農業的規模化集約化生產方式，已經被確認為現代農業發展的必由之路，促進了農業生產效率的大幅度提高。而農業機械現今已成為了集約化生產方式的主要生產力。如何加強對農業機械的科學管理，也同時成為了提高生產效率，增加農業經濟效益的重要手段了。

隨著農業機械的高速發展和普及，農機油耗測試是農機研制企業開展節能工作及能量平衡工作、進行農機技術改造和改進設計中必不可缺少的一項基礎研究。

然而，除少數大型農機生產企業或專業研究單位有精度較高、設備齊全的油耗測試手段和設備外，絕大多數企業采用天平砝碼稱重法進行油耗測試。該方法操作復雜，容易加量過多，測量精度不高，并易受到環境濕度、柴油易揮發等因素的干擾從而產生較大的測量誤差。

也有部分企業采用液體渦輪流量計采集油耗。該方法成本較低，安裝方便，但由于渦輪流量計的口徑普遍較小，柴油含雜質過多，在工作中常發生流量計內部油道被雜質堵塞的現象，故障率較高。針對上述問題，在研究容積式流量計的結構和工作原理的基礎上，提出一種選用旋轉活塞式容積流量計安裝在農機油路上的方法來測量農機的油耗，并搭建實驗平臺測試和分析該款流量計的檢測精度及可靠性。

容積式流量計結構及分類

容積式流量計又稱為定排量流量計 （ positive displacementflowmeter ）。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，用來測量被測流體的體積，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，方便測量人員使用二次儀表顯示油耗數值或被計算機采集信號并進行進一步的分析和應用。

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、往復活塞式及膜片式等，基于旋轉活塞流量計具有工作可靠、測量精度高、壓力損失小的特點，且當介質黏度大于 50 cp 時，黏度的變化對精度無影響，特別適用于不含固體顆粒介質的液體的瞬時流量和累計流量的測量。因此，本文采用由上海康匯公司制作的流量計傳感器油耗采集設備做油耗測量實驗，主要由 2 個旋轉活塞式容積流量傳感器和一個顯示屏組成。

旋轉活塞式容積流量計工作原理及安裝方法

流量計工作原理

如圖 1 （ a ） 所示，被測液體從進口端進入流量傳感器內腔，在進、出口端形成壓差，迫使活塞按圖中箭頭所示的方向旋轉。隨著液體的繼續流入，活塞轉到如圖 1 （ b ） 所示位置，形成封閉的新月形截面的容腔 V1。在差壓的作用下，活塞繼續旋轉，之前才形成的封閉的新月形截面 V1 與出口端連通而開始排液，如圖 1 （ c ） 所示位置。當活塞旋轉到如圖 1 （ d ）所示的位置時，又形成另一封閉的新月形截面容腔 V2，再繼續旋轉，則容腔 V2 與出口端連通而開始排液，然后轉子又回復到如圖 1 （ a ） 所示的位置。這樣，活塞每旋轉一周，從進、出口端流過的液體等于容積 V1 和 V2 的總和。

圖1 流量計內部工作示意圖

正常工作下，流量計內部相當于一個按鍵開關的作用，在有液體流入的過程中反復關斷吸合，在輸出端口形成連續的脈沖信號，通過檢測該口的電平變化并對其計數，可知一定時間內輸出的脈沖數，根據公式（ 1 ） 可流過某一流量傳感器的液體體積：

V ＝n*K （ 1 ）

公式（ 1 ） 中，n 為某一時間段內從流量傳感器采集到的脈沖數，K 為傳感器轉子旋轉一周所排出的流體體積。

流量計安裝方式

柴油發動機的燃油消耗量的計量采用差分測量法。由于柴油發動機有進油管和回油端，柴油發動機工作時，柴油從油箱被吸入進油管，經過油水分離器過濾后，進入供油泵然后從供油泵壓出，經過精濾過濾后進入噴油嘴噴射，沒有噴

射的柴油經過回油管回到油箱。柴油發動機的油耗計量是進油管流過的燃料體積與回油管流過的燃油體積的差值，因此需要在進油管和回油管上各安裝一個流量傳感器 （ 如圖 2 所示 ）。有部分農機的柴油發動機并無回油端或回油量極少，則可不接回油傳感器。

圖2 流量計傳感器安裝示意圖