容積式流量計概述
來源：江蘇騰泰儀表科技有限公司
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發(fā)布日期：2021-04-25
容積式流量計是一種直接測量型流量計，它利用機(jī)械測量元件，
把流體連續(xù)不斷地分隔為單個的固定容積部分排出，而后通過計數(shù)單位時間
或某一時間間隔內(nèi)經(jīng)儀表排出的流體固定容積的數(shù)目來實現(xiàn)流量的計量與計
算，它可用于各種液體和氣 ...
容積式流量計是一種直接測量型流量計，它利用機(jī)械測量元件，把流體連
續(xù)不斷地分隔為單個的固定容積部分排出，而后通過計數(shù)單位時間或某一時
間間隔內(nèi)經(jīng)儀表排出的流體固定容積的數(shù)目來實現(xiàn)流量的計量與計算，它可
用于各種液體和氣體的體積流量測量。
容積式流量計的優(yōu)點(diǎn)是：測量精度高，量程比寬，對上游流動狀態(tài)不敏
感，無前后直管段長度要求，特別適合高粘度介質(zhì)的測量，因此**應(yīng)用于
工業(yè)生產(chǎn)過程的流量測量并作為流量計量的標(biāo)準(zhǔn)儀表。其缺點(diǎn)是對被測流體
中的污物較敏感，當(dāng)被測管道口徑較大時，流量計比較笨重。
容積式流量計的種類很多，按其測量元件形式和測量方式可分為橢圓齒輪
流量計、腰輪流量計、刮板流量計、活塞式流量計、濕式流量計和皮囊式流
量計等。工業(yè)生產(chǎn)中使用比較普遍的有橢圓齒輪、腰輪和刮板流量計。
1．橢圓齒輪流量計
橢圓齒輪流量計的測量本體由一對相互嚙合的橢圓齒輪和殼體組成，這對
橢圓齒輪在流量計進(jìn)出口兩端流體差壓作用下，交替地相互驅(qū)動并各自繞軸
作非勻角速度的旋轉(zhuǎn)。兩橢圓齒輪在運(yùn)動過程中與殼體構(gòu)成具有固定容積的
測量室，橢圓齒輪與測量室內(nèi)壁的間隙很小，以減少流體的滑流量并保證測
量的精度。通過橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動，連續(xù)不斷地將充滿在齒輪與殼體之間的固
定容積內(nèi)的流體一份份排出，并通過機(jī)械的或其他的方式測出齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)，
從而可得到被測流體的體積流量。
橢圓齒輪流量計工作原理
由于流體在流量計入、出口處
的壓力 p1 p2，當(dāng) A、B 兩輪處于圖 1（a）所示位置時，A 輪與殼體間構(gòu)成容
積固定的半月形測量室（圖中陰影部分），此時進(jìn)出口差壓作用于 B 輪上的
合力矩為零，而在 A 輪上的合力矩不為零，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)力矩，使得 A 輪作
順時針方向轉(zhuǎn)動，并帶動 B 輪逆時針旋轉(zhuǎn)，測量室內(nèi)的流體排向出口；當(dāng)兩
輪旋轉(zhuǎn)處于圖 1（b）位置時，兩輪均為主動輪；當(dāng)兩輪旋轉(zhuǎn) 900，處于圖 1
（C）位置時，轉(zhuǎn)子 B 與殼體之間構(gòu)成測量室，此時，流體作用于 A 輪的合
力矩為零，而作用于 B 輪的合力矩不為零，B 輪帶動 A 輪轉(zhuǎn)動，將測量室內(nèi)
的流體排向出口。當(dāng)兩輪旋再轉(zhuǎn) 900 時，A、B 兩輪重新回到位置（a）。如此
周期地主從更換，兩橢圓齒輪作連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)橢圓齒輪每旋轉(zhuǎn)一周時，流
量計將排出 4 個半月形（測量室）體積的流體。設(shè)測量室的容積為 V，則橢
圓齒輪每旋轉(zhuǎn)一周排出的流體體積為 4V。只要測量橢圓齒輪的轉(zhuǎn)數(shù) N 和轉(zhuǎn)
速 n，就可知道累積流量和單位時間內(nèi)的流量，即瞬時流量：
橢圓齒輪流量計適用于高粘度液體的測量。流量計基本誤差為±0．2％～
±0．5％，量程比為 l0：1。橢圓齒輪流量計的測量元件是齒輪嚙合傳動，被
測介質(zhì)中的污物會造成齒輪卡澀和磨損，影響正常測量，故流量計的上游均
需加裝過濾器，這樣會造成較大的壓力損失。
2．腰輪流量計
腰輪流量計又稱羅茨流量計，其工作原理與橢圓齒輪流量計相同，結(jié)構(gòu)也
很相似，只是轉(zhuǎn)子的形狀略有不同，如圖 2 所示。腰輪流量計的轉(zhuǎn)子是一對
不帶齒的腰形輪，在轉(zhuǎn)動過程中兩腰輪不直接接觸而保持微小的間隙，依靠
套在殼體外的與腰輪同軸上的嚙合齒輪來完成驅(qū)動。這一點(diǎn)與橢圓齒輪流量
計相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。橢圓齒輪嚙合接觸磨損大，受被測流體清潔度影響
較大，容易損壞和降低準(zhǔn)確度，而腰輪由于靠附加驅(qū)動齒輪發(fā)生聯(lián)動，工作
時各測量元件間都不接觸，因此運(yùn)行中磨損很小，可達(dá)較高的測量準(zhǔn)確度，
能保持流量計的長期穩(wěn)定件。
腰輪流量計
腰輪流量計的結(jié)構(gòu)按照工作狀態(tài)可分為立式和臥式兩種：其中腰輪的結(jié)構(gòu)
有一對腰輪和由兩對互呈 450 夾角的腰輪構(gòu)成的組合式腰輪兩種。組合式腰
輪流量計運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可使管道內(nèi)壓力波動大大減小，通常大口徑流量計采用
立式或臥式組合腰輪以減小或消除在流量測量過程中引起的管道振動。
腰輪流量計的轉(zhuǎn)子線型比較合理，允許測量含有微小顆粒的流體，可用于
氣體和液體的測量，它是近年來迅速發(fā)展、**應(yīng)用的一種容積式流量計，
該型流量計除用于工業(yè)測量外，還作為標(biāo)準(zhǔn)流量計對其他類型的流量計進(jìn)行
標(biāo)定，精度可達(dá)±0．1％。
3．刮板式流量計
刮板流量計是一種高精度的容積式流量計，適用于含有機(jī)械雜質(zhì)的流體。
較常見的凸輪式刮板流量計如圖 3 所示。這種流量計主要由可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、
刮板、固定的凸輪及殼體組成。殼體的內(nèi)腔為圓形，轉(zhuǎn)子是一個可以轉(zhuǎn)動、
有一定寬度的空心薄壁圓筒，筒壁上開了四個互成 900 的槽，刮板可在槽內(nèi)
徑向自由滑動。四塊刮板由兩根連桿連接，相互垂直，在空間交叉。每一刮
板的一端裝有一小滾輪，沿一具有特定曲線形狀的固定凸輪的邊緣滾動，使
刮板時伸時縮，且因為有連桿相連，若某一端刮板從轉(zhuǎn)子筒邊槽口伸出，則
另一端的刮板就縮進(jìn)筒內(nèi)。轉(zhuǎn)子在流量計進(jìn)、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動，每當(dāng)相
鄰兩刮板進(jìn)入計量區(qū)時均伸出至殼體內(nèi)壁且只隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而不滑動，形成具
有固定容積的測量室，當(dāng)離開計量區(qū)時，刮板縮入槽內(nèi)，流體從出口排出，
同時后一刮板又與其另一相鄰刮板形成測量室。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，排出 4 份固
定體積的流體，由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)就可以求得被測流體的流量。
凸輪式刮板流量計
刮板式流量計中，還有凹線式和彈性刮板等形式，它們的工作原理與凸輪
式相似，但結(jié)構(gòu)不同。
刮板式流量計由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，能適用于不同粘度和帶有細(xì)小顆粒雜質(zhì)的
液體，性能穩(wěn)定，其計量精度可達(dá) 0．2％，壓損小于橢圓齒輪和腰輪流量
計，振動及噪音小，適合于中、大流量測量。但刮板流量計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造
技術(shù)要求高，價格較高。
4．伺服式容積流量計
常用容積式流量計的轉(zhuǎn)子（橢圓齒輪、腰輪或刮板等）與殼體之間、轉(zhuǎn)子
與轉(zhuǎn)子之間，都有一定的間隙，由于流量計入出口之間存在壓差，就會產(chǎn)生
流體泄漏，從而導(dǎo)致測量誤差，特別在測量小流量、低粘度流體時，測量誤
差較大。為解決此問題，發(fā)展了伺服式容積流量計。采用伺服機(jī)構(gòu)的容積流
量計，通過使流量計入出口差壓保持接近于零的狀態(tài)，消除泄漏，提高對小
流量、低粘度流體的測量精度。伺服式容積式流量計是目前解決微小流量測
量的較好儀表之一。
伺服式腰輪流量計工作原理圖
1-傳動齒輪；2-伺服電機(jī)；3-反饋測速發(fā)電機(jī)；4-微差壓變送器；5-差動變
壓器；
6-伺服放大器；7-Dc 測速發(fā)電機(jī)；8-顯示記錄器
為伺服式腰輪流量計工作原理圖。如圖所示，在流量計工作時，腰輪
由伺服電機(jī)通過傳動齒輪帶動，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動的快慢，隨流體入出口壓力差
的大小而改變。導(dǎo)壓管將入出口壓力引至差壓變送器以測量入出口壓差的變
化，當(dāng)入出口壓差大于零時，差壓變送器輸出信號經(jīng)放大后驅(qū)動伺服電機(jī)帶
動腰輪加快旋轉(zhuǎn)，使流量計排出較大流量的流體，從而使壓差趨近于零。這
種近于無壓差的流量計，使泄漏量減小到*低限度，因而可以實現(xiàn)小流量的
高精度測量，而且測量誤差幾乎不受流體壓力、粘度和密度的影響。
其他型式的伺服式容積流量計的結(jié)構(gòu)和工作原理與伺服式腰輪流量計類
似，而伺服式容積流量計的瞬時流量及累積流量的計數(shù)方法與一般容積流量
計相同。
5．容積式流量計的安裝與使用
容積式流量計的安裝地點(diǎn)應(yīng)滿足技術(shù)性能規(guī)定的條件，管線應(yīng)安裝牢固。
多數(shù)容積式流量計可以水平安裝，也可以垂直安裝，安裝時要注意被測流體
的流動方向應(yīng)與流量計外殼上的流向標(biāo)志一致。容積式流量計只能測量單相
潔凈流體，安裝前必須先清洗上游管線，在流量計上游要安裝過濾器，以免
雜質(zhì)進(jìn)入流量計內(nèi)，卡死或損壞測量元件；當(dāng)測量含氣液體或易氣化的液體
時，還應(yīng)考慮加裝消氣器；調(diào)節(jié)流量的閥門應(yīng)位于流量計下游，為維護(hù)方便
需設(shè)置旁通管路；流量計前后無設(shè)置直管段要求。
流量計在使用過程中被測流體應(yīng)充滿管道，并工作在規(guī)定的流量范圍內(nèi)；
當(dāng)粘度、溫度等參數(shù)超過規(guī)定范圍時應(yīng)對流量值進(jìn)行修正；流量計需定期清
洗和檢定。
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