HLLC-25/rongjishi 容积式流量计

容积式流量计

容积式流量计是直接根据排出流体体积进行流量累计的仪表，容积式流量计按其测量元件分类，可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式流量计和膜式流量计等，容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量*大的流量计，常应用于昂贵介质（油品、天然气等）的总量测量。

椭圆齿轮流量计可选用机械显示表头和电子显示表头两种计数机构，广泛应用于各工业领域的液体流量控制，适用于各种类型的液体测量，如原油、柴油、汽油等，具有量程大，精度高，使用和维修方便等特点，选用不同的制造材料，可满足石油、化工、医药、食品、冶金、电力、交通等各领域的液体流量计量。

工作原理：

椭圆齿轮流量计是由计量箱和装在计量箱内的一对椭圆齿轮，与上下盖板构成一个密封的初月形空腔（由于齿轮的转动，所以不是优良密封的）作为一次排量的计算单位。当被测液体经管道进入流量计时，由于进出口处产生的压力差推动一对齿轮连续旋转，不断地把经初月形空腔计量后的液体输送到出口处，椭圆齿轮的转数与每次排量四倍的乘积即为被测液体流量的总量。

技术参数：

1）基本误差：±0.5％，±0.2％

2）被测液体粘度：2～200mpa.s，可定制高粘度

3）被测液体温度：-20～+80℃，可定制高温

4）*大工作压力：铸铁、不锈钢1.6Mpa；铸钢2.5Mpa，6.4Mpa，可定制高压

5）材质：铸铁、铸钢、不锈钢

6）信号输出（远传型、智能数显型）：

a、供电：24Vdc

b、脉冲，4-20mA

7）防爆（可选）

8）保温夹套（可选）

测量范围：

外形尺寸：（单位：mm）

1.铸铁型、铸铁高粘型、铸铁高温型、铸铁变形型

2.铸钢型、铸钢高粘型、铸钢高温型

注：铸铁、铸钢高温型椭圆齿轮流量计外形尺寸：DN15~DN25，A、B尺寸按上表数据加160mm热延伸管：DN40~DN80，A、B尺寸按上表尺寸加300mm热延伸管，其余尺寸同上表相应尺寸。

3.不锈钢型

安装注意：

容积式流量计在农业机械油耗测量中的应用

随着农业机械 （ 简称农机 ） 的高速发展和普及，农机油耗测试是农机研制企业开展节能工作及能量平衡工作、进行农机技术改造和改进设计中必的一项基础研究。

然而，除少数大型农机生产企业或专业研究单位有精度较高、设备齐全的油耗测试手段和设备外，绝大多数企业采用天平砝码称重法进行油耗测试。该方法操作复杂，容易加量过多，测量精度不高，并易受到环境湿度、柴油易挥发等因素的干扰从而产生较大的测量误差。

也有部分企业采用液体涡轮流量计采集油耗。该方法成本较低，安装方便，但由于涡轮流量计的口径普遍较小，柴油含杂质过多，在工作中常发生流量计内部油道被杂质堵塞的现象，故障率较高。针对上述问题，在研究容积式流量计的结构和工作原理的基础上，提出一种选用旋转活塞式容积流量计安装在农机油路上的方法来测量农机的油耗，并搭建实验平台测试和分析该款流量计的检测精度及可靠性。

容积式流量计结构及分类

容积式流量计又称为定排量流量计 （ positive displacement flowmeter ）。它主要由计量本体和测量部分组成，计量本体由壳体、活动体 （转子流量计的转子 ） 组成。其中，核心部件是活动体，它是测量过程中的运动部件。活动体和壳体构成的每个测量腔就是一个标准容积单元，用来测量被测流体的体积，测量部分实际上是一个转速或计数传感器，螺杆流量计上的其中一只螺杆伸出的小齿轮上嵌有磁材料，螺杆转动时传感器可以通过磁效应识别螺杆的转速，并转化为标准脉冲信号或电流信号，方便测量人员使用二次仪表显示油耗数值或被计算机采集信号并进行进一步的分析和应用。

容积式流量计种类繁多，可以根据不同的原则来分类，通常按照测量元件的结构分为转子式、刮板式、旋转活塞式、往复活塞式及膜片式等，基于旋转活塞流量计具有工作可靠、测量精度高、压力损失小的特点，且当介质黏度大于 50 cp 时，黏度的变化对精度无影响，特别适用于不含固体颗粒介质的液体的瞬时流量和累计流量的测量。因此，本文采用由上海康汇公司制作的流量计传感器油耗采集设备做油耗测量实验，主要由 2 个旋转活塞式容积流量传感器和一个显示屏组成。

旋转活塞式容积流量计工作原理及安装方法

1、流量计工作原理

如图 1 （ a ） 所示，被测液体从进口端进入流量传感器内腔，在进、出口端形成压差，迫使活塞按图中箭头所示的方向旋转。随着液体的继续流入，活塞转到如图 1 （ b ） 所示位置，形成封闭的新月形截面的容腔 V1。在差压的作用下，活塞继续旋转，之前才形成的封闭的新月形截面 V1 与出口端连通而开始排液，如图 1 （ c ） 所示位置。当活塞旋转到如图 1 （ d ）所示的位置时，又形成另一封闭的新月形截面容腔 V2，再继续旋转，则容腔 V2 与出口端连通而开始排液，然后转子又回复到如图 1 （ a ） 所示的位置。这样，活塞每旋转一周，从进、出口端流过的液体等于容积 V1 和 V2 的总和。

图1 流量计内部工作示意图

正常工作下，流量计内部相当于一个按键开关的作用，在有液体流入的过程中反复关断吸合，在输出端口形成连续的脉冲信号，通过检测该口的电平变化并对其计数，可知一定时间内输出的脉冲数，根据公式（ 1 ） 可流过某上等量传感器的液体体积：

V ＝n*K （ 1 ）

公式（ 1 ） 中，n 为某一时间段内从流量传感器采集到的脉冲数，K 为传感器转子旋转一周所排出的流体体积。

2、流量计安装方式

柴油发动机的燃油消耗量的计量采用差分测量法。由于柴油发动机有进油管和回油端，柴油发动机工作时，柴油从油箱被吸入进油管，经过油水分离器过滤后，进入供油泵然后从供油泵压出，经过精滤过滤后进入喷油嘴喷射，没有喷

射的柴油经过回油管回到油箱。柴油发动机的油耗计量是进油管流过的燃料体积与回油管流过的燃油体积的差值，因此需要在进油管和回油管上各安装一个流量传感器 （ 如图 2 所示 ）。有部分农机的柴油发动机并无回油端或回油量极少，则可不接回油传感器。

图2 流量计传感器安装示意图

实验测试结果与分析

实验平台采用的是广西某企业生产的方拖 （ 如图 3 所示 ），其发动机为“时风欧”**代的单缸发动机，功率为 14.7 kW，怠速空载运行情况下每小时消耗柴油约 0.52L，方拖空载载行驶一百公里所用柴油为 9～11L。按图 4 所示安装流量计传感器，因为该款发动机的回油管并不回到油箱而是直接回到滤清器上，所以无需装回油传感器。进油传感器把流过的柴油体积转换成脉冲信号发送给显示屏进行处理，发动机消耗的油量数值会实时显示在显示屏上。

图3 实验测试所用方拖

图4 单缸柴油机安装法

1、怠速工况下油耗测试

点燃发动机，待其稳定运行后每隔 10 min 读取并记录显示屏上的油耗数值 （ 见表 1 ）。

由图 5 可知，怠速情况下，发动机油耗以平均 9.965 mL/min的数值平稳递增，200 min 内共消耗了 1 993 mL 柴油，平均每小时所耗油量约 598 mL，这与发动机厂家提供的怠速油耗数值基本符合，误差为 13.04%。由于柴油机是怠速运行，单位时间内流过传感器的液体流速较低，与传感器的液体流速*小量程 1L/h 相差较大，因此发动机带载工作时，传感器所测得的油耗与实际发动机油耗的误差范围会有所降低，油耗传感器的测量精度也会随着发动机功率的增大而提高。

2、方拖行驶工况下油耗测试实验

方拖在空载情况下进行实车行驶油耗测试，出车前加满油箱，然后从加油站开始沿路线行驶 4.3 km 后沿原路返回至加油站并把油箱加满，所加油量即为方拖行驶 8.6 km 实际油耗，并记录此时油耗设备显示屏上的数值。重复上述实验，得到的数据见 2。

由表 2 可知，方拖共行驶 77.4 km，实际所用总油量为 8.2L，折算为百公里油耗约 10.59L，符合厂家提供的方拖百公里油耗数值，而油耗设备上显示方拖行驶 77.4 km 所用总油量为9.134L，与实际方拖所用油量相差 0.934L，误差为 10.22%，低于传统的油耗测量方法所算得的误差值。

随着我国对农机生产行业项目的重视，适用于测量农机油耗的流量计市场巨大，积极研究和发展新型流量计产品，结合应用*的微电子控制技术来测量农机油耗有着重要的发展意义。本文提出的农机油耗测量方法具有简单实用、可靠性高等特点，对今后研究更高精度的油耗测试仪具有重要的借鉴意义。