齒輪流量計

    容積式流量計是利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知體積,并重復不斷地進行充滿和排放該體積部分的流體而累加計量出流體總量的流量儀表。它類似于人們日常生活中“勺子舀水”的原理,即用一具有容積的小容器(或叫“計量斗)來反復不斷地計量流體體積。現代使用的容積式流量計有很多種類,但流量計內部都有構成容積的“斗”空間,是容積式流量計的基本特點。容積式流量計,也稱定(正)排量流量計( Positive nsplacement Flowrneter ) ,簡稱 P . D . F 流量計,是一種具有悠久歷史的流量儀表。具有對上游流速分布不敏感,測量精度高,可用于高粘度流體并直接得到流體累積流量等特點。廣泛應用于測量石油類流體(如原油、汽油、柴油、液化石油氣等)、飲料流體(如酒類、食用油等)、氣體(如空氣、低壓天然氣及煤氣等)以及水的流量。在流量計中是精度高的一類儀表之一。

    容積式流量計的測量原理與結構如前所述,容積式流量計內部都有一個具有容積的計量“斗”空間,該空間一般是由儀表內的運動部件和儀表殼體構成的。當流體流過流量計時,運動部件在儀表進出口流體差壓的作用下運動(或轉動或移動),并將流體一次次充滿計量斗空間并從進口送到出口。如果運動部件每循環動作一次,從流量計內送出的流體體積為 v ,流體流過時,運動部件動作次數為 N ,則 N 次動作的時間內通過流量計的流體體積 V 為 V = Nv ( 2 一 1 ) 從上式可以看出,只要記錄運動部件的動作次數 N ,就可得知通過流量計的流體量。由于儀表內部測量元件的結構形式不同,就形成了儀表內不同的“斗”空間,從而也產生了各種不同的容積式流量計。下面主要分轉子型、刮板型、活塞型和其他類型介紹容積式流量計的結構原理。

一、轉子型流量計

     1 .腰輪流量計 腰輪流量計又叫羅茨流量計,其原理圖如圖 2 一 1 和圖 2 一 2 所示。其結構特征為:在流量計的殼體內有一個計量室,計量室內有一對(圖 2 一 1 )或兩對(圖 2 一 2 )可以相切旋轉的腰輪(由此得名腰輪流量計),在流量計殼體外面與兩個腰輪同軸安裝了一對傳動齒輪,它們相互嚙合使兩個腰輪可以相互聯動。腰輪流量計的工作原理可以從圖 2 一 1 中的 4 個過程來分析。首先在結構上,由腰輪的外輪廓和流量計殼體的內壁面可以組成具有容積的“斗”空間,我們稱為“計量室”。當有流體通過流量計時,在流量計進出口流體差壓的作用下,兩腰輪將按如圖方向旋轉。在圖 2 一 1 ( 1 )中,由腰輪以和殼體形成一封閉的計量室。該計量室內所充滿的流體是腰輪從進口連續流體中分隔而成的單個體積。從腰輪受力分析可以看出,此時腰輪以為主動輪,而 q 所受流體壓力相互平衡,不產生旋轉力,所以為從動輪。由以帶動 q 旋轉到圖 2 一 1 ( 2 )所示位置時,將計量室中的流體排向流量計出口。從腰輪受力分析可以看出,此時兩個腰輪上都產生沿圖中箭頭方向的旋轉力,使兩腰輪旋轉到圖 2 一 1 ( 3 )的位置。此時與( 1 )的狀態相反,由腰輪 q 與和殼體形成一封閉的計量室,該計量室內所充滿的流體是腰輪從進口連續流體中分隔而成的另一單個體積。而且,從腰輪受力分析可以看出,此時腰輪 q 為主動輪,而以所受流體壓力相互平衡,不產生旋轉力,所以為從動輪。由 q 帶動 Q 旋轉到圖 2 ‘一 1 ( 4 )所示位置時,將計量室中的流體又排向流量計出口。與( 2 )的狀態一樣,此時兩個腰輪上都產生沿圖中箭頭方向的旋轉力,使兩腰輪繼續旋轉到圖 2 一 1 ( 1 )的位置。到此時,兩腰輪轉子共旋轉了 180 。,有兩個計量室的流體量被排向流量計出口。

流量計

     圖 2 一 245 。角組合式腰輪流量計原理圖 隨著腰輪從狀態( 1 )到( 4 )繼續旋轉,就不斷有流體被測量元件分隔并從進口送到出口。只要知道計量室空間的容積 v 和記錄腰輪的轉動次數 N ,就可得到通過流量計的流體體積 V 。顯然,對于腰輪流量計 V = 4Nv ( 2 一 2 ) 腰輪流量計能用于各種清潔液體的流量測量,尤其適用于油品計量,也可制成測量氣體的流量。它的計量準確度高,可達 0 . 1 ~ 0 . 5 級。其主要缺點有:體積大、笨重;壓損較大;運行中振動較大等。利用互成 45 。角的兩對腰輪結構(如圖 2 一 2 所示),可以大大減小運行中的振動噪聲。

     2 .橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計的結構原理如圖 2 一 3 所示。與腰輪流量計不同的是在殼體內部的計量室內是一對截面為橢圓的齒輪柱體相互嚙合進行聯動,故稱橢圓齒輪流量計。由于兩個齒輪是直接嚙合動作的,所以它不需像腰輪流量計那樣在流量計殼體外面安裝嚙合齒輪。

流量計

    與腰輪流量計一樣,橢圓齒輪流量計用于計量清潔流體,主要適用于油品的流量計量,也可制成用于測量氣體的橢圓齒輪流量計,用特殊材料制成的流量計還可用于食品飲料的流量計量,其計量準確度較高,一般可達 0 . 2 一 1 級。與橢圓齒輪流量計類似的還有卵輪流量計,在流量計計量室內以一對光滑的或互不嚙合的短齒卵形轉子代替橢圓齒輪,其主要目的是為了消除橢圓齒輪流量計在齒輪嚙合過程中的易困液現象。其測量原理與橢圓齒輪流量計一樣。這里不再贅述。

    3 .齒輪流量計齒輪流量計是一種較新的容積式流量計,產品目錄中也叫福達流量計,其結構原理如圖 2 - 4l 所示。在流量計的殼體內部有兩個由特種工程塑料制成的齒輪狀轉子,內藏沿圓周分布的磁體。當流體進人流量計時,推動轉子和磁體轉動,安裝在儀表殼體外的霍爾傳感器感應到對應流量的磁脈沖信號,并轉換成電脈沖信號后送到變送器進行線性化處理和顯示。這種流量計有非常明顯的優點:體積小,重量輕;運行時振動噪聲??;可測量粘度高達 10000 ( Pa · s )的流體;其計量準確度高,一般可達士 0 . 5 % R ,加非線性補償后可達士( 0 . 1 % 士 0 . 005 % ) R 的高精度,測量范圍度高可達 1000 : 1 。齒輪流量計有通用型、高壓型、食品衛生型和全塑型等幾種類型,適用于各種清潔液體的流量測量。根據流量計的口徑大小,也允許流體中存在的小顆粒雜質。

流量計

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