容积式流量计ppt课件.ppt
2022/12/17,1,流量测量方法与流量仪表,2022/12/17,2,流量仪表分类,1、差压式流量计2、容积式流量计3、浮子流量计4、涡轮流量计5、电磁流量计6、流体振动式流量计7、超声波流量计8、质量流量计9、插入式流量计10、明渠流量计,2022/12/17,3,2022/12/17,4,原理分类,1、容积式流量计2、速度式流量计3、差压式流量计,2022/12/17,5,结构分类,1、有可动部件容积式流量计和部分速度式流量计2、没有可动部件差压式流量计和部分速度式流量计3、没有阻碍流体流动的部件部分速度式流量计,2022/12/17,6,一、容积式流量计的测量原理二、容积式流量计类型三、容积式流量计的特性与影响因素四、容积式流量计误差特性的调整,容积式流量计,2022/12/17,7,一、容积式流量计测量原理与特点,测量原理：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(计量斗)，并进行重复不断地充满和排放该体积部分的流体而累加计量出流体总量 。“勺子舀水”特点：测量精度高，是精度最高的流量仪表之一；对上游流速分布不敏感，不受流动状态和雷诺数的影响和限制；可用于高粘度流体并直接得到流体累积流量；一般适用于中小口径。,2022/12/17,8,应用领域：大部分容积式流量计只适用于洁净单相流体的流量测量。广泛应用于石油类流体（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）以及水的流量测量。分类：转子型、刮板型、活塞型、皮膜型,容积式流量计应用领域和分类,2022/12/17,9,返回,2022/12/17,10,转子型：椭圆齿轮流量计 腰轮流量计刮板型：凸轮刮板 凹线刮板 弹性刮板活塞型：往复活塞流量计 旋转活塞流量计皮膜型：膜式流量计,二、容积式流量计类型,2022/12/17,11,1、转子型流量计,1、腰轮流量计2、椭圆齿轮流量计3、齿轮流量计4、双转子（螺杆）流量计,2022/12/17,12,腰轮流量计,又叫罗茨流量计，在流量计的壳体内有一个测量室，测量室内有一对或两对可以相切旋转的腰轮 ；用于各种清洁液体的流量测量，尤其适用于油品计量，也可用于测量气体；准确度高，可达0.10.5级；体积大、笨重；压损较大；运行中振动较大。,2022/12/17,13,腰轮流量计测量原理,v V=4Nv v,2022/12/17,14,45角组合式腰轮流量计,2022/12/17,15,2022/12/17,16,腰轮流量计照片,2022/12/17,17,椭圆齿轮流量计的原理同腰轮流量计，与腰轮流量计不同的是在壳体内部的测量室内是一对截面为椭圆的齿轮柱体相互啮合进行联动,椭圆齿轮流量计,2022/12/17,18,椭圆齿轮流量计,v V=4Nv v,2022/12/17,19,2022/12/17,20,适用于油品的流量计量；特殊材料制成的流量计还可用于食品饮料的流量计量；计量准确度高，一般可达0.21级；一般，精度等级越高，流量范围越小；一定范围内，介质粘度越高，流量范围度越大。但高粘度流体的最大流量下降。,椭圆齿轮流量计特点,2022/12/17,21,椭圆齿轮流量计流量范围,2022/12/17,22,腰轮流量计流量范围,2022/12/17,23,刮板型流量计类型：1、凸轮式刮板流量计2、凹线式刮板流量计3、弹性刮板流量计,2、刮板型流量计,2022/12/17,24,2022/12/17,25,2022/12/17,26,弹性刮板,2022/12/17,27,刮板型流量计特点,适用于液体流量测量，运行时振动和噪声较小 ；计量准确度高，一般可达0.2级或更高；一般，精度等级越高，流量范围越小；也适合于测量含有少量杂质的流体。,2022/12/17,28,2022/12/17,29,2022/12/17,30,3、活塞型流量计,往复活塞流量计广泛应用于燃油加油机 旋转活塞流量计适用于水和各种油的流量测量，也用于牛奶等食品流体,2022/12/17,31,往复活塞流量计,2022/12/17,32,旋转活塞流量计,1、流量计进口，2、固定隔板，3、流量计出口，4、旋转中心，5、内圆筒，6、外圆筒，7、旋转活塞,2022/12/17,33,膜式气体流量计,膜式气体流量计因广泛应用于城市家用煤气、天然气、液化石油气等燃气消耗量的计量，故习惯上又称家用煤气表 ，实际上家用煤气表只是膜式气体流量计中的一部分； 膜式气体流量计测量范围度极宽，一般可达100：1，测量精度一般为2%3%R,2022/12/17,34,返回,2022/12/17,35,三、容积式流量计的特性与影响因素,误差特性：用I 表示为流量计示值（m3），用V 表示通过流量计的实际值（m3），则相对误差示值相对误差,2022/12/17,36,1、示值与真值,假设流量计测量元件周期动作一次（或旋转一周，或来回往复一次）能送出的流体量为v，在t时间内流量计动作次数为N，则t时间内通过流量计的流体总量V 为 V = N v 通过齿轮机构将测量元件的动作N次传递到指示机构，使刻度盘上的指针显示I ，故流量计的显示值I和N的关系为,2022/12/17,37,2、理想的误差特性曲线,v 为计量“斗”的容积为流量计齿轮比常数在误差特性曲线图上为一条水平线 ，我们把这样的误差特性称为理想的误差特性曲线,2022/12/17,38,3、实际误差特性曲线的特征分析,1、在小流量时，误差急剧地向负方向倾斜，有一个较大的负误差；2、随着流量的增加，误差曲线逐渐向正向移动，并稳定在某一值上；3、当流量很大时，某些流量计的误差曲线又有向负方向倾斜的倾向。,2022/12/17,39,实际误差特性曲线,2022/12/17,40,容积式流量计产生误差的原因,根本原因是 “漏流 ”“漏流 ”是一部分未经“计量斗”计量而通过流量计测量元件与壳体之间的间隙直接从入口流向出口的流体量，在流量计示值上并未反映出来 漏流越大，流量计误差就越大,2022/12/17,41,实际误差定性分析,假设单位时间通过间隙的漏流量为 。当以流量qv通过流量计的流体总量为V时，通过间隙漏过流量计的总漏流量V为 实际通过流量计的流体总量为,2022/12/17,42,将V表达式和I 表达式代入并整理得：代入误差公式得：,实际误差定性分析,2022/12/17,43,为了分析方便起见，先假设为 一常数 当流量很小时，小到极限情况就是 = ，误差E趋向于负无穷大。 这种情况的物理意义是明确的，所有通过流量计的流体量都是漏流的结果，流量计的示值是零。用相对误差表示时为100%的误差 随着流量 的增加，误差曲线也逐渐向正方向移动。,实际误差定性分析,2022/12/17,44,当流量继续增加达到很大时， / 已变得很小，误差曲线逐渐趋向于理想的误差曲线，基本为一常数,实际误差定性分析,2022/12/17,45,2022/12/17,46,4、压力损失特性,流体流过容积式流量计时，将产生不可恢复的压力降称为压力损失，一般用 表示。原因有两个方面：一是由于流量计测量元件动作的机械阻力引起的压力损失；二是由于流体粘性造成的流动阻力引起的压力损失 。流量越大，压力损失就越大，流体粘性越大，压力损失也越大。,2022/12/17,47,与其它流量计相比，容积式流量计的压力损失是比较大的，尤其是在测量高粘度流体时。它跟流量的关系并非线性，低粘度时一般呈二次曲线的规律变化,2022/12/17,48,漏流模型,1、层流模型适用于液体介质 2、紊流模型适用于气体介质,2022/12/17,49,5、物性参数对误差特性的影响,由于容积式流量计产生误差的根本原因是因为漏流的存在，所以，在研究流体物性参数对流量计特性的影响时，主要研究流体物性对漏流的影响。从上述漏流模型可知，对于液体介质，主要考虑流体粘度的影响，而对于气体介质，可主要考虑流体密度的影响。,2022/12/17,50,流体粘度的影响,（1）当流体粘度增加时，流量计内流动阻力增加，这必将导致仪表进出口间压力损失的增加，对于一定的漏流间隙，漏流量将增加；（2）对于相同的漏流间隙，粘度越高的流体应该越不容易泄漏。所以，当流体粘度增加时，漏流量应减少；对于测量精度要求低于1%时，一般可以不考虑粘度的影响。高精度测量考虑粘度的影响。,2022/12/17,51,将层流漏流模型代入误差公式，可得：在大流量条件下，展开并忽略高次项后可得,粘度影响的定性分析,2022/12/17,52,在同一流量的条件下，误差将与 成线性关系。随着流体粘度的增加，在同流量下的压力损失有所增加，比值 的分子分母同时在增加。但实验可以证明，在粘度的两重性影响中，由于流量计前后差压的增加而使漏流增大的影响基本可以忽略，误差曲线将随着被测流体粘度的增加而向正向移动，粘度趋向于无穷大时，误差曲线趋向于理想的误差曲线。,2022/12/17,53,腰轮流量计的实测误差曲线,2022/12/17,54,将紊流漏流模型代入误差公式，可得：在大流量条件下，展开并忽略高次项后可得,流体密度的影响,2022/12/17,55,在同流量条件下，误差E与 成线性关系。虽然，当压力增加使气体密度增加时，流量计前后压力损失也随之增加，但实验仍然表明，当气体密度增加时，它所引起的差压增加而导致漏流量增加的影响仍然基本可以忽略。误差特性E基本与 成线性关系，误差曲线将随着被测流体密度的增加而向正向移动,2022/12/17,56,返回,2022/12/17,57,四、容积式流量计误差特性的调整,容积式流量计的齿轮机构一般由两部分组成：一个为计数器驱动齿轮机构，另一个为调整齿轮机构；驱动齿轮把测量元件每一动作周期的固定体积v转换成计数器（或指针）每一转所表示的某一个设计规定的标准体积Q0 调整齿轮则为一微调机构，它可在驱动齿轮输出速度的一个小范围内（如1%）实现微调，使齿轮速比增量达到某个最小值（如0.05%）,2022/12/17,58,理论误差,由于齿轮传动的速比增量不是一个连续值，只能步进调整，所以，当调整到最佳状态时，流量计理论误差E0的最大值不超过调整齿轮机构速比增量的最小值。,2022/12/17,59,调整例题,例如某口径为25mm的0.5级椭圆齿轮流量计，其测量元件（椭圆齿轮）每转一周的月牙形体积（设计值）为0.1145L，经过计数器驱动齿轮减速，转换成计数器输入轴（即指针）转一圈的标称体积为10L 驱动齿轮减速比为80.4，调整齿轮比为38/35，则将Q0 = 10L，v = 0.1145L代入上式，可得E0 = 0.051%,2022/12/17,60,如果用该流量计测量高粘度流体，实测误差曲线如图所示。其最大误差为 +1.02%，最小误差为+0.30%。,可以看出，这显然已超出0.5级精度等级的范围，应该对其误差特性进行调整。,2022/12/17,61,调整步骤,1、计算误差差值 = 1.02% 0.30% = 0.72% 2、计算平均误差离原坐标距离 =0.72% / 2 + 0.30 = 0.66% 3、查看调整齿轮表,2022/12/17,62,调整齿轮齿数与调整量关系表,2022/12/17,63,调整方法,当误差为正数（示值大于实际值），说明计数器轴转得太快，调整齿轮比太大，应减小齿轮比使计数器轴转速下降，所以应由前向后选用齿轮；当误差为负数（示值小于实际值），说明计数器轴转得太慢，调整齿轮比太小，应增加齿轮比使计数器轴转速上升，所以应由后向前选用齿轮。,2022/12/17,64,上述 = 0.66%的正误差调整值为0.63%（从38 / 35向后），其调整齿轮为41 / 38齿，更换调整齿轮后，可将原来的误差调整为：1.02%（0.63%）= 0.39%0.30%（0.63%）= 0.33%流量计示值误差的范围为0.33%0.39%，符合0.5级表的要求。,2022/12/17,65,粘度修正,当被测介质的粘度介于两种已知误差的流体粘度之间时，可用下式进行粘度修正。当用一种粘度的流体检定时，可用下式进行粘度修正,返回,2022/12/17,66,
