容積式流量計(jì)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，zui初的流量計(jì)是一種排水泵或水壓機(jī)，后來發(fā)展成為流量計(jì)。到上世紀(jì)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(jì)量，使用極為普通，用量甚大。

1 容積式流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)及分類

    容積式流量計(jì)是利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分隔成單位體積并進(jìn)行累加計(jì)量出總體積而實(shí)現(xiàn)流體計(jì)量。它與日常生活中用容器來計(jì)量液體體積的方式有點(diǎn)類似，所不同的是在工業(yè)應(yīng)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(jì)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(jì)量空間”被流體充滿的次數(shù)不斷累加，乘以“計(jì)量空間”的體積，就可以得到通過流量計(jì)的流量總量。

    容積式流量計(jì)品種繁多，結(jié)構(gòu)形式變化多種多樣，根據(jù)其測量元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪（羅茨）流量計(jì)、刮板流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)、往復(fù)活塞式流量計(jì)、圓盤流量計(jì)等許多種。

2 容積式流量計(jì)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(jì)，都必須了解它的誤差特性。所謂誤差特性，就是流量計(jì)的誤差值與流量測量值之間的關(guān)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(shè)流量計(jì)計(jì)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(shè)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(guān)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(guān)系

         （3）

    容積式流量計(jì)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

         （4）

    將流體體積V與指示值I之間的關(guān)系式（3）代入，可得：

         （5）

    由式（5）可見，容積式流量計(jì)的誤差特性僅與流量計(jì)內(nèi)部的計(jì)量空間體積V0、儀表齒輪比常數(shù)a有關(guān)。也就是說，從測量原理的角度來說，容積式流量計(jì)的測量誤差僅與流量計(jì)的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與流體性質(zhì)和流量值無關(guān)，我們把這個誤差特性稱為容積式流量計(jì)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(jì)誤差特征曲線圖

    然而，當(dāng)我們對容積式流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，畫出實(shí)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(fù)方向傾斜；隨著流量增大，誤差值逐漸由負(fù)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(fù)方向偏移。實(shí)際誤差特性曲線所以呈現(xiàn)這種變化趨勢，是因?yàn)槿莘e式流量計(jì)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(jì)量。以下將討論考慮了漏流現(xiàn)象的誤差特性關(guān)系式。

    假設(shè)在單位時間內(nèi)的流體漏流量用△g表示；通過流量計(jì)的流量為qV；通過流量計(jì)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：

         （6）

    所以，當(dāng)存在漏流時，轉(zhuǎn)子排出N個計(jì)量空間流體量時，實(shí)際通過流量計(jì)的流體體積為

    V＝NV0＋△V     （7）

    將式（2）（6）代入式（7），可得：

         （8）

    式（8）可整理成：

         （9）

    將式（9）代入誤差定義式（4），可得：

         （10）

    分析式（10）可見，由于計(jì)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(guān)系受單位時間漏流量△g影響。

    若假定該容積式流量計(jì)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(dāng)流量很小，在情況下，qV=△g，則式（10）中括號內(nèi)為0，誤差值E趨向負(fù)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(dāng)流量繼續(xù)增加，達(dá)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(jì)使用中的注意事項(xiàng)

    容積式流量計(jì)是一種準(zhǔn)確度較高的流量計(jì)，但使用不當(dāng)不會得到理想的結(jié)果，只有及時維護(hù)，才能使流量計(jì)正常運(yùn)行。正確使用與及時維護(hù)流量計(jì)，是流量計(jì)操作人員應(yīng)當(dāng)堅(jiān)守的職責(zé)。

    新設(shè)計(jì)選型的或重新安裝的流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)，經(jīng)安裝檢查無誤之后，應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)行工作。試運(yùn)行工作按下述程序進(jìn)行：首先關(guān)閉流量計(jì)前后閥門，對水平安裝的計(jì)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(jì)進(jìn)出口壓力平衡。若無旁路管道，則可用短管替代流量計(jì)使流體通過，待管道沖洗干凈后，取下短管而換回流量計(jì)。按照流量計(jì)說明書中規(guī)定進(jìn)行使用即可。

    計(jì)量系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后，操作人員要注意以下幾個方面：

    （1）排盡氣體：通常實(shí)液掃線后，管道內(nèi)還殘留較多空氣，隨著加壓運(yùn)行，空氣以較高流速流過容積式流量計(jì)，活動測量元件可能過速運(yùn)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(yīng)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(guān)閉A閥。關(guān)閉時按上述逆順序動作操作。

    （3）啟動后通過zui低位指針或字輪和秒表，確認(rèn)未達(dá)過度流動，*流量應(yīng)控制在（70～80）％zui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)zui易被打破，試運(yùn)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(dāng)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(jì)時，應(yīng)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(jì)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(jì)。

4 結(jié)束語

    容積式流量計(jì)是一種較為經(jīng)典的流量計(jì)，在工業(yè)動態(tài)計(jì)量中還在大量使用，只有了解容積式流量計(jì)的誤差特性，做好使用和日常維護(hù)工作，才能保證發(fā)揮該類儀表的優(yōu)勢，更好地服務(wù)于生產(chǎn)。