液压领域中的高精度流量计——-容积式流量计

　　0　前言

　　液压技术是以流动液体为工作介质,以压力和流量为特性参量实现能量的转换、传递和分配的一种技术。压力和流量特性直接地表征了液压元件和液压系统品质的优劣。因此,在液压领域中,压力和流量的测量就显得尤为重要。由于流量的测量往往会受到介质本身的黏度和密度,温度以及来流的流速畸变和旋转流的影响,所以相对压力而言流量测量更为复杂,这也是为什么流量测量仪表的种类虽然达百种之多却没有一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表[1]。而且随着液压技术在工业领域中应用的不断深入,对流体介质流量的测量精确度的要求也越来越高。高精度的流量计的研究也越来越受到人们的重视。

　　众所周知,液压系统的工作介质是石油基液压油。而自1930年容积式流量计正式开始应用于石油液体的计量,发展至今,它被公认是石油液体计量中最准确的一种流量计[2]。容积式流量计是利用一个精密的标准容器对被测流体进行连续测量的,因而影响测量准确度的因素较少,不会受到流体黏度、密度、流动状态以及雷诺数的影响,测量的准确度也较高。尤其是近年来,随着其在材料选取、结构设计、加工工艺等方面有了很大的改进,性能也在不断提高。德国某公司的VS系列的属于容积式流量计的齿轮流量计的精度达到了±0·3%,而KRAL公司的OM系列的螺杆流量计的精度可以达到±0·1%。Dresser Wayne公司的刮板式流量计的精度甚至可以达到±0·05%。而且其重复性也很好。本文就将详细介绍这种液压领域的高精度流量计———容积式流量计。

　　1　容积式流量计及其原理

　　1·1　容积式流量计结构和分类

　　容积式流量计又称为定排量流量计(positive dis-placement flowmeter)。它主要由计量本体和测量部分组成,如图1所示。计量本体由壳体、活动体(转子流量计的转子)组成。其中核心部件就是活动体,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,用来衡量被测流体的体积。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。这样流量就可以直接用二次仪表显示或被计算机采集并分析了。

　　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、往复活塞式和膜片式等,如图2所示。其中转子式最为常用,转子式的流量计的销售额约占到容积式流量计总销售额的90%。常见的齿轮式、螺杆式、腰轮式、卵轮式流量计都属于转子式。