羅茨流量計(jì)PPT課件

1、 氣體羅茨流量計(jì)氣體羅茨流量計(jì)一、概述： 羅茨流量計(jì)又叫腰輪流量計(jì)，是一種容積式流量計(jì)。它內(nèi)部設(shè)計(jì)有構(gòu)成一定容積的計(jì)量室空間，利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流量體積總量。 容積式流量計(jì)是一種具有歷史悠久的流量?jī)x表，具有對(duì)上游流速分布不敏感，測(cè)量精度高，可用于高粘度流體并直接得到流體累計(jì)流量等特點(diǎn)。 腰輪流量計(jì)由殼體、腰輪轉(zhuǎn)子組件（即內(nèi)部測(cè)量元件）、驅(qū)動(dòng)齒輪與計(jì)數(shù)指示組件等構(gòu)成。 在腰輪流量計(jì)的殼體內(nèi)有一個(gè)計(jì)量室，計(jì)量室內(nèi)有一對(duì)或兩對(duì)可以相切旋轉(zhuǎn)的腰輪（由此得名腰輪流量計(jì)），在流量計(jì) 殼體外面與兩個(gè)腰輪 同軸安

2、裝了一對(duì)驅(qū)動(dòng) 齒輪，它們相互嚙合使 兩個(gè)腰輪可以相互聯(lián)動(dòng)。二、結(jié)構(gòu)和原理 工作原理是利用測(cè)量元件兩個(gè)腰輪，把流體連續(xù)不斷的分割成單個(gè)的體積部分，利用驅(qū)動(dòng)齒輪和計(jì)數(shù)指示結(jié)構(gòu)計(jì)量出流體總體積量。它有兩個(gè)腰輪（酷似8字形）狀的共軛轉(zhuǎn)子，分別控制在各自的轉(zhuǎn)軸上，有一個(gè)腰輪轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)就跟著 （同步齒輪聯(lián)接）反向轉(zhuǎn)動(dòng)， 相互間始終保持著一條線接觸 （準(zhǔn)確說(shuō)是接近），既不能相 互卡住，又不能有泄露間隙。 流量計(jì)的工作原理可以從圖中的4個(gè)過(guò)程來(lái)分析。當(dāng)有氣體通過(guò)流量計(jì)時(shí)，在流量計(jì)進(jìn)出口氣體壓力差的作用下，兩腰輪將按如圖方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在進(jìn)氣口充入氣體時(shí)，兩個(gè)腰輪都向外轉(zhuǎn)，如圖位置1所示。當(dāng)下邊的腰輪放橫（水平狀

3、態(tài)）時(shí)，在它下邊存有一定體積量的氣體，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一定體積量的氣體將從排氣口排出，見(jiàn)圖位置2所示。 位置1位置2 上邊的腰輪將進(jìn)來(lái)的氣體存入上腔中，并將氣體送出排氣口，見(jiàn)圖位置3、位置4所示。當(dāng)進(jìn)氣壓力高于排氣壓力時(shí)，兩個(gè)腰輪將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，一次次地排出氣體。當(dāng)兩個(gè)腰輪各完成一周的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所排出的氣體為一回轉(zhuǎn)量v。在腰輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸上帶動(dòng)一副蝸輪副和一套變速齒輪組合傳送到計(jì)數(shù)裝置進(jìn)行累計(jì)流量計(jì)量。 位置3位置4 流體從流入口送到流出口，只要知道計(jì)量室空間的容積和腰輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)，就可得到被計(jì)量流體的體積量。設(shè)計(jì)量室的容積為vi，流體流過(guò)時(shí)，腰輪的轉(zhuǎn)數(shù)為n，則在n次動(dòng)作的時(shí)間內(nèi)流過(guò)流量計(jì)的流體體積v為: v=

4、nvi 氣體羅茨流量計(jì)氣體羅茨流量計(jì)部件構(gòu)成與裝配演示部件構(gòu)成與裝配演示 三、 腰輪氣體流量計(jì)誤差特性 腰輪氣體流量計(jì)的誤差特性是流量計(jì)的基本測(cè)量誤差e與通過(guò)流量計(jì)的流量之間的關(guān)系。研究腰輪氣體流量計(jì)的誤差特性，就是研究其測(cè)量誤差隨流量的變化而變化的趨勢(shì)。 腰輪氣體流量計(jì)的基本誤差（相對(duì)誤差）可用下式表示： 式中：vi流量計(jì)顯示值，m3； v通過(guò)流量計(jì)的實(shí)際值，m3。 %100vvveiv 由于在實(shí)際工作中，人們通常用示值相對(duì)誤差來(lái)表示，因此由公式得 對(duì)于腰輪流量計(jì)檢測(cè)部件動(dòng)作一個(gè)周期有確定的單位體積（v）的氣體由進(jìn)口排向出口，則由公式得知 nv%100iivvve 流量計(jì)工作過(guò)程中，在某一時(shí)

5、間段內(nèi)流量計(jì)檢測(cè)部件動(dòng)作n次，通過(guò)機(jī)械傳遞裝置將動(dòng)作傳遞到計(jì)數(shù)顯示裝置，使計(jì)數(shù)器上的數(shù)字累加，以顯示通過(guò)流量計(jì)的氣體體積，因此，顯示值vi 和n的關(guān)系可以表示為 vi =an 式中：a與機(jī)械傳動(dòng)比和計(jì)數(shù)器單位量值有關(guān)的流量計(jì)齒輪常數(shù)。 理想誤差特性： %100av1vv1vvveiii 上式中表示，容積式流量計(jì)的誤差只與計(jì)量室空間的容積v和齒輪比常數(shù)a有關(guān)。對(duì)于某一流量計(jì)，這兩個(gè)參數(shù)都為常量，所以，式中所表示的誤差也是常量，與通過(guò)流量計(jì)的流量大小無(wú)關(guān)。在誤差特性曲線圖上為一條水平線，如圖中曲線所示。我們把這樣的誤差特性稱為理想的誤差特性曲線。 然而，在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上對(duì)腰輪氣體流量計(jì)進(jìn)行特性試驗(yàn)

6、時(shí)，其特征表現(xiàn)為：在小流量時(shí)，誤差急劇向負(fù)方向傾斜；在小流量時(shí)，誤差急劇向負(fù)方向傾斜；隨著流量的增加，誤差曲線逐漸向正向隨著流量的增加，誤差曲線逐漸向正向移動(dòng)，并穩(wěn)定在某一值上；在大流量時(shí)移動(dòng)，并穩(wěn)定在某一值上；在大流量時(shí)某些流量計(jì)的誤差特性曲線又開(kāi)始向負(fù)某些流量計(jì)的誤差特性曲線又開(kāi)始向負(fù)方向傾斜。方向傾斜。 原因：是因?yàn)槿莘e式氣體流量計(jì)中除了原因：是因?yàn)槿莘e式氣體流量計(jì)中除了濕式氣體流量計(jì)外，都不可避免的存在濕式氣體流量計(jì)外，都不可避免的存在漏流現(xiàn)象。這是一部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)漏流現(xiàn)象。這是一部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)“計(jì)量計(jì)量室室”計(jì)量而通過(guò)流量計(jì)測(cè)量元件與外殼計(jì)量而通過(guò)流量計(jì)測(cè)量元件與外殼之間的間隙直接從入口

7、流向出口的（氣之間的間隙直接從入口流向出口的（氣體）量，在流量計(jì)示值上并未反映出來(lái)體）量，在流量計(jì)示值上并未反映出來(lái)。顯然，漏流越大，流量計(jì)誤差就越大。顯然，漏流越大，流量計(jì)誤差就越大。 為了定量分析由于漏流的存在對(duì)誤差特性為了定量分析由于漏流的存在對(duì)誤差特性的影響，可假設(shè)通過(guò)間隙的漏流量為的影響，可假設(shè)通過(guò)間隙的漏流量為q。當(dāng)以流量當(dāng)以流量qv通過(guò)流量計(jì)的氣體總量為通過(guò)流量計(jì)的氣體總量為v時(shí)，時(shí)，通過(guò)間隙漏過(guò)流量計(jì)的總漏流量通過(guò)間隙漏過(guò)流量計(jì)的總漏流量v為為 也就是說(shuō)，當(dāng)腰輪氣體流量計(jì)存在漏流時(shí)也就是說(shuō)，當(dāng)腰輪氣體流量計(jì)存在漏流時(shí)，通過(guò)計(jì)量室排出的（氣體）總量由公式，通過(guò)計(jì)量室排出的（氣體）

8、總量由公式可知為可知為nv，通過(guò)間隙漏過(guò)流量計(jì)時(shí)的（氣，通過(guò)間隙漏過(guò)流量計(jì)時(shí)的（氣體）總量為體）總量為v。所以，實(shí)際通過(guò)流量計(jì)的。所以，實(shí)際通過(guò)流量計(jì)的（氣體）總量為（氣體）總量為 v=nv+vqqvvv 實(shí)際誤差為實(shí)際誤差為 %100qvq1a1e由于漏流由于漏流q q的存在，誤差不再是一個(gè)常數(shù)，而是一條隨流量變的存在，誤差不再是一個(gè)常數(shù)，而是一條隨流量變化的曲線化的曲線。假設(shè)假設(shè)q q為一常數(shù)。當(dāng)流量為一常數(shù)。當(dāng)流量qvqv很小時(shí)，小到極限情況就是很小時(shí)，小到極限情況就是qv=qv=q q，也就是說(shuō)，通過(guò)流量計(jì)的流量都是漏過(guò)流量計(jì)的，流量計(jì)測(cè)量元也就是說(shuō)，通過(guò)流量計(jì)的流量都是漏過(guò)流量計(jì)的，

9、流量計(jì)測(cè)量元件根本還沒(méi)有動(dòng)作。此時(shí)所有通過(guò)流量計(jì)的（氣體）量都是漏流件根本還沒(méi)有動(dòng)作。此時(shí)所有通過(guò)流量計(jì)的（氣體）量都是漏流的結(jié)果，流量計(jì)的示值為零。的結(jié)果，流量計(jì)的示值為零。隨著流量隨著流量qvqv的增加，誤差曲線也逐漸向正方向移動(dòng)。的增加，誤差曲線也逐漸向正方向移動(dòng)。當(dāng)流量繼續(xù)增加達(dá)到很大時(shí)，當(dāng)流量繼續(xù)增加達(dá)到很大時(shí)，q/qvq/qv已變得很小，誤差曲線逐已變得很小，誤差曲線逐漸趨向于理想誤差曲線，基本為一常數(shù)。漸趨向于理想誤差曲線，基本為一常數(shù)。四、壓力損失特性 引起腰輪氣體流量計(jì)壓力損失的原因有兩個(gè)方面：引起腰輪氣體流量計(jì)壓力損失的原因有兩個(gè)方面： 一是由于流量計(jì)測(cè)量元件動(dòng)作的機(jī)械阻力

10、引起的壓力損一是由于流量計(jì)測(cè)量元件動(dòng)作的機(jī)械阻力引起的壓力損失；失； 二是由于（氣體）粘性造成的流動(dòng)阻力引起的壓力損失二是由于（氣體）粘性造成的流動(dòng)阻力引起的壓力損失。由于腰輪氣體流量計(jì)內(nèi)部的測(cè)量元件（轉(zhuǎn)子等）的動(dòng)由于腰輪氣體流量計(jì)內(nèi)部的測(cè)量元件（轉(zhuǎn)子等）的動(dòng)作是在（氣體）壓力差作用下進(jìn)行的，（氣體）要使流量作是在（氣體）壓力差作用下進(jìn)行的，（氣體）要使流量計(jì)運(yùn)行，必然要消耗一部分能量，這部分能量消耗最終以計(jì)運(yùn)行，必然要消耗一部分能量，這部分能量消耗最終以流量計(jì)前后不可恢復(fù)的壓力損失的形式表現(xiàn)出來(lái)。顯然，流量計(jì)前后不可恢復(fù)的壓力損失的形式表現(xiàn)出來(lái)。顯然，流量越大，壓力損失流量越大，壓力損失p就

11、越大；（氣體）粘性越大，壓就越大；（氣體）粘性越大，壓力損失力損失p也越大。也越大。腰輪氣體流量計(jì)的壓力損失跟流腰輪氣體流量計(jì)的壓力損失跟流量的關(guān)系并非線性，一般呈二次曲量的關(guān)系并非線性，一般呈二次曲線的規(guī)律變化，它表示氣體腰輪氣線的規(guī)律變化，它表示氣體腰輪氣體流量計(jì)的壓力損失曲線。體流量計(jì)的壓力損失曲線。 壓力損失對(duì)流量計(jì)誤差特性的影響壓力損失對(duì)流量計(jì)誤差特性的影響。 式中： c2與流量計(jì)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)； p流量計(jì)前后差壓（壓力損失）； 氣體密度。 流量計(jì)轉(zhuǎn)子與計(jì)量腔的間隙是一定的。漏流流量流量計(jì)轉(zhuǎn)子與計(jì)量腔的間隙是一定的。漏流流量q與壓力差成正比與壓力差成正比關(guān)系。關(guān)系。隨著通過(guò)流量計(jì)流量

12、的增加，流量計(jì)前后的壓力損失也增加，漏流也隨著通過(guò)流量計(jì)流量的增加，流量計(jì)前后的壓力損失也增加，漏流也隨著增加。隨著增加。有時(shí)漏流增加的速度甚至比流量還快，這就是有的腰輪氣體流量計(jì)為有時(shí)漏流增加的速度甚至比流量還快，這就是有的腰輪氣體流量計(jì)為什么在流量很大時(shí)其誤差曲線要向負(fù)方向傾斜的原因。什么在流量很大時(shí)其誤差曲線要向負(fù)方向傾斜的原因。pcq2 五、物性參數(shù)對(duì)流量計(jì)特性的影響五、物性參數(shù)對(duì)流量計(jì)特性的影響 由于腰輪氣體流量計(jì)產(chǎn)生誤差的根本原因是因?yàn)槁┝鞯拇嬖冢捎谘啔怏w流量計(jì)產(chǎn)生誤差的根本原因是因?yàn)槁┝鞯拇嬖?，所以，在研究物性參?shù)對(duì)流量計(jì)特性的影響時(shí)，主要研究物性對(duì)所以，在研究物性參數(shù)對(duì)流量

13、計(jì)特性的影響時(shí)，主要研究物性對(duì)漏流的影響。對(duì)于氣體介質(zhì)，主要考慮氣體密度的影響。漏流的影響。對(duì)于氣體介質(zhì)，主要考慮氣體密度的影響。 漏流模型時(shí)代入誤差公式可得漏流模型時(shí)代入誤差公式可得 pqvcae211 同樣，在大流量條件下，q/qv1，將式（3-18）展開(kāi)并忽略高次項(xiàng)后得 （3-19） 從式（3-19）可以看出，在同流量條件下，誤差e與 成線性關(guān)系。paqvca1e2p 圖3-9為某氣體腰輪流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)誤差特性曲線，隨著工作壓力的提高，誤差曲線向正向移動(dòng)。六、腰輪氣體流量計(jì)的選擇、安裝腰輪氣體流量計(jì)的產(chǎn)品型式很多，每種產(chǎn)品對(duì)介質(zhì)的適應(yīng)性不同，且各有特點(diǎn)，所以根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的特性和使用要求，來(lái)

14、合理選擇流量計(jì)非常重要。選定了流量計(jì)后，正確的安裝和使用，定期維護(hù)是保持流量計(jì)高準(zhǔn)確度正常工作的保證。腰輪氣體流量計(jì)的選擇 腰輪氣體流量計(jì)的選擇要考慮如下三個(gè)方面：流量計(jì)的型式、流量計(jì)的性能、流量計(jì)的配套設(shè)備。 腰輪氣體流量計(jì)型式的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作條件和被測(cè)介質(zhì)特性進(jìn)行。 在腰輪氣體流量計(jì)性能選擇方面主要應(yīng)考慮以下五個(gè)要素： 流量范圍； 測(cè)量準(zhǔn)確度； 耐壓性能（工作壓力） 壓力損失； 適用目的。流量范圍 腰輪氣體流量計(jì)的流量范圍與適用特點(diǎn)（連續(xù)工作還是間歇工作）、測(cè)量準(zhǔn)確度等因素有關(guān)。同一腰輪氣體流量計(jì)，用于間歇測(cè)量時(shí)，其流量范圍較大，（主要是上限流量可以比連續(xù)工作時(shí)大）；對(duì)于測(cè)量準(zhǔn)確度，用

15、于低準(zhǔn)確度測(cè)量時(shí)，其流量范圍較大，而用于高準(zhǔn)確度測(cè)量時(shí)，流量范圍較小。 為了保持儀表良好的性能和較長(zhǎng)的使用壽命，使用時(shí)的工作流量最好選擇不超過(guò)儀表最大流量的70%80%。測(cè)量準(zhǔn)確度 腰輪氣體流量計(jì)是目前測(cè)量準(zhǔn)確度較高的流量計(jì)之一。制造商在產(chǎn)品樣本上給出的測(cè)量準(zhǔn)確度是指在實(shí)驗(yàn)室參比條件下得到的基本誤差，而在實(shí)際使用中由于現(xiàn)場(chǎng)條件的偏離，必然會(huì)帶來(lái)附加誤差，實(shí)際誤差是基本誤差和附加誤差的合成。所以儀表選型時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題采取措施。 現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度影響較大的主要有被測(cè)介質(zhì)粘度的影響和溫度的影響。耐壓性能（工作壓力）和壓力損失 流量計(jì)的工作壓力要有流量計(jì)的工作殼體來(lái)承受，對(duì)工作壓力的不

16、同要求，應(yīng)采用不同材質(zhì)的受壓部件，以免引起使用上的不安全。常規(guī)產(chǎn)品最高殼體承壓等級(jí)可達(dá)到1.0mpa壓力。 壓力損失也是選擇流量計(jì)時(shí)必須考慮的重要問(wèn)題。尤其是大流量使用時(shí)，更應(yīng)注意核算流量計(jì)的壓力損失是否能滿足用戶的使用要求。使用目的 使用目的指流量計(jì)是用于貿(mào)易結(jié)算和成本核算，還是用于過(guò)程參數(shù)控制。用于核算計(jì)量的流量計(jì)主要考慮其計(jì)量準(zhǔn)確度是否滿足核算的要求，且根據(jù)用戶要求應(yīng)選配具有體積修正儀、ic卡控制器、各種信號(hào)輸出接口、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)等各種配套設(shè)備及功能。腰輪氣體流量計(jì)的安裝 安裝的一般要求如下： 環(huán)境條件：周?chē)鸁o(wú)腐蝕性氣體，機(jī)械振動(dòng)小，灰塵少且遠(yuǎn)離熱源的場(chǎng)所。對(duì)于配有體積修正儀的智能型流量計(jì)

17、，還應(yīng)有符合規(guī)定的電磁環(huán)境。 環(huán)境溫度：一般不超過(guò)-20+80范圍。 管道條件：在安裝流量計(jì)前，管道必須進(jìn)行清洗和吹掃，清楚一切雜物、銹蝕和污垢。連續(xù)管道一般應(yīng)與流量計(jì)進(jìn)出口等口徑同軸線，不得有凸出管壁的凸出物突入管道內(nèi)。流量計(jì)應(yīng)采取無(wú)應(yīng)力安裝，充分考慮工作溫度引起的管道應(yīng)力。 使用腰輪氣體流量計(jì)測(cè)量各種氣體的流量，實(shí)際上是使用裝有腰輪氣體流量計(jì)的計(jì)量系統(tǒng)。除腰輪氣體流量計(jì)外，還配套有管路系統(tǒng)、控制閥門(mén)，以及根據(jù)實(shí)際需要配備的過(guò)濾器、控制閥及溫度、壓力測(cè)量?jī)x表和壓力、流量調(diào)節(jié)等設(shè)備。 腰輪氣體流量計(jì)是少數(shù)幾種使用時(shí)儀表前不需要前后直管段的流量計(jì)之一。腰輪氣體流量計(jì)根據(jù)其工作原理有不同的安裝方式

18、，例如氣體腰輪流量計(jì)根據(jù)工作原理和氣質(zhì)情況，大多數(shù)要求在垂直管道上安裝，膜式燃?xì)獗韯t要求在水平管道上安裝。 為了便于檢修維護(hù)和不影響流通和使用，流量計(jì)安裝一般都要設(shè)置旁路管道。在垂直管道上安裝時(shí)，流量計(jì)一般應(yīng)安裝在旁路管道中，以防止主管道雜物沉積于流量計(jì)內(nèi)。 流通管道中安裝的流量調(diào)節(jié)閥、開(kāi)關(guān)閥和旁通閥應(yīng)工作可靠，例如旁通閥如果存在任何泄露，都將造成計(jì)量準(zhǔn)確度的嚴(yán)重下降。為了便于觀察和檢查，旁通管路的切斷可由兩個(gè)開(kāi)關(guān)閥串聯(lián)組成，在兩個(gè)閥間的連接短管上，設(shè)一小口徑檢漏閥，可方便地檢查旁通閥的切斷情況。 根據(jù)需要，在靠近流量計(jì)的進(jìn)口處，安裝合適的溫度測(cè)量?jī)x表和壓力測(cè)量?jī)x表，以便確定被測(cè)氣體的溫度和壓力。七、腰輪氣體流量計(jì)的使用與維護(hù) 安裝好流量計(jì)后，正確使用和及時(shí)維護(hù)流量計(jì)極為重要。只有正確使用流量計(jì)，才能使流量計(jì)在規(guī)定的準(zhǔn)確度范圍內(nèi)工作；只有及時(shí)維護(hù)使用中的流量計(jì)，才能使流量計(jì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在試運(yùn)行和正常運(yùn)行中，腰輪氣體流量計(jì)的使用應(yīng)注意以下問(wèn)題： 試運(yùn)行試運(yùn)行 新選型設(shè)計(jì)的或重新安裝的腰輪氣體流量計(jì)系統(tǒng)，經(jīng)安裝檢查后，應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)行工作檢驗(yàn)。試運(yùn)行工作應(yīng)按下述程序運(yùn)行。 關(guān)閉流量計(jì)前后的閥門(mén)（開(kāi)關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥），緩慢打開(kāi)旁通閥，使氣體從旁通閥流過(guò)，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)旁通管路，則可先用