測量元件尺寸變動改變測量室腔體積，例如橢圓齒輪流量計計量室和齒輪均為鑄鐵時，測量值變化+0.33%10℃；計量室為鑄鐵，齒輪為鑄鋁時則為+0.14%10℃。亦有采用自動溫度補償把計量室體積變化修正到一個認定的標準溫度(如20℃)，例如用一個輸出傳動比可作調整的裝置來修正。
 
高溫流體進入冷的流量計，在未達到熱平衡前就啟動，可能因間隙大而增加測量誤差；溫度超過規定值則運動測量元件可能被卡住。因此使用前要有適合的預熱時間，并觀察是否能正常運轉。
 
4. 壓縮性
通常液體的壓縮性可勿略不計，然而在高精度測量油品時則不應忽視。API標準1101所列油品壓縮系數在(5～20)×10-4/Mpa之間，例如重油壓力從0.5Mpa升高到6Mpa時體積壓縮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系，大部分PDF應用于低壓狀態，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，則應考慮使用氣體的壓縮系數。
 
5. 安裝場所
流量計安裝應選擇合適的場所，需注意以下各點。
1) 周圍溫度和濕度應符合制造廠規定，一般溫度為-10(-15)～40（50）℃，濕度為10%～90%。
2) 日光直射在夏季會使溫度升高，接近輻射熱的場所，亦會使溫度升高 。這種場所應采取遮陽或隔熱措施。
3) 非防塵、防浸水型儀表應避開有腐蝕性氣氛或潮濕場所，因為積算器減速齒輪等零部件會被腐蝕氣體和晝夜溫差結露所損壞 。如無法避免，可采取內腔用潔凈空氣吹氣(air pruge)方式保持微正壓。
4) 避開振動和沖擊的場所。
5) 要有足夠空間便于安裝和日常維護。
 
6. 儀表姿勢 、流動方向、與管道連接
PDF的安裝姿勢必須做到橫平豎直，轉子型心意量做到其轉子軸與地面平行(垂直結構轉子軸設計例外)其他型號按使用說明書規定要求，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，將其裝在旁路管。
實際流動方向應與儀表殼體一表明方向一致。PDF一般只能作單方向測量，必要時在其下游裝止逆閥，以免損壞儀表。
要使流量計不承受管線膨脹、收縮、變形和振動；防止系統因閥門及管道設計不合理產生振動，特別要避免諧振。安裝時不要例儀表受應力，例如上下游管道兩法蘭平面不平行，法蘭面間距離過大，管道不同心等不良管道布置的不合理安裝。特別是對無分離測量室，受壓殼體和測量室一體的PDF更應注意，因為受較大安裝應力會引起變形，影響測量精度，甚至卡死活動測量元件。
 
7. 防止異相流體進入儀表
PDF計量室與活動檢測件的間隙很小，流體中顆粒雜質影響儀表正常運行，造成卡死或過早磨損。儀表上游必須安裝過濾器，并定期清洗；測量氣體在必要時應考慮加裝沉渣器或水吸收器等保護性設備。用于測量液體管道必須避免氣體進入管道系統，必要時設置氣體分離器。
 
8. 減小脈動流、沖擊流或過載流的危害
雖然有某些裝在泵吸入端使用成功的實例，但儀表應裝在泵的出口端。脈動流和沖擊流會損害PDF，理想的流源是離心泵或高位槽。若必須要用往復泵，或管道易產生過載沖擊，或水捶沖擊等沖擊流的場所，應裝緩沖罐、膨脹室或安全閥等 保護設備。PDF過載超速運行可能帶來無法彌補的危害，如管系有可能發生過量超載流，應在下游安裝限流孔板、定流量閥或流量控制器等保護設施。
 
9. 不斷流安裝
由于PDF測量元件損壞后會產生管道斷流的缺點，在連續生產或不準斷流的場所，應配備有自動切換設備的并聯系統冗余；也可采取流量常用的并聯運行方式，一臺出故障另一臺仍可流通。
 
10. 現場校準
若需在現場用車裝標準體積管、標準表等流量標準裝置校準PDF者，應在現場適當位置預置支管、連接管件和截止閥等


上一條：關于超聲波明渠流量計與巴歇爾槽流量計的廠家說明
下一條：磁性|磁翻板式|磁翻柱|磁浮子|磁翻轉|磁致伸縮|磁敏雙色|磁浮球液位計有何區別