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【自控学堂】流量仪表系列：流量仪表选型（四）—— 容积式流量计

容积式流量计是所有流量计中准确度最高的流量计，因此在石油、化工、医药、涂料、食品、造纸及能源等工业领域常用于计量价格昂贵介质的总量或流量测量，如在石油油品计量上通常都是采用容积式流量计，还有我们的家用煤气表，也是一种容积式流量计，下面谈谈容积式流量计的分类与结构、主要特点、设计选型注意事项等。

一、分类与结构

对容积式流量计的分类有四种：1）按计量室密封方式分类；2）按测量元件结构分类；3）按测量流体的种类分类；4）按用途分类。在工程应用中按测量元件结构分类较为普遍，按测量元件结构分类如下：

1、转子式：转子式容积流量计有多种形式，规格繁多，在工程中经常使用的如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、卵轮流量计、螺杆式（双转子）流量计等。它们是通过两个特殊形状的测量元件，在流量计进口压力与出口压力的压差作用下，上下两个测量元件相互滚动旋转，不断更换主动轮与从动轮关系，在一次循环动作的过程中可排出四个由测量元件与壳体围成的腔体内的流体体积，这个流体体积称为“循环体积”，只要在一定时间内知道测量元件旋转多少次，则可得出流过流量计多少流体体积。

转子式容积流量计优缺点：1）计量精度高，流量范围广，重复性好，口径一般可在DN6~DN500mm，精度可达±0.2%R~±0.5%R或更高精度；2）受液体粘度变化的影响很小，粘度可从0.3~2000mPa.s；3）流动状态变化对测量精确度影响小，对流量计前后的直管段无严格要求；4）由于零件的热膨胀冷缩变形、易脆等问题，容积式流量计一般不适用于高低温场合。目前可使用温度范围大致在-30~160℃，压力最高为10MPa；5）转子式容积流量计只适用洁净单相流体，含有颗粒、脏污物时上游需装过滤器，如测量的液体中含有气体还须装气体分离器；6）在测量过程中会给流体带来脉动，尤其口径较大的流量计还会产生噪声，甚至使管道产生振动。

2、刮板式：刮板式流量计利用流体推动刮板与转子旋转，刮板沿着一种特殊的轨迹伸出或缩回，两个相邻的刮板间的距离是个定值，当刮板与转子旋转时，刮板、转子、壳体内腔及上下盖板形成一个固定的计量室，根据刮板的数量可分为四个或六个计量室，每转一圈就可排出四个或六个计量室的流体体积，即循环体积，只要在一定时间内知道测量元件旋转多少次，则可得出流过流量计多少流体体积。

测量液体时主要分为凹线式刮板式流量计和凸轮式刮板式流量计，按刮板分类可分为刚性刮板和弹性刮板。刮板式流量计适合测量带有细微颗粒杂质的液体，但弹性刮板流量计更胜一筹，适合用于油田井口原油计量。

刮板式流量计优缺点：1）计量精度高，流量范围广，重复性好，口径一般可在DN25~DN300mm，精度可达±0.2%R~±0.5%R；2）运转平稳，管道内的流体无压力波动、振动；3）受液体粘度变化的影响很小；4）安装空间小，流量计前后基本不需要直管段；5）用于高压介质工况时，为避免壳体变形，影响计量精度，应选用双壳体结构的流量计。

测量气体时有旋叶式气体流量计，测量精度±1.5%R，它与气体式腰轮流量计相比，优点是运行平稳无脉动无噪音。

3、旋转活塞式：旋转活塞式流量计基于活塞与计量室一直保持相切密封状态，并有一个固定的偏心距计量元件活塞，在压差的作用下，对活塞产生转动力矩，使活塞做偏心旋转运动，活塞的转数正比于流体的流量，通过计数机构得出活塞转数，即可测得流体的总流量。

旋转活塞式流量计特点：旋转活塞式流量计由于其具有流量下限低、量程宽、精度高（测量精度为±0.5%R）、结构简单、工作可靠、价格低于同规格的其它容积式流量计等特点，因此它是液料考核管理的最佳仪表。它可直接安装内河或近海航行的船舶中测量各类动力机器的燃油耗量，是目前理想的可作为市场上多种交通工具的油耗表，深受能源计量部门、科研部门、交通部门、车船制造厂及各耗油领域的欢迎。

4、往复活塞式：往复活塞式流量计的活塞在流体的推动下气缸中作往复运动，将流体从各气缸中排出。一台往复活塞式流量计在连接点联动几个活塞气缸，当连接点旋转一周时，所联动的活塞气缸分别引起换向阀依次改变方向，流体依次流出流量计。

往复活塞式流量计测量精度高（测量精度达到±0.15%R~±0.3%R）、结构简单、工作可靠，加油站里的加油机就是用的这种类型流量计。

5、转筒式：转筒式流量计是用于测量气体总量的流量计，因壳体内有一半的封液，又被称为湿式气量表，其密封形式为无泄漏，测量准确度极高，可达到±0.1%R~±0.2 %R，因此可作为气体流量标准表。

6、膜式：膜式流量计也是测量气体的流量计，称为干式气表，我们家家使用的煤气表就是膜式流量计。

二、主要特点

1）容积式流量计准确度高；

2）安装直管段长度没有严格要求，测量精确度不受安装直管段长度的影响；

3）可测量高粘度的介质；

4）流量范围宽，一般为10:1，特殊的可达到30:1；

5）对于直读式仪表无需外部能源即可获得流体的总量；

6）对于被测介质的温度压力有一定的限制，适用范围较窄。

三、设计选型时注意几点

1）测量介质中若含有颗粒、脏污物时上游需装过滤器，若测量的液体中混有气体时须装气体分离器；

2）对于这类仪表用于总量计量或批量控制很有优势，因这类仪表比较易卡死，如用于连续检测控制时，管路又不允许断流的情况下应慎用；

3）由于容积式流量计种类很多，价格差异也很大，设计选型时应认真分析，如流量范围、流体腐蚀性、工作温度和压力、测量精度等参数，选择出性能价格比高的仪表。

特别说明：对于“流量仪表选型（一）”中关于“用排除法来选择，如被测介质为气体，那么容积式流量计、......等就被排除”，应更正为“用排除法来选择，如被测介质为气体，那么容积式流量计中的椭圆齿轮流量计、......等就应被排除”，因为容积式流量计是个统称，其中的腰轮式、旋叶式、转筒式及膜式可用于气体。

椭圆齿轮流量计的选型举例：

工艺条件如下：

工艺管道DN25，PN1.0? ?材质：316SS

介质??? 催化剂

压力???最大0.8MPa?? 正常0.6MPa

温度? ?30℃

密度???1200 kg/m³

流量???最大5m³/h ???正常3.2m³ /h

工艺要求对催化剂的用量进行计量，根据工艺条件及要求，仪表选型规格参数如下：??

（1）流量计名称：椭圆齿轮流量计

（2）型号： xxxxxx（依据厂家仪表资料确定）

（3）测量范围：0~6.5m³ /h

（4）流向：从左到右（需与工艺配管核对）

（5）连接尺寸及标准：DN25，PN1.0??HG20594? RF

（6）转子/本体材质：316SS

（7）显示：现场累积指示

（8）精度：±0.5%

（9）附件：带过滤器（装在流量计入口，与流量计整体供货）

本文属于原创，如需转载请联系原作者。

作者简介：

邱老师，自控学堂创办人，教授级高级工程师，从事自控工程设计30余年，先后承担了几十个大中型工程项目的设计、施工安装指导、调试开车及新技术开发等工作，是国家科技进步一等奖获得者，获国务院特殊津贴、行业工程设计大师等荣誉称号，国家科技奖评审专家。

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