液壓油流量表

橢圓齒輪流量計可選用機械顯示表頭和電子顯示表頭兩種計數機構，廣泛應用于各工業領域的液體流量控制，適用于各種類型的液體測量，如原油、柴油、汽油等，具有量程大，精度高，使用和維修方便等特點，選用不同的制造材料，可滿足石油、化工、醫藥、食品、冶金、電力、交通等各領域的液體流量計量。

工作原理

橢圓齒輪流量計是由計量箱和裝在計量箱內的一對橢圓齒輪，與上下蓋板構成一個密封的初月形空腔（由于齒輪的轉動，所以不是優良密封的）作為一次排量的計算單位。當被測液體經管道進入流量計時，由于進出口處產生的壓力差推動一對齒輪連續旋轉，不斷地把經初月形空腔計量后的液體輸送到出口處，橢圓齒輪的轉數與每次排量四倍的乘積即為被測液體流量的總量。

技術參數

1）基本誤差：±0.5％，±0.2％

2）被測液體粘度：2～200mpa.s，可定制高粘度

3）被測液體溫度：-20～+80℃，可定制高溫

4）*大工作壓力：鑄鐵、不銹鋼1.6Mpa；鑄鋼2.5Mpa，6.4Mpa，可定制高壓

5）材質：鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼

6）信號輸出（遠傳型、智能數顯型）：

a、供電：24Vdc

b、脈沖，4-20mA

7）防爆（可選）

8）保溫夾套（可選）

測量范圍

外形尺寸（單位：mm）

1.鑄鐵型、鑄鐵高粘型、鑄鐵高溫型、鑄鐵變形型

2.鑄鋼型、鑄鋼高粘型、鑄鋼高溫型

注：鑄鐵、鑄鋼高溫型橢圓齒輪流量計外形尺寸：DN15~DN25，A、B尺寸按上表數據加160mm熱延伸管：DN40~DN80，A、B尺寸按上表尺寸加300mm熱延伸管，其余尺寸同上表相應尺寸。

3.不銹鋼型

安裝注意：

1.流量計可水平安裝或垂直安裝，但橢圓齒輪軸應安裝成水平位置。

2.流量計本體材料有鑄鐵（普通型，主要用于油類介質測量），不銹鋼（防腐型）。

3.為防止被測介質中雜物卡死流量計，必須在表前安裝過濾器配套使用。

高壓液壓油流量標準裝置檢定方法探討：

我站作為國防科技工業大流量專業計量站于2014年研制出國防科技工業系統采用15號航空液壓油為工作介質的高壓液壓油流量標準裝置。經測試, 裝置工作壓力達到28MPa;流量范圍:0.01~5m³/h;介質高工作溫度達80℃。裝置參照JJG164—2000《液體流量標準裝置檢定規程》的規定對換向器、衡器、計時器等進行了檢定, 并對各個不確定度分量進行了合成。由于裝置介質工作溫度范圍較寬, 會對換向系統精度造成影響, 因此采用多溫度點檢定取大值的方法;另外, 裝置介質高壓工作需考慮壓縮性問題, 裝置輸出標準流量的數學模型相應發生變化, 因此不確定度合成時需考慮液壓油壓縮系數的影響。另外, 經實測,華陸品牌 圓柱齒輪流量計在不同壓力下儀表系數有著較明顯差異, 開展高壓液體流量檢定有一定的實踐意義。本文結合具體實驗數據和處理方法, 針對高溫、高壓液體流量標準裝置的檢定方法進行探討和交流。

1 換向系統檢定

裝置包括三套氣動閉式換向系統, 口徑分別為DN50、DN25及DN15。參照檢定規程, 換向器按臺位 (大、中、小) 在不同的溫度下分別在大流量、常用流量和小流量下測試, 取各流量點中不確定度大值作為該臺位換向器的不確定度。

檢定方法采用行程差法, 步驟如下:將流量調至所需的流量點, 穩定10min后, 操作換向器, 使換向器換向, 分別記錄換入和換出時間。如此重復10次。用以下公式計算出換向器的不確定度:A類相對標準不確定度:

式中:t_min為標準裝置短測量時間, s;t_1i、t₁分別為第i次換入時間和n次t_1i的平均值, s;t_2i、t₂分別為第i次換出時間和n次t_2i的平均值, s;n為測量次數。

依據上述方法進行常溫和高溫下換向器性能實驗, 大臺位流量分別設定為5.76m³/h、3.24m³/h和0.576m³/h左右;中臺位流量分別設定為5.76m³/h、0.72m³/h和0.010m³/h左右;小臺位流量分別設定為2.59m³/h、0.72m³/h和0.0072m³/h左右。其中, 常溫 (30℃) 和高溫 (80℃) 下換向器測試結果如表1、表2所示。

2 稱重系統檢定

由于稱重系統測試不受介質溫度、壓力及流量等因素影響, 因此稱重系統測試在設備相對靜止狀態下進行。具體步驟和方法如下:在每個稱重臺位的量限范圍內取10個均勻分布點, 用標準砝碼從j=1逐步加載到j=10, 完成一次測試, 再從j=10逐步卸載到j=1, 完成二次測試。分別記錄下加載質量、卸載質量、衡器讀數R_m和空容器衡器讀數的平均值R₀, 根據下式計算出各測試點的不確定度:

式中:Δm_i為負載 (m_j+R₀) 時第j點第i次測量差值, Δm_i=R_mi- (m_j+R₀) , kg;Δm為第j點的平均值, kg;m_j為第j點標準砝碼的質量, kg;R_mi為質量為m_i的標準砝碼第i次測量時電子秤的讀數, kg;R₀為空容器n次測量HLLC-15電子秤的讀數平均值, kg。

取各檢測點不確定度的大值為電子秤的不確定度, 實驗結果見表4。

3 不確定度合成

檢定規程中裝置不確定度的輸入量包括:換向器、計時器、電子秤、標準砝碼及標準密度計。裝置合成不確定度計算公式如下:

式中:u₁為換向器換入A類相對不確定度;u₂為換向器換出A類相對不確定度;u₃為換向器B類相對不確定度;u₄為電子秤A類相對不確定度;u₅為電子秤B類相對不確定度;u₆為標準計時器相對不確定度, 裝置配套標準流量積算儀晶振標稱頻率為5MHz, 分辨力為0.1ms, 經測其相對不確定度0.00062%;u₇為液體密度相對不確定度, 采用一等標準玻璃密度計測得的液體密度相對不確定度約0.014%;u₈為標準砝碼相對不確定度, 采用F1等標準砝碼, 相對不確定度0.0015%;u₉為壓縮系數相對不確定度, 根據裝置流體狀態取壓縮系數6.67×10^-4MPa^-1, 按照偏差±2%, 矩形分布, 在28MPa狀態下工作靈敏系數約0.019, 則壓縮系數相對不確定度為0.022%;u₁₀為液體壓力相對不確定度, 其測量不確定度1%, 矩形分布, 在28MPa狀態下工作的靈敏系數約為0.019, 則液體壓力相對不確定度為0.011%。

按照影響裝置不確定度的因素分析, 計時器、HLLC-15電子秤性能不受裝置變溫功能的影響, 華陸品牌換向器性能受裝置變溫功能的影響, 因此分別在不同溫度下 (即常溫和80℃高溫下) , 對裝置三個稱重臺位分別進行不確定度合成, 取大值作為該臺位的不確定度, 然后取三個臺位中的大值作為整套裝置的不確定度來判斷是否滿足任務書要求。根據換向器、電子秤檢定結果, 依據式 (6) 進行計算, 結果如表5所示。

4 結束語

由于在檢定規程的基礎上增加了變溫測試環節, 因此, 有效地保障了裝置在各種溫度條件下測得數據的可靠性。在不確定度評定和合成時考慮了液體壓縮系數的影響, 壓縮系數也已成為裝置的重要不確定度來源。但由于檢測手段有限, 此處所采用的壓縮系數是從機械手冊中查得, 取得是固定的理論值, 該值與實際值可能存在較大偏差, 因此由壓縮系數引入的不確定度很有可能更大, 值得進一步探討確定。液體實際壓縮系數是隨溫度、壓力不斷變化的 (呈三維變化狀) , 因此準確獲得實時液體壓縮系數難度較大。另外, 裝置正常運轉過程中很難將油液中的氣體*排出 (對壓縮系數影響很大) , 取樣離線檢測壓縮系數的方**導致油液含氣量的差異, 很可能偏差較大。采取華陸品牌在線密度計在線實測液體密度理論上可以消除液體壓縮的影響, 但會帶來HLLC-15在線密度計高壓狀態下溯源的難題。另據調研市場上在售的在線密度計精度 (0.01%) , 雖能基本滿足要求, 但耐壓普遍低于20MPa, 使用受到一定限制。因此, 較好地解決方案可能還是實測結合理論修正。總之, 高壓液體裝置壓縮系數的影響值得重視和進一步探討。