腰轮流量计

腰轮流量计1.概述腰轮流量计又称罗茨流量计，是容积式流量仪表，用于测量流经管道中的流体体积。计量精度为0.2级、0.5级，是流量仪表中精确度最高的一种计量仪表，目前已有0.1级的高精度腰轮流量计面世，已开始进入市场。腰轮流量计由于测量介质的不同分为气体腰轮流量计和液体腰轮流量计。液体腰轮流量计占有较大的比重，通常所称的腰轮流量计大多是指液体腰轮流量计这一类。由于腰轮流量计的高精度性能，已日益成为油品用户最主要的计量仪表之一。特别是原油计量，腰轮流量计是最佳的首选品之一。最近食品和化工行业也开始使用腰轮流量计.腰轮流量计，利用机械测量元件——腰轮转子，将流体连续不断地分割成单个的流体体积，根据计量室逐次重复地充满和排放该体积的次数来测量流体体的总量，通过与转子轴相连的传动机构、精度调整机构将旋转次数传递到计数器，计数器可现场指示流体的总量；也可根据需要将旋转次数变成电脉冲信号，远传给显示仪表或计算机，实现远距离流量计算功能。近年来随着计算机技术的飞跃发展，市场已出现将微机技术应用于腰轮流量计的尝试，它充分利用单片机强大的计算功能和高速运算速度，将原机械表头部分的减速传动机构,精度调整机构，机械计数器，光电脉冲发讯器，四部分简化成一体型电子表头，用LCD液晶显示的方式显示出累积流量和瞬时流量，采用电子表头不仅结构简单，而且可对腰轮流量计的非线性进行修正，进而可提高其计量精度。2.主要特点和技术指标2.1主要特点1a.精确度高。腰轮流量计是用两个（或四个）摆线型腰轮与壳体形成计量室进行流量测量的容积式流量计。精确的间隙，先进的生产工艺，保证了极高的计量精确度，基本误差极限不仅可达±0.2％，必要时还可达到±0.1％以内。b.无接触旋转，重复性好。摆线型腰轮运转时互相不接触，避免互相磨损；即使更换轴承和其它零件，亦不会改变腰轮间的间隙值，从而保证了流量计有良好的重复性。c.振动和噪音小。公称通径50mm以上的流量计，采用45°组合的摆线型腰轮构成双转子结构，工作中震动噪音小。公称通径250mm以上的流量计，采用螺旋型腰轮，运转平衡，排量均匀，振动和噪音大大减小。d.计量精确度不受流体流动状态的影响，流量计前后可不设直管段。e.适应介质粘度范围广。无论测量高粘度或低粘度液体，均可在较大范围内保证较高的精确度。f.公称压力2.5MPa以上的流量计，采用双壳体结构。计量腔内外处于等压状态，消除了金属受压变形对计量室容积的影响，保证流量计精确度与工作压力高低无关。g.系列化，品种多，规格多。积木式结构，按需要组合，功能齐全，经济合理。h.组部件互换性强，维修简便，运行可靠；数字显示，直观清晰。2.2主要技术指标2.2.1执行的产品标准a.腰轮流量计符合中华人民共和国专业标准：ZBN12001-87《容积式流量计通用技术条件》；b.符合GB3836.1－83《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》和GB3836.2－83《爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d”》22.2.2测量单元的参数与性能：2.2.2.1公称通径、流量范围、基本误差限及液体粘度见表1表1基差本误限±0.5%±0.2%,±0.1%流体粘度（mPa·s）0.5~22~66~150150~5000.5~22~66~150150~500公称通径流量范围m3/h150.6~2.50.5~2.50.25~2.50.2~2.20.8~2.50.6~2.50.5~2.50.2~2.0251.5~61.2~60.6~60.4~52~61.5~61.2~60.5~5404~163.2~161.6~161.2~145.5~164~163.2~161.4~14506.3~255~252.5~252~228.5~256.3~255~252.2~228015~6012~606~604~5020~6015~6012~605~5010025~10020~10010~1007.5~8535~10025~10020~1008.5~8515063~25050~25025~25020~22080~25063~25050~25022~22020075~30060~30030~30022~260100~30075~30060~30026~260250150~600120~60060~60040~500200~600150~600120~60050~500300250~1000200~1000100~100075~850350~1000250~1000200~100085~850400500~2000400~2000200~2000160~180650~2000500~2000400~2000180~1800500750~3000600~3000300~3000210~25001000~3000750~3000600~3000250~25002.2.2.2流量计的压力损失如图1所示2.2.2.3公称压力0.6MPa、1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.3MPa。2.2.2.4过载能力流量计能承受超过流量上限值20％的过载负荷，运行时间不超过30min，恢复正常流量后，其基本误差和重复性误差应仍合格。2.2.2.5积算单元的参数见表23.工作原理如图2所示2个腰轮转子A、B有两个驱动齿轮带动，它们具有相互滚动而又不接触旋转的特殊形状，图2a中P1为仪表入口侧压力，P2为出口侧压力，显然P1＞P2，B转子在两侧压差的作用下，逆时针旋转，成为主动轮，而A3转子因两侧压力相等，无转动力矩，由于B转子的转动，固定在B转子轴上图1公称通径DＮmm流量范围上限m3/h积算单元脉冲发讯器指针型显示器机械计数器接调整机构或分动机构输出接收传感器输出（转动）7887LPS-02指针度盘累积计数器(7位)可复零（5位）总量累计（8位）总量计数(7位)容积／脉冲Ｌ／1每转脉冲γ－1最高输出频率HZ每转脉冲数γ－1容积／转Ｌ／r最小分度Ｌ容积／末位字Ｌ容积／末位字Ｌ最小分度Ｌ容积／末位字Ｌ152.510.0110.01100133010025610.0110.011008601004016100.1100.11007401005025100.1100.11004931008060100.1101010100.1100465100100100100.1101010100.110046010015025010011001001001000.5/0.1200/10007001002003001001100100101000.5/0.1200/100084010025060010011001001001000.5/0.1200/1000950200300100010011001001001000.5/0.1200/1000116020040020001000100010001100065020050030001000100010001100010002004表2（图2）的驱动齿轮带动A转子轴上的驱动齿轮进行转动，从而使A转子进行旋转。在图2b中，两个转子均在压差作用下产生旋转力矩，B转子的转动力矩由大逐渐减小，A转子的转动力矩由小逐渐增大，在图2c中A转子的转动力矩达到最大，成为主动轮，B转子的转动力矩达到最小变为从动轮，经过图2d所示的位置又旋转到图2a的位置，完成一个循环，即一对转子每旋转一周则有四个计量室容积（转子与计量室内壁构成）的液体从仪表入口排到出口。传感器每转排量的计算V＝KLD2K－排量系数（摆线0.7854）L－腰轮长度D－腰轮直径传感器输出轴转速的计算n＝Q／VQ－单位时间的流量V－每转排量由于转子与计量室内壁尺寸不变，则腰轮每转一周的排液量是固定的。单位时间内排出液体体积的多少只与转子的转数成正比。通过与腰轮连接的密封轴、减速器、补偿器，将旋转的次数传递到计数器即可计算出液体的总量（现场积算型），将脉冲发讯器与传感器连接，即可将流量（转速）变成脉冲信号进行远传（电远传型）。54.基本结构腰轮流量计有传感器和表头两大部分组成（如图3）4.1传感器部分4.1.1根据腰轮所处的位置可分为立式结构和卧式结构，立式结构中腰轮轴为竖直安装，腰轮轴下端由硬质合金作止推轴承，旋转轴径支撑采用石墨轴承，由于是立式安装，腰轮组的重量对轴承的偏心磨损大大降低，从而提高了石墨轴承的使用寿命，这是大中型口经常采用的结构。卧式结构中腰轮轴为水平安装，旋转轴径支撑采用滚动轴承（或石墨轴承）。由于滚动轴承起动力矩小，相对石墨轴承而言，转速较高，从而可以缩小流量计的体积，通过提高转速可以获得较高的精度，这种结构适用于中小口径的流量计，这是测量轻质油的腰轮流量计常采用的结构。4.1.2根据工作压力的大小可分为单壳体结构和双壳体结构工作压力在1.6MPa以下的腰轮流量计常采用单壳体结构，该结构由于腰轮转子直接与壳体内壁组成计量室，具有结构简单，成本较低的优点。工作压力在2.5MPa以上的腰轮流量计常采用双壳体结构，该结构在壳体内部又增加了一个壳体，内壳内壁与腰轮组构成计量室，这种计量室可避免或减小因压力增大而产生变形，以提高测量精度，并具有维修方便的优点。4.1.3根据公称通径或流量大小可分为单组腰轮和双组腰轮以及直腰轮和螺旋腰轮结构公称通径小（一般小于50mm）的腰轮流量计常采用单组腰轮的结构，即一根腰轮主轴上安装一个腰轮转子，壳体内腔无中隔板隔开。这种结构适用于流量小的场合，具有结构简单、泄流量小、精度易保证等优点。4.1.4根据密封形式不同可分为机械密封和磁密封两种结构6图3（立式结构）7公称通径大（一般大于80mm）的腰轮流量计常采用双腰轮结构，即一根腰轮主轴上安装两个互成45°角的腰轮，中间用中隔板分开。这样的结构可使流体对两个腰轮主轴的旋转力矩进行平衡，大大减小了流量计在大流量下流体对腰轮的冲击而带来的震动。相当于把2台流量计并联，共用壳体和主轴。对于一个腰轮来说，流体对其产生的旋转驱动力矩为旋转角的某一函数（如正弦函数）时，则腰轮的旋转运动为周期变速稳定运转，给流量计带来了振动和噪音。而增加一个成45°角的腰轮，其相应的驱动力矩也滞后45°，对该腰轮组来说，合成后的驱动力矩将变得平稳，运动变得稳定，振动和噪音大大减小。设想一下如果在一根轴上安装更多的互成一定角度的腰轮，则腰轮的转动将更加平稳，正是基于这种思想，我厂在250mm口径的腰轮流量计中大胆地采用了螺旋形腰轮转子结构，已成功地生产出了LL-250、LL-300、LL-400、LL-500螺旋形腰轮流量计。螺旋形腰轮的每一个截面均与直腰轮一样，呈摆线形状，但每一截面都互成一个角度，并连续变化，上下端面互成45°。机械密封结构如图4所示图48机械密封，结构简单，传递动力矩大。主要由连接座、轴承、轴及密封件（O形圈）组成，下面与腰轮输出轴连接，上面与齿轮结构（减速器或调整机构）连接，达到内外密封而又传递转数的功能，转轴需精细加工，表面光洁度要求很高，轴的中间部分有O形圈形成多层密封。O形圈磨损后会产生泄漏。磁密封结构如图5所示，它由内、外磁钢组成，两磁钢间有密封罩将液体隔开。内磁钢与腰轮轴相连，外磁钢与表头连接，当内磁钢在腰轮轴的带动下转动时，通过磁偶和，使外磁钢随内磁钢一起同步转动，这就准确地将腰轮轴的转动传递到表头上。磁密封的优点是：密封可靠、无泄漏。缺点是：传递的转动力矩小、高温（100℃）下工作，易退磁，在突然关阀断流时，由于外磁钢惯性作用产生抖动，可能会影响到发讯器脉冲的准确性。图54.2表头部分表头部分包括减速器、精度调整器（调整机构）、计数器（指示器）、光电脉冲发讯器四部分。4.2.1减速器为将高速旋转的腰轮轴的转速传到计数器中去，并使计数器指示单位为整9数值，常常采用减速器进行减速，在中小口径腰轮流量计中还常将部分减速齿轮放在传感器中；在0.6MPa的腰轮流量计中大部分减速齿轮都在传感器中，这样可以减小表头中齿轮传递的力矩，从而延长了表头的使用寿命。4.2.2精度调整器与调整机构精度调整器具有多种形式，目前以塔轮式（补偿器）与更换齿轮式（调