容積式流量計出現(xiàn)已有一百多年的歷史，開始使用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(fā)展成為流量計。到上世紀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(chǎn)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(xù)不斷地分隔成單位體積并進行累加計量出總體積而實現(xiàn)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(yè)應用時，需要在管道中連續(xù)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(xù)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(shù)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(jù)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(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動次數(shù)為N，則在該時間內(nèi)流過的流體體積V（m3）為

V＝NV0 （1）

再設儀表的齒輪比常數(shù)為a，a的值由傳遞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的齒輪組的齒輪比和儀表指針轉(zhuǎn)動一周的刻度值所確定，若儀表指示值為I，它與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動次數(shù)N的關系為

I＝aN （2）

由式（1）和（2）可得到一定時間內(nèi)通過儀表的流體體積與儀表指示值的關系

容積式流量計的測量誤差值E，可由指示值與真值之差與指示值之比表示，則誤差值E可表示為

將流體體積V與指示值I之間的關系式（3）代入，可得：

由式（5）可見，容積式流量計的誤差特性僅與流量計內(nèi)部的計量空間體積V0、儀表齒輪比常數(shù)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(zhì)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。畫成曲線，是一條平行于橫軸的水平線，如圖1中曲線1所示。

圖1 容積式流量計誤差特征曲線圖

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時，則較接近曲線2的形式。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(wěn)定在某一定位上，誤差曲線平行于橫軸。流量繼續(xù)增加，誤差值又將負方向偏移。實際誤差特性曲線所以呈現(xiàn)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(xiàn)象。所謂漏流，就是流體通過轉(zhuǎn)動件與外殼之間的間隙直接從入口流向出口，沒有被計量。以下將討論考慮了漏流現(xiàn)象的誤差特性關系式。

假設在單位時間內(nèi)的流體漏流量用△g表示；通過流量計的流量為qV；通過流量計總的流體體積量為V；在這一段時間內(nèi)總的漏流的體積量為△V。這樣△V可表示為：

所以，當存在漏流時，轉(zhuǎn)子排出N個計量空間流體量時，實際通過流量計的流體體積為

V＝NV0＋△V （7）

將式（2）（6）代入式（7），可得：

式（8）可整理成：

將式（9）代入誤差定義式（4），可得：

分析式（10）可見，由于計量空間體積V0、齒輪比常數(shù)a均為定值，所以誤差E與流量之間的關系受單位時間漏流量△g影響。

若假定該容積式流量計的漏流量△g是一恒定值，可利用式（10）討論其誤差曲線的變化趨勢。

當流量很小，在極端情況下，qV=△g，則式（10）中括號內(nèi)為0，誤差值E趨向負無窮大。隨著流量qV增加，式（10）中括號內(nèi)數(shù)值逐漸增大，誤差值E也逐漸向正方向增加，當流量繼續(xù)增加，達到△g與qV相比顯得非常小，即qV/△g很接近0時，式（10）轉(zhuǎn)變成式（5），誤差曲線趨向于理想誤差曲線。

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(tǒng)，經(jīng)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(tǒng)緩慢打開旁通管路閥門（對垂直安裝的系統(tǒng)，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(guī)定進行使用即可。

計量系統(tǒng)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(nèi)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(zhuǎn)，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(zhuǎn)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，較佳流量應控制在（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(wǎng)最易被打破，試運行后要及時檢查網(wǎng)是否完好。同時過濾網(wǎng)清潔無污物時記錄下常用流量下的壓力損失這兩個參數(shù)，今后不必卸下檢查網(wǎng)堵塞狀況，即以壓力損失增加程度判斷是否要清洗。

（5）測量高粘度液體：用于高粘度液體，一般均加熱后使之流動。當儀表停用后，其內(nèi)部液體冷卻而變稠，再啟用時必須先加熱待液體粘度降低后才讓液體流過儀表，否則會咬住活動測量元件使儀表損壞。

（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(chǎn)生較大附加慣性力，使轉(zhuǎn)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 結束語

容積式流量計是一種較為經(jīng)典的流量計，在工業(yè)動態(tài)計量中還在大量使用，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(fā)揮該類儀表的優(yōu)勢，更好地服務于生產(chǎn)。

    容積式流量計的這種定排量的流量測試方法可以追溯到18世紀,在20世紀30年代進入普遍的商業(yè)應用階段。

    近年來,PD流量計在有的工業(yè)發(fā)達國家的銷售額超過了20%,在我國也大約占到了20%。

    其主要應用在石油基介質(zhì)的計量中。

    但由于其精確的計量特性,近年來,迅速擴展到化工、食品、醫(yī)療等部門也采用它來精確計量昂貴介質(zhì)的總量和流量。

    在石油方面的測量中,已經(jīng)制定了使用容積式流量計的測量系統(tǒng)的國際標準(ISO/DIS2714)。

    而且高精度、長期性能保持性和高重復性的容積式流量計也被用來作為工業(yè)流量計量的標準儀表,對工業(yè)儀表進行校準和標定。

    隨著液壓技術的進步和發(fā)展,對流量計量精度的要求也越來越高。

    而作為計量較為精確的一類流量計,容積式流量計在此領域?qū)⒗^續(xù)發(fā)揮優(yōu)勢。

    隨著加工工藝水平的提高和材料科學的發(fā)展,經(jīng)過不斷完善其關鍵技術,容積式流量計得到更為廣泛的應用，旋轉(zhuǎn)活塞流量計也是容積式流量計的一種，在測量輕質(zhì)液體，比如汽柴油等，有著良好的效果。

2. 流量計的操作方法
2.1 相應的配置
流量計必須安裝表前閥1、表后閥2（流量調(diào)節(jié)閥）和控制開關閥3（也安裝在流量計后），見圖示。表前閥1、表后閥2可以是一般機械式閘閥或球閥等，控制開關閥3也可以用電磁閥或其他閥門。（在泵后應當安裝止回閥。）

2.2 開始運行（此時所有閥門都處在關閉狀態(tài)）
首先打開油泵――緩慢打開表前閥1（保證流量計進油）――打開控制開關閥3――zui后打開表后閥2即流量調(diào)節(jié)閥（此時可以調(diào)節(jié)流量到所需流量值）。至此流量計開始正常運行。

2.3停止運行
與開始運行正好相反，即首先關閉控制開關閥3――關閉表前閥1――zui后關閉油泵。此時可以不必關閉調(diào)節(jié)流量閥2，以保證流量計下一循環(huán)開始運行時，流量仍然保證原恒定流量。
警示：
當*次運行時，必須以低速（＜60L/分鐘）運行50L之后，再加速到正常速度，否則極易損壞流量計。

3、容積式流量計常見故障原因、排除方法

故障現(xiàn)象	原   因	措   施	備   注
轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)	1、管道中有雜物 2、被測液體含雜物多。過濾器損壞。雜質(zhì)進入表內(nèi)，齒輪卡住。	拆洗儀表與管道，修理過濾器。
密封聯(lián)軸器漏液	密封填料磨損或缺乏密封油。	擰緊壓蓋或更換填料，加填密封油。
指針轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定，或時停時走	指針、墊圈……等有松動或轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)動不靈活。	重新緊固，消除不靈活現(xiàn)象。
小流量誤差偏負過大	橢圓齒輪與計量箱壁相碰，軸承磨損，或計量箱壁變形。	更換軸承、修理變齒處的計量箱壁和齒輪，使轉(zhuǎn)動靈活，保證所需間隙。	修理后要檢定
誤差變化過大	流體有大脈動或含有氣體。	減少脈動或加裝氣體分離器
誤差過大，但zui大zui小誤差之差不超過1%	使用期超過，或檢修后間隙等發(fā)生變化。	重新校驗調(diào)整	對應0.2級流量計zui大zui小誤差不超過0.4%

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