液体容积式流量计的误差特性及使用注意事项 容积式流量计技术指标

容积式流量计出现已有一百多年的历史，开始使用主要用于测量水流量，最初的流量计是一种排水泵或水压机，后来发展成为流量计。到上世纪30年代后期，被广泛用于油品测量，目前在我国还广泛用于石油类产品的计量，使用极为普通，用量甚大。

1 容积式流量计的基本结构及分类

容积式流量计是利用机械测量元件把流体连续不断地分隔成单位体积并进行累加计量出总体积而实现流体计量。它与日常生活中用容器来计量液体体积的方式有点类似，所不同的是在工业应用时，需要在管道中连续地测量流体体积。它的工作过程是：流体不断地充满具有一定容积的某“计量空间”，然后再连续地将这部分流体送到出口流出，在一次测量中，将这些“计量空间”被流体充满的次数不断累加，乘以“计量空间”的体积，就可以得到通过流量计的流量总量。

容积式流量计品种繁多，结构形式变化多种多样，根据其测量元件的结构特点，主要有椭圆齿轮流量计、腰轮（罗茨）流量计、刮板流量计、旋转活塞式流量计、往复活塞式流量计、圆盘流量计等许多种。

2 容积式流量计的误差特性

对于任何一个流量测量值来说，必须包括两部分内容：一是流量测量值本身；二是它的误差允许范围，否则是不完整的。所以，对于任何一种流量计，都必须了解它的误差特性。所谓误差特性，就是流量计的误差值与流量测量值之间的关系。讨论误差特性，就是讨论和研究测量误差值随流量测量值变化而变化的趋势。

设流量计计量空间体积为V0（m3），一定时间内转子转动次数为N，则在该时间内流过的流体体积V（m3）为

V＝NV0 （1）

再设仪表的齿轮比常数为a，a的值由传递转子转动的齿轮组的齿轮比和仪表指针转动一周的刻度值所确定，若仪表指示值为I，它与转子转动次数N的关系为

I＝aN （2）

由式（1）和（2）可得到一定时间内通过仪表的流体体积与仪表指示值的关系

容积式流量计的测量误差值E，可由指示值与真值之差与指示值之比表示，则误差值E可表示为

将流体体积V与指示值I之间的关系式（3）代入，可得：

由式（5）可见，容积式流量计的误差特性仅与流量计内部的计量空间体积V0、仪表齿轮比常数a有关。也就是说，从测量原理的角度来说，容积式流量计的测量误差仅与流量计的几何结构有关，而与流体性质和流量值无关，我们把这个误差特性称为容积式流量计的理想误差特性。画成曲线，是一条平行于横轴的水平线，如图1中曲线1所示。

图1 容积式流量计误差特征曲线图

然而，当我们对容积式流量计进行标定，画出实际误差特性曲线时，则较接近曲线2的形式。在小流量时，误差值急剧地向负方向倾斜；随着流量增大，误差值逐渐由负方向向正方向移动，并稳定在某一定位上，误差曲线平行于横轴。流量继续增加，误差值又将负方向偏移。实际误差特性曲线所以呈现这种变化趋势，是因为容积式流量计中存在着不可避免的漏流现象。所谓漏流，就是流体通过转动件与外壳之间的间隙直接从入口流向出口，没有被计量。以下将讨论考虑了漏流现象的误差特性关系式。

假设在单位时间内的流体漏流量用△g表示；通过流量计的流量为qV；通过流量计总的流体体积量为V；在这一段时间内总的漏流的体积量为△V。这样△V可表示为：

所以，当存在漏流时，转子排出N个计量空间流体量时，实际通过流量计的流体体积为

V＝NV0＋△V （7）

将式（2）（6）代入式（7），可得：

式（8）可整理成：

将式（9）代入误差定义式（4），可得：

分析式（10）可见，由于计量空间体积V0、齿轮比常数a均为定值，所以误差E与流量之间的关系受单位时间漏流量△g影响。

若假定该容积式流量计的漏流量△g是一恒定值，可利用式（10）讨论其误差曲线的变化趋势。

当流量很小，在极端情况下，qV=△g，则式（10）中括号内为0，误差值E趋向负无穷大。随着流量qV增加，式（10）中括号内数值逐渐增大，误差值E也逐渐向正方向增加，当流量继续增加，达到△g与qV相比显得非常小，即qV/△g很接近0时，式（10）转变成式（5），误差曲线趋向于理想误差曲线。

3 容积式流量计使用中的注意事项

容积式流量计是一种准确度较高的流量计，但使用不当不会得到理想的结果，只有及时维护，才能使流量计正常运行。正确使用与及时维护流量计，是流量计操作人员应当坚守的职责。

新设计选型的或重新安装的流量计计量系统，经安装检查无误之后，应进行试运行工作。试运行工作按下述程序进行：首先关闭流量计前后阀门，对水平安装的计量系统缓慢打开旁通管路阀门（对垂直安装的系统，则打开主管线阀门），使流体从旁路管道流过，以冲洗管道中残留的杂物并使流量计进出口压力平衡。若无旁路管道，则可用短管替代流量计使流体通过，待管道冲洗干净后，取下短管而换回流量计。按照流量计说明书中规定进行使用即可。

计量系统投入正常运行后，操作人员要注意以下几个方面：

（1）排尽气体：通常实液扫线后，管道内还残留较多空气，随着加压运行，空气以较高流速流过容积式流量计，活动测量元件可能过速运转，损伤轴和轴承。因此开始时要缓慢增加流量，使空气渐渐外逸。

（2）旁路管切换顺序：液流从旁路管转入仪表时，启闭要缓慢，特别在高温高压管线上更应注意。启用时第1步徐徐徐开启A阀，液体先在旁路管流动一段时间；第2步徐徐开启B阀；第3步徐徐开启C阀；第4步徐徐关闭A阀。关闭时按上述逆顺序动作操作。

（3）启动后通过最低位指针或字轮和秒表，确认未达过度流动，较佳流量应控制在（70～80）％最大流量，以保证仪表使用寿命。

（4）检查过滤器：新线启动过滤器网最易被打破，试运行后要及时检查网是否完好。同时过滤网清洁无污物时记录下常用流量下的压力损失这两个参数，今后不必卸下检查网堵塞状况，即以压力损失增加程度判断是否要清洗。

（5）测量高粘度液体：用于高粘度液体，一般均加热后使之流动。当仪表停用后，其内部液体冷却而变稠，再启用时必须先加热待液体粘度降低后才让液体流过仪表，否则会咬住活动测量元件使仪表损坏。

（6）避免急剧流量变化：使用容积式流量计时，应注意不能有急剧的流量变化（如使用快开阀），因容积式流量计的惯性作用，急剧流量变化将产生较大附加惯性力，使转子损坏。

（7）在用蒸汽冲洗管道时禁止蒸汽通过容积式流量计。

4 结束语

容积式流量计是一种较为经典的流量计，在工业动态计量中还在大量使用，只有了解容积式流量计的误差特性，做好使用和日常维护工作，才能保证发挥该类仪表的优势，更好地服务于生产。

    容积式流量计的这种定排量的流量测试方法可以追溯到18世纪,在20世纪30年代进入普遍的商业应用阶段。

    近年来,PD流量计在有的工业发达国家的销售额超过了20%,在我国也大约占到了20%。

    其主要应用在石油基介质的计量中。

    但由于其精确的计量特性,近年来,迅速扩展到化工、食品、医疗等部门也采用它来精确计量昂贵介质的总量和流量。

    在石油方面的测量中,已经制定了使用容积式流量计的测量系统的国际标准(ISO/DIS2714)。

    而且高精度、长期性能保持性和高重复性的容积式流量计也被用来作为工业流量计量的标准仪表,对工业仪表进行校准和标定。

    随着液压技术的进步和发展,对流量计量精度的要求也越来越高。

    而作为计量较为精确的一类流量计,容积式流量计在此领域将继续发挥优势。

    随着加工工艺水平的提高和材料科学的发展,经过不断完善其关键技术,容积式流量计得到更为广泛的应用，旋转活塞流量计也是容积式流量计的一种，在测量轻质液体，比如汽柴油等，有着良好的效果。

2. 流量计的操作方法
2.1 相应的配置
流量计必须安装表前阀1、表后阀2（流量调节阀）和控制开关阀3（也安装在流量计后），见图示。表前阀1、表后阀2可以是一般机械式闸阀或球阀等，控制开关阀3也可以用电磁阀或其他阀门。（在泵后应当安装止回阀。）

2.2 开始运行（此时所有阀门都处在关闭状态）
首先打开油泵――缓慢打开表前阀1（保证流量计进油）――打开控制开关阀3――zui后打开表后阀2即流量调节阀（此时可以调节流量到所需流量值）。至此流量计开始正常运行。

2.3停止运行
与开始运行正好相反，即首先关闭控制开关阀3――关闭表前阀1――zui后关闭油泵。此时可以不必关闭调节流量阀2，以保证流量计下一循环开始运行时，流量仍然保证原恒定流量。
警示：
当*次运行时，必须以低速（＜60L/分钟）运行50L之后，再加速到正常速度，否则极易损坏流量计。

3、容积式流量计常见故障原因、排除方法

故障现象	原   因	措   施	备   注
转子不转	1、管道中有杂物 2、被测液体含杂物多。过滤器损坏。杂质进入表内，齿轮卡住。	拆洗仪表与管道，修理过滤器。
密封联轴器漏液	密封填料磨损或缺乏密封油。	拧紧压盖或更换填料，加填密封油。
指针转动不稳定，或时停时走	指针、垫圈……等有松动或转动件转动不灵活。	重新紧固，消除不灵活现象。
小流量误差偏负过大	椭圆齿轮与计量箱壁相碰，轴承磨损，或计量箱壁变形。	更换轴承、修理变齿处的计量箱壁和齿轮，使转动灵活，保证所需间隙。	修理后要检定
误差变化过大	流体有大脉动或含有气体。	减少脉动或加装气体分离器
误差过大，但zui大zui小误差之差不超过1%	使用期超过，或检修后间隙等发生变化。	重新校验调整	对应0.2级流量计zui大zui小误差不超过0.4%

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