容積式流量計(jì)出現(xiàn)已有一百多年的歷史，開(kāi)始使用主要用于測(cè)量水流量，zui初的流量計(jì)是一種排水泵或水壓機(jī)，后來(lái)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(cè)量，目前在我國(guó)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(cè)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(lái)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(shí)，需要在管道中連續(xù)地測(cè)量流體體積。它的工作過(guò)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(cè)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(guò)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(cè)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(duì)于任何一個(gè)流量測(cè)量值來(lái)說(shuō)，必須包括兩部分內(nèi)容：一是流量測(cè)量值本身；二是它的誤差允許范圍，否則是不完整的。所以，對(duì)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(cè)量值之間的關(guān)系。討論誤差特性，就是討論和研究測(cè)量誤差值隨流量測(cè)量值變化而變化的趨勢(shì)。

設(shè)流量計(jì)計(jì)量空間體積為V0（m3），一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)為N，則在該時(shí)間內(nèi)流過(guò)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(dòng)的齒輪組的齒輪比和儀表指針轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)次數(shù)N的關(guān)系為

I＝aN （2）

由式（1）和（2）可得到一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)儀表的流體體積與儀表指示值的關(guān)系

容積式流量計(jì)的測(cè)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(guān)系式（3）代入，可得：

由式（5）可見(jiàn)，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(shuō)，從測(cè)量原理的角度來(lái)說(shuō)，容積式流量計(jì)的測(cè)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(wú)關(guān)，我們把這個(gè)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(duì)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(shí)，則較接近曲線2的形式。在小流量時(shí)，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(dòng)，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(shì)，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(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)件與外殼之間的間隙直接從入口流向出口，沒(méi)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(shí)間內(nèi)的流體漏流量用△g表示；通過(guò)流量計(jì)的流量為qV；通過(guò)流量計(jì)總的流體體積量為V；在這一段時(shí)間內(nèi)總的漏流的體積量為△V。這樣△V可表示為：
 

所以，當(dāng)存在漏流時(shí)，轉(zhuǎn)子排出N個(gè)計(jì)量空間流體量時(shí)，實(shí)際通過(guò)流量計(jì)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(jiàn)，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(shí)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(shì)。

當(dāng)流量很小，在情況下，qV=△g，則式（10）中括號(hào)內(nèi)為0，誤差值E趨向負(fù)無(wú)窮大。隨著流量qV增加，式（10）中括號(hào)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(shí)，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(huì)得到理想的結(jié)果，只有及時(shí)維護(hù)，才能使流量計(jì)正常運(yùn)行。正確使用與及時(shí)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(wú)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(duì)水平安裝的計(jì)量系統(tǒng)緩慢打開(kāi)旁通管路閥門（對(duì)垂直安裝的系統(tǒng)，則打開(kāi)主管線閥門），使流體從旁路管道流過(guò)，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(wú)旁路管道，則可用短管替代流量計(jì)使流體通過(guò)，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(shuō)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(gè)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(guò)容積式流量計(jì)，活動(dòng)測(cè)量元件可能過(guò)速運(yùn)轉(zhuǎn)，損傷軸和軸承。因此開(kāi)始時(shí)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(shí)，啟閉要緩慢，特別在高溫高壓管線上更應(yīng)注意。啟用時(shí)第1步徐徐徐開(kāi)啟A閥，液體先在旁路管流動(dòng)一段時(shí)間；第2步徐徐開(kāi)啟B閥；第3步徐徐開(kāi)啟C閥；第4步徐徐關(guān)閉A閥。關(guān)閉時(shí)按上述逆順序動(dòng)作操作。

（3）啟動(dòng)后通過(guò)zui低位指針或字輪和秒表，確認(rèn)未達(dá)過(guò)度流動(dòng)，*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(guò)濾器：新線啟動(dòng)過(guò)濾器網(wǎng)zui易被打破，試運(yùn)行后要及時(shí)檢查網(wǎng)是否完好。同時(shí)過(guò)濾網(wǎng)清潔無(wú)污物時(shí)記錄下常用流量下的壓力損失這兩個(gè)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(cè)量高粘度液體：用于高粘度液體，一般均加熱后使之流動(dòng)。當(dāng)儀表停用后，其內(nèi)部液體冷卻而變稠，再啟用時(shí)必須先加熱待液體粘度降低后才讓液體流過(guò)儀表，否則會(huì)咬住活動(dòng)測(cè)量元件使儀表?yè)p壞。

（6）避免急劇流量變化：使用容積式流量計(jì)時(shí)，應(yīng)注意不能有急劇的流量變化（如使用快開(kāi)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(shí)禁止蒸汽通過(guò)容積式流量計(jì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(dòng)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(shì)，更好地服務(wù)于生產(chǎn)。