液壓技術是以流動液體為工作介質, 以壓力和流量為特性參量實現能量的轉換、傳遞和分配的一種技術。壓力和流量特性直接地表征了液壓元件和液壓系統品質的優劣。因此, 在液壓領域中, 壓力和流量的測量就顯得尤為重要。

由于流量的測量往往會受到介質本身的黏度和密度, 溫度以及來流的流速畸變和旋轉流的影響, 所以相對壓力而言流量測量更為復雜, 這也是為什么流量測量儀表的種類雖然達百種之多卻沒有一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態以及任何使用條件都適用的流量儀表。

隨著液壓技術在工業領域中應用的不斷深入, 對流體介質流量的測量精確度的要求也越來越高。高精度的流量計的研究也越來越受到人們的重視。

眾所周知,液壓系統的工作介質是石油基液壓油。而自1930年容積式流量計正式開始應用于石油液體的計量,發展至今,它被公認是石油液體計量中最準確的一種流量計。

容積式流量計

容積式流量計是利用一個精密的標準容器對被測流體進行連續測量的,因而影響測量準確度的因素較少,不會受到流體黏度、密度、流動狀態以及雷諾數的影響,測量的準確度也較高。

尤其是近年來,隨著其在材料選取、結構設計、加工工藝等方面有了很大的改進,性能也在不斷提高。VSE公司的齒輪流量計的精度達到了 ±0.3% ；KRAL公司的螺桿流量計的精度可以達到 ±0.1%；Dresser Wayne公司的刮板式流量計的精度甚至可以達到 ±0.05%，而且其重復性也很好。

容積式流量計的原理

1、容積式流量計結構和分類

容積式流量計又稱為定排量流量計 ( positive displacement flowmeter ) 。它主要由計量本體和測量部分組成,。計量本體由殼體、活動體(轉子流量計的轉子)組成。其中核心部件就是活動體,它是測量過程中的運動部件。活動體和殼體構成的每個測量腔就是一個標準容積單元,用來衡量被測流體的體積。測量部分實際上是一個轉速或計數傳感器,螺桿流量計上的其中一只螺桿伸出的小齒輪上嵌有磁材料,螺桿轉動時傳感器可以通過磁效應識別螺桿的轉速,并轉化為標準脈沖信號或電流信號。這樣流量就可以直接用二次儀表顯示或被計算機采集并分析了。

容積式流量計種類繁多,可以根據不同的原則來分類。通常按照測量元件的結構分為轉子式、刮板式、旋轉活塞式、往復活塞式和膜片式等，其中轉子式最為常用,轉子式的流量計的銷售額約占到容積式流量計總銷售額的90 %。常見的齒輪式、螺桿式、腰輪式、卵輪式流量計都屬于轉子式。

2、容積式流量計的原理

容積式流量計種類很多,都采用了定排量的測量方法,但細節上還是有較大的差別。液壓領域中常見的還是轉子式的流量計,其工作原理都是利用機械測量元件把來流連續地分割為單個或幾個已知體積的部分,根據單位時間內計量腔體充液的次數來計量通過流體的體積。轉子式中又以齒輪式和螺桿式用的更普遍一些。

3、容積式流量計的優缺點

容積式流量計長期以來被廣泛地應用于工業生產過程的流量測量,并迅速擴展到醫療、精密化工、食品工業等領域的計量。這說明了容積式流量計具有很多優良的特性：

(1)測量精度高，重復性好，而且影響測量準確度的因素比較少。液體的黏度,流體速度場的變化等因素對其測量精確度影響很小。

(2)由于旋轉流和流速場畸變對精確度沒有影響,所以安裝簡易,不需要穩流裝置和前置長直管,所以對于實際使用很有現實意義。

(3)使用的黏度范圍很寬,尤其對于高黏度液體測量精確度效果也很好 。

(4)可測量的流量范圍比較廣,相對于一般流量計10∶1和5∶1的測量比,有的容器式流量計可以達到30∶1 ,甚至更大。

(5)容積式流量計可以有直讀式儀表,無需其他外加能源,操作簡單,清晰明了。

(6)因為容積式流量計是直接用體積來計算的,相對于其他如速度式等推導體積流量計而言,受到的影響因素少一些。

當然,受制于材料、加工工藝和自身結構的影響,目前,容積式流量計也有著一些缺陷：

(1)由于與被測管道直接相連接安裝,所以口徑較大時,儀表就顯得比較笨重,搬運安裝比較麻煩。

(2)由于機械材料低溫變脆,高溫膨脹變形,限制了容積式流量計使用的溫度范圍和壓力等級。

(3)因為有一些活動部件,所以不適用臟的、含有固體雜質的被測液體,過濾精度要求高。此外,流體還必須用來驅動活動部件使流量計正常工作,所以壓損較大。

容積式流量計的關鍵技術

1、活動部件的結構設計

活動部件是容積式流量計的核心部件,比如轉子式的轉子,活塞式的活塞,其結構的設計往往需要經過反復的論證和計算。它和殼體構成了容積流量計的容積腔體,容積過大,所受的力和力矩就會增加;容積過小,導致活動部件動作過于頻繁,通流量也很小。因此,活動部件的結構設計尤為關鍵。

在結構和強度允許的條件下,齒輪式流量計的齒輪設計根據GB1357-88齒輪模數序列,優選出模數、齒高、齒數、分度圓直徑、齒根圓和齒頂圓直徑等齒輪參數。而螺桿流量計設計時,要充分考慮兩個螺桿所受的力矩情況,最好能使兩者之間的力矩平衡,從而減小螺桿之間的沖擊,達到降低噪聲和延長壽命的效果。兩個螺桿在各個狀態下的力矩是不相等的,而且存在主動、從動之分。合理的設計螺桿結構,完全可以使兩個螺桿所受轉矩平衡,消除轉矩脈動帶來的負面影響。那怎么才能使轉矩平衡而又維持不變呢。除了正確設計螺桿之外,還要要求兩個螺桿的齒形完全一致,齒兩側的曲面也完全對稱,而且轉子的長度應為螺距的整數倍,只有這樣才能使螺桿嚙合接觸線兩面高低壓受力面積相等,在轉動過程中沒有變化,液壓轉矩就均勻不變了。此外,活動部件的結構設計好壞會直接決定流量計泄漏、承受壓力情況、精密程度。所以活動部件的結構是容積式流量計技術中最為關鍵的一環。

2、活動部件的間隙

容積式流量計的容積腔不是密閉固定的,容積腔要隨著轉動部件轉動。因此,活動部件和流量計殼體之間必然存在著間隙。該間隙既要保證活動部件轉動靈活,減小壓損和磨損,又要使間隙的泄漏盡可能的少,因為泄漏直接影響到了測量的精確度。理論上,該間隙應為零,實際上很難達到。例如腰輪流量計和橢圓齒輪流量計的轉子和殼體的間隙一般都設在0.1mm左右。一般不會超過0.15 mm。如果能使間隙 δ< 0.1mm ,?泄漏的流體處于腔體壁的層流區邊界層，此層的流速近似為零,?實現近似的零泄漏，δ 也就認為近似為零了。

3、流量計的材質容腔

積式流量計靠精確的容腔來計量流量,構成容腔的轉子、腔體的材料將會影響到流量計的性能和品質。首先,材料的力學性能制約著流量計使用的壓力等級。在高壓流體中,轉子或殼體受高壓影響可能產生變形,腔體的容積隨之發生變化;而且變形很可能導致轉子和腔體壁間的間隙偏離原來的設計值,如果變大,泄漏增大,變小,轉子就會磨損。這些都將影響流量計的精確度。這就是為什么早期的容積式流量計的設計壓力普遍偏低。

其次,容積式流量部件由于存在活動部件,計量過程中活動部件連續運轉,而且大流量時還要高速運轉,因此磨損的問題就凸現出來了。材質的抗磨性能就成了影響流量計壽命和精度的重要因素。

再次,液壓油連續工作中的溫升是很嚴重的,所以材質的熱變形性也是設計流量計時需要考慮的問題。還有當環境溫度極低時,還要注意材質的冷脆性,因為脆性限制了流量計的工作壓力。例如某公司的螺桿流量計,應用于高壓的耐高溫的OMH系列流量計殼體一般是精模鑄造的灰鑄鐵,轉子螺桿一般選用用力學性能和耐磨性很好的氮化鋼,壓力可以達到42 MPa ,其中應用石油鉆井平臺上的最高壓力可達到103.5MPa ;低壓的OME系列殼體選用重量輕、耐磨的氧化鋁;還有用于化工行業流體計量的OMK系列中轉子選用了含15 %石墨的聚四氟乙烯材料,使轉子可以抵抗一些化工產品的強腐蝕性。由此可見,容積流量計的材質也是決定其性能的關鍵因素之一。

容積式流量計的應用

容積式流量計的這種定排量的流量測試方法可以追溯到18世紀,在20世紀30年代進入普遍的商業應用階段。近年來, PD流量計在有的工業發達國家的銷售額超過了20 %,在我國也大約占到了20 %。其主要應用在石油基介質的計量中。但由于其精確的計量特性,近年來,迅速擴展到化工、食品、醫療等部門也采用它來精確計量昂貴介質的總量和流量。

在石油方面的測量中,已經制定了使用容積式流量計的測量系統的國際標準( ISO/DIS2714 )。而且高精度、長期性能保持性和高重復性的容積式流量計也被用來作為工業流量計量的標準儀表,對工業儀表進行校準和標定。

隨著液壓技術的進步和發展,對流量計量精度的要求也越來越高。而作為計量最為精確的一類流量計,容積式流量計在此領域將繼續發揮優勢。隨著加工工藝水平的提高和材料科學的發展,經過不斷完善其關鍵技術,容積式流量計得到更為廣泛的應用，旋轉活塞流量計也是容積式流量計的一種，在測量輕質液體，比如汽柴油等，有著良好的效果。

U-How?康匯燃油流量計

U-How?康匯流量計是上海康匯實業發展有限公司，根據旋轉活塞式工作原理自主研發生產的，具有測量流速低、量程寬、精度高、結構簡單、工作安全可靠等特點的高精度流量傳感器。

工作原理

旋轉活塞式流量計，是屬于容積式流量計，它基于活塞與計量室一直保持的相切密封狀態。并有一個固定的偏心距計量元件活塞，在壓差的作用下，對活塞產生轉動力矩，使活塞做偏心旋轉運動，活塞的轉數正比于流體的流量，通過記數機構記錄出活塞轉數，即可測得流體總流量。

旋轉活塞式流量計進出口由隔板隔開。當被測流體從進口進入計量室，這時進出口形成壓差，迫使活塞逆時針旋轉如圖a所示。流體連續流入，迫使活塞轉動如圖b所示，形成二個半月牙腔體，在壓差作用下迫使活塞轉動如圖c，V2流體從出口排出，使活塞轉動如圖d所示，在壓差作用下轉動，活塞每轉一周迸出的流體等于V1+V2的和。

工作原理圖

流量計爆炸圖：

產品參數

1、機械部分：

2、電子部分：

測量介質：

可測量輕質和中質油料，如：汽油、柴油、煤油、石腦油、潤滑油

產品資質

1. 發明專利：ZL201020504169.8流量傳感器

2. 國家汽車質量監督檢驗中心車輛檢測報告

3. 交通部委托北京計量院精度檢測報告

油耗監控解決方案

應用對象

1.發動機：

火車、汽車、工程車、拖拉機、發電機組及內河或近海航行的船舶中測量各類動力機器的燃油消耗量，及各種較重液體的裝卸計量和管道過液計量。

2.燃燒器：

車載鍋爐、移動鍋爐等設備的燃油消耗計量。

數據采集方式

通過采集流量計脈沖數據的方式，以RS485/RS232對接設備單位的系統集成

解決方案