罗茨流量计

腰轮气体流量计的误差特性是流量计的基本测量误 差E与通过流量计的流量之间的关系。研究腰轮气体流 量计的误差特性，就是研究其测量误差随流量的变化而 变化的趋势。 腰轮气体流量计的基本误差（相对误差）可用下式 表示： VI − V Ev = × 100% V 式中：VI——流量计显示值，m3； V——通过流量计的实际值，m3。 。
位置1
位置2
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上边的腰轮将进来的气体存入上腔中，并将气体送出 排气口，见图位置3、位置4所示。当进气压力高于排气 压力时，两个腰轮将连续转动，一次次地排出气体。当两 个腰轮各完成一周的转动时所排出的气体为一回转量V。 在腰轮转动轴上带动一副蜗轮副和一套变速齿轮组合传送 到计数装置进行累计流量计量。
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V=NV+△V
实际误差为
E = 1 −
ν × 100 % ∆q a 1 − qv
由于漏流△ 的存在，误差不再是一个常数， ◆由于漏流△q的存在，误差不再是一个常数，而是一条随流量变 化的曲线。 化的曲线 假设△ 为一常数。当流量qv很小时，小到极限情况就是qv= qv很小时 qv=△ ◆假设△q为一常数。当流量qv很小时，小到极限情况就是qv=△q， 也就是说，通过流量计的流量都是漏过流量计的， 也就是说，通过流量计的流量都是漏过流量计的，流量计测量元 件根本还没有动作。此时所有通过流量计的（气体） 件根本还没有动作。此时所有通过流量计的（气体）量都是漏流 的结果，流量计的示值为零。 的结果，流量计的示值为零。 随着流量qv的增加，误差曲线也逐渐向正方向移动。 qv的增加 ◆随着流量qv的增加，误差曲线也逐渐向正方向移动。 当流量继续增加达到很大时， q/qv已变得很小 已变得很小， ◆当流量继续增加达到很大时，△q/qv已变得很小，误差曲线逐 渐趋向于理想误差曲线，基本为一常数。 渐趋向于理想误差曲线，基本为一常数。
压力损失对流量计误差特性的影响。 压力损失对流量计误差特性的影响。
∆p ∆q = C 2 ρ
• 式中：
C2——与流量计结构有关的常数； △p——流量计前后差压（压力损失）；
ρ——气体密度。 • 流量计转子与计量腔的间隙是一定的。漏流流量△q与压力差成正比 流量计转子与计量腔的间隙是一定的。漏流流量△ 与压力差成正比 关系。 关系。 • 随着通过流量计流量的增加，流量计前后的压力损失也增加，漏流也 随着通过流量计流量的增加，流量计前后的压力损失也增加， 随着增加。 随着增加。 • 有时漏流增加的速度甚至比流量还快，这就是有的腰轮气体流量计为 有时漏流增加的速度甚至比流量还快， 什么在流量很大时其误差曲线要向负方向倾斜的原因。 什么在流量很大时其误差曲线要向负方向倾斜的原因。
气体罗茨流量计
气体罗茨流量计
一、概述：
罗茨流量计又叫腰轮流量计，是一种容积式流量 计。它内部设计有构成一定容积的计量室空间，利用 机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体 积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积 部分流体的次数来测量流量体积总量。 容积式流量计是一种具有历史悠久的流量仪表， 具有对上游流速分布不敏感，测量精度高，可用于高 粘度流体并直接得到流体累计流量等特点。
• 然而，在流量标准装置上对腰轮气体流量计进 行特性试验时，其特征表现为：在小流量时， 在小流量时， 在小流量时 误差急剧向负方向倾斜；随着流量的增加， 误差急剧向负方向倾斜；随着流量的增加，误 差曲线逐渐向正向移动，并稳定在某一值上； 差曲线逐渐向正向移动，并稳定在某一值上； 在大流量时某些流量计的误差特性曲线又开始 向负方向倾斜。 向负方向倾斜。 原因： 原因：是因为容积式气体流量计中除了湿式气 体流量计外，都不可避免的存在漏流现象。这 体流量计外，都不可避免的存在漏流现象。 是一部分没有经过“计量室” 是一部分没有经过“计量室”计量而通过流量 计测量元件与外壳之间的间隙直接从入口流向 出口的（气体） 出口的（气体）量，在流量计示值上并未反映 出来。显然，漏流越大，流量计误差就越大。 出来。显然，漏流越大，流量计误差就越大。
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流量计的工作原理可以从图中的4个过程来分析。当 有气体通过流量计时，在流量计进出口气体压力差的作 用下，两腰轮将按如图方向旋转。当在进气口充入气体 时，两个腰轮都向外转，如图位置1所示。当下边的腰轮 放横（水平状态）时，在它下边存有一定体积量的气体， 连续转动时，一定体积量的气体将从排气口排出，见图 位置2所示。
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测量准确度 腰轮气体流量计是目前测量准确度较高的流 量计之一。制造商在产品样本上给出的测量准 确度是指在实验室参比条件下得到的基本误差， 而在实际使用中由于现场条件的偏离，必然会 带来附加误差，实际误差是基本误差和附加误 差的合成。所以仪表选型时应根据现场可能出 现的问题采取措施。 现场条件对测量准确度影响较大的主要有被 测介质粘度的影响和温度的影响。
五、物性参数对流量计特性的影响
◆由于腰轮气体流量计产生误差的根本原因是因为漏流的存在，所以， 由于腰轮气体流量计产生误差的根本原因是因为漏流的存在，所以， 在研究物性参数对流量计特性的影响时，主要研究物性对漏流的影响。 在研究物性参数对流量计特性的影响时，主要研究物性对漏流的影响。 对于气体介质，主要考虑气体密度的影响。 对于气体介质，主要考虑气体密度的影响。
二、结构和原理
腰轮流量计由壳体、腰轮转子组件（即内部测量 元件）、驱动齿轮与计数指示组件等构成。 在腰轮流量计的壳体内有一个计量室，计量室内 有一对或两对可以相切旋转的腰轮（由此得名腰轮 流量计），在流量计 壳体外面与两个腰轮 同轴安装了一对驱动 齿轮，它们相互啮合使 两个腰轮可以相互联动。
工作原理是利用测量元件两个腰轮，把流体连续 不断的分割成单个的体积部分，利用驱动齿轮和计数 指示结构计量出流体总体积量。它有两个腰轮（酷似8 字形）状的共轭转子，分别控制在各自的转轴上，有 一个腰轮转动，另一个就跟着 （同步齿轮联接）反向转动， 相互间始终保持着一条线接触 （准确说是接近），既不能相 互卡住，又不能有泄露间隙。
• 为了定量分析由于漏流的存在对误差特性的影响，可 为了定量分析由于漏流的存在对误差特性的影响， 假设通过间隙的漏流量为△ 。当以流量qv通过流量 假设通过间隙的漏流量为△q。当以流量 通过流量 计的气体总量为V时 计的气体总量为 时，通过间隙漏过流量计的总漏流 量△V为 为 V ∆V = ∆q qv • 也就是说，当腰轮气体流量计存在漏流时，通过计量 也就是说，当腰轮气体流量计存在漏流时， 室排出的（气体）总量由公式可知为NV， 室排出的（气体）总量由公式可知为 ，通过间隙 漏过流量计时的（气体）总量为△ 。所以， 漏过流量计时的（气体）总量为△V。所以，实际通 过流量计的（气体） 过流量计的（气体）总量为
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Hale Waihona Puke 耐压性能（工作压力）和压力损失 流量计的工作压力要有流量计的工作壳体来 承受，对工作压力的不同要求，应采用不同材 质的受压部件，以免引起使用上的不安全。常 规产品最高壳体承压等级可达到1.0Mpa压力。 压力损失也是选择流量计时必须考虑的重要 问题。尤其是大流量使用时，更应注意核算流 量计的压力损失是否能满足用户的使用要求。
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• 在腰轮气体流量计性能选择方面主要应考 虑以下五个要素： 流量范围； 测量准确度； 耐压性能（工作压力） 压力损失； 适用目的。
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流量范围 腰轮气体流量计的流量范围与适用特点 （连续工作还是间歇工作）、测量准确度等因 素有关。同一腰轮气体流量计，用于间歇测量 时，其流量范围较大，（主要是上限流量可以 比连续工作时大）；对于测量准确度，用于低 准确度测量时，其流量范围较大，而用于高准 确度测量时，流量范围较小。 为了保持仪表良好的性能和较长的使用寿 命，使用时的工作流量最好选择不超过仪表最 大流量的70%~80%。
• 图3-9为某气体 腰轮流量计的 实验误差特性 曲线，随着工 作压力的提高， 误差曲线向正 向移动。
腰轮气体流量计的选择、安装
• 腰轮气体流量计的产品型式很多，每种产品对介质的 适应性不同，且各有特点，所以根据被测介质的特性 和使用要求，来合理选择流量计非常重要。选定了流 量计后，正确的安装和使用，定期维护是保持流量计 高准确度正常工作的保证。 腰轮气体流量计的选择 腰轮气体流量计的选择要考虑如下三个方面：流量计 的型式、流量计的性能、流量计的配套设备。 腰轮气体流量计型式的选择应根据实际工作条件和被 测介质特性进行。
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使用目的 使用目的指流量计是用于贸易结算和成本核 算，还是用于过程参数控制。用于核算计量的 流量计主要考虑其计量准确度是否满足核算的 要求，且根据用户要求应选配具有体积修正仪、 IC卡控制器、各种信号输出接口、历史数据库等 各种配套设备及功能。
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腰轮气体流量计的安装 安装的一般要求如下： ① 环境条件：周围无腐蚀性气体，机械振动小，灰尘少且 远离热源的场所。对于配有体积修正仪的智能型流量计， 还应有符合规定的电磁环境。 ② 环境温度：一般不超过-20℃~+80℃范围。 ③ 管道条件：在安装流量计前，管道必须进行清洗和吹扫， 清楚一切杂物、锈蚀和污垢。连续管道一般应与流量计 进出口等口径同轴线，不得有凸出管壁的凸出物突入管 道内。流量计应采取无应力安装，充分考虑工作温度引 起的管道应力。
◆漏流模型时代入误差公式可得
E = 1−
ν
C a 1 − 2 qv ∆p ρ
∆p
ρ
• 同样，在大流量条件下，△q/qv≤1，将式（318）展开并忽略高次项后得
ν νC 2 E =1− − a aqv ∆p ρ
（3-19） 从式（3-19）可以看出，在同流量条件下，误 差E与 成线性关系。
由于在实际工作中，人们通常用示值相对误差 来表示，因此由公式得 VI − V E= × 100% VI 对于腰轮流量计检测部件动作一个周期有确定 的单位体积（v）的气体由进口排向出口，则由公式 得知