旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)測(cè)量過程中誤差及修正概述

旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)由于其具有流量下限低、量程寬、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低于同規(guī)格的容積式流量計(jì)等特點(diǎn)，因此它是液料考核管理的最佳儀表，有利于節(jié)能工作的深入開展。

它可直接安裝在火車、拖拉機(jī)發(fā)電機(jī)組、內(nèi)河航行的船舶中測(cè)量各類動(dòng)力機(jī)器的燃油耗量，及各種裝卸計(jì)量和管道過液計(jì)量，深受能源計(jì)量部門、科研部門、交通部門、車船制造廠及各用液領(lǐng)域的歡迎，是目前理想的可在量大面廣的交通工具上應(yīng)用的油耗計(jì)量?jī)x。

旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)的工作原理

旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)，是屬于容積式流量計(jì)，它基于活塞與計(jì)量室一直保持相切密封狀態(tài)。并有一個(gè)固定的偏心距計(jì)量元件活塞，在壓差的作用下，對(duì)活塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使活塞做偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞的轉(zhuǎn)數(shù)正比于流體的流量，通過記數(shù)機(jī)構(gòu)記錄出活塞轉(zhuǎn)數(shù)比，即可測(cè)得流體總流量。

旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)是基于將測(cè)量室（V1+V2）連續(xù)充滿和排空原理進(jìn)行測(cè)量的（見圖1）。測(cè)量機(jī)構(gòu)是由帶蓋的測(cè)量室、旋轉(zhuǎn)活塞及隔板組成。開槽活塞有上、下兩個(gè)活塞銷，隔板徑向安裝在進(jìn)出口之間，測(cè)量室銷與導(dǎo)環(huán)同心。測(cè)量時(shí)，開槽活塞的槽口沿隔板作直線運(yùn)動(dòng)，活塞銷沿導(dǎo)環(huán)作圓周運(yùn)動(dòng)。由于測(cè)量室容積是固定的，則流經(jīng)測(cè)量室介質(zhì)的瞬時(shí)流量大小只與旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的速度有關(guān)，累積量與旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)有關(guān)。

瞬時(shí)流量（Q）=（V1+ V2）旋轉(zhuǎn)速度（V）累積流量（Q）=（V1+ V2）旋轉(zhuǎn)圈數(shù)（n）

從測(cè)量原理我們可以看出，測(cè)量是否準(zhǔn)確，是否滿足或達(dá)到該精度要求，主要取決于測(cè)量室的容積是否發(fā)生變化。只要容積恒定不變，測(cè)量誤差就不易產(chǎn)生。即產(chǎn)生測(cè)量誤差的根源是測(cè)量室容積發(fā)生變化。

測(cè)量誤差的產(chǎn)生與修正

上海康匯的U-How?旋轉(zhuǎn)活塞式燃油流量計(jì)在為油田、港口、交通運(yùn)輸?shù)却笮?a target="_blank">工業(yè)企業(yè)對(duì)燃油消耗量的計(jì)量測(cè)試服務(wù)中，總結(jié)了一套流量計(jì)誤差的修正方法。

1 、測(cè)量室客積變化產(chǎn)生的誤差與修正

旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)在使用過程中，由于工藝管道內(nèi)壓力的變化，使得旋轉(zhuǎn)活塞瞬時(shí)轉(zhuǎn)速過大，導(dǎo)致活塞槽口對(duì)隔板的沖擊，使隔板彎曲。對(duì)這一類表進(jìn)行檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，凡是隔板彎曲甚至斷裂引起的故障，由于旋轉(zhuǎn)活塞旋轉(zhuǎn)時(shí)不能按照原來(lái)的運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，造成測(cè)量室的內(nèi)壁和底面、活塞上下端面以及內(nèi)外壁產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，甚至出現(xiàn)劃痕和凹槽。在這種情況下，就需要在更換隔板后對(duì)測(cè)量室及活塞進(jìn)行研磨，使旋轉(zhuǎn)活塞能在測(cè)量室內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如，重新起到測(cè)量作用。但是經(jīng)過多次檢修研磨后，測(cè)量室的容積將發(fā)生變化（見圖2）。

研磨前：V =（V1+ V2）=[（D2- d2）+（D12- d12）]

H— 測(cè)量室深度（高度）；

V— 總?cè)莘e；V1— 外容積；

V2— 內(nèi)容積。

研磨后，將會(huì)造成以下尺寸發(fā)生變化。

D↗ 、D1↗（增大），d↘、d1↘（減?。?，那么

V' =（V1+ V2）=[（D2- d2）+（D12- d12] + △V = V + △V

V'— 研磨后總?cè)莘e；△V— 研磨前、后容積變化量。

若V、V'對(duì)應(yīng)的體積流量分別為Q、Q'，刪該表的引用誤差為：

隨著檢修、研磨次數(shù)的增多，δ值將越來(lái)越太，超過該表的精度等級(jí)范圍，使其測(cè)量精度不能滿足工藝生產(chǎn)的需要。為了使它重新獲得較高的測(cè)量精度，恢復(fù)其測(cè)量的準(zhǔn)確性，出現(xiàn)這種測(cè)量誤差，我們可以通過以下兩種途徑進(jìn)行修正，使其達(dá)到精度要求。

（1） 利用檢修后的標(biāo)定數(shù)據(jù)，通過更換配對(duì)齒輪的方法進(jìn)行修正。

大家都知道，許多流量測(cè)量?jī)x表發(fā)訊機(jī)構(gòu)都是采用齒輪機(jī)構(gòu)傳送的，齒輪的變速比決定了指示機(jī)構(gòu)與測(cè)量機(jī)構(gòu)的比例對(duì)應(yīng)關(guān)系。我們就是利用改變這種比例關(guān)系來(lái)達(dá)到修正的目的。

例如：一臺(tái)旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)，精度為0.5級(jí)，經(jīng)多次檢修、研磨后，重新標(biāo)定，標(biāo)定出的指示誤差值為-1.27%?，F(xiàn)用更換配對(duì)齒輪的方法進(jìn)行修正，步驟如下：

a.拆開發(fā)訊機(jī)構(gòu)的變速齒輪部分，卸下變速齒輪，并讀出齒輪上的標(biāo)記。若測(cè)量機(jī)構(gòu)齒輪標(biāo)記為“1-74”，指示機(jī)構(gòu)齒輪標(biāo)記為“1-125”。

b.對(duì)照表查出原配對(duì)齒輪已補(bǔ)償?shù)闹甘菊`差為0.29%，然后計(jì)算出流量計(jì)的實(shí)際誤差。

實(shí)際誤差=已補(bǔ)償指示誤差+標(biāo)定誤差 = 0.29% +（-1.27%）=-0.98%

c.對(duì)照表2查出補(bǔ)償值為-0.98%的配對(duì)齒輪，測(cè)量機(jī)構(gòu)齒輪標(biāo)記為“1-60”，指示機(jī)構(gòu)齒輪標(biāo)記為“1-110”，找出印有該標(biāo)記的配對(duì)齒輪裝上，并重新標(biāo)定，即可達(dá)到精度要求。

（2） 利用乘以系數(shù)k的方法進(jìn)行修正。

目前，許多廠都使用了集散系統(tǒng)，KMM數(shù)字調(diào)節(jié)器等儀表系統(tǒng)，這類儀表系統(tǒng)都具有對(duì)可變參數(shù)的系數(shù)進(jìn)行調(diào)整、修改的功能。我們就是利用這種系數(shù)調(diào)整的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的修正。

例如，一臺(tái)旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)，精度為0.5級(jí)，量程為0.6~6m3/h，經(jīng)過多次檢修、研磨后，重新標(biāo)定其指示相對(duì)誤差為-1.05%。根據(jù)所給數(shù)據(jù)，得到表3和圖3。

表3

根據(jù)表3和圖3，我們可以看出：

檢修標(biāo)定前：

比率系數(shù)(k)=tɡα=標(biāo)定值/指示值=1

檢修后標(biāo)定：

比率系數(shù)(k')=tgα‘=

根據(jù)計(jì)算出的比率系數(shù)，在集散系統(tǒng)的該控制回路中，或在KMM調(diào)節(jié)器可變參數(shù)中通過組態(tài)，修正現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的測(cè)量信號(hào)，得到實(shí)際的指示值和累積值。

實(shí)際指示值=測(cè)量示值（PV值）×比率系數(shù)（k'），即：

Q' = Q·K'

2 、介質(zhì)溫度變化引起介質(zhì)密度變化而產(chǎn)生的誤差與修正

眾所周知，許多體積流量?jī)x表都存在溫度對(duì)測(cè)量流量精度的影響，它可以通過補(bǔ)償、選型等方法來(lái)最大限度地克服這種影響。然而許多生產(chǎn)裝置，特別是化工裝置，對(duì)流量的要求比較高，化學(xué)反應(yīng)是考慮質(zhì)量流量，而不是體積流量。質(zhì)量流量（M）與體積流量（Q）的關(guān)系是：M=ρ·Q（ρ是介質(zhì)密度），在體積流量不變的情況下，如果流體介質(zhì)密度發(fā)生變化，則質(zhì)量流量將隨之而變。

對(duì)于液體介質(zhì)，壓力對(duì)密度影響甚微，可以忽略不計(jì)。但是溫度對(duì)密度的影響就不能忽視。為了解決測(cè)量體積流量的旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)達(dá)到測(cè)量質(zhì)量流量的目的，我們做了一些嘗試。下面我們以化工原料中乙二醇為例，根據(jù)乙二醇介質(zhì)的溫度與密度關(guān)系，討論乙二酵的溫度對(duì)體積流量測(cè)量的影響。

例如，一臺(tái)旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)，精度為0.5級(jí)，測(cè)量范圍為0.6~6m3/h，工藝要求設(shè)定控制流量為2.5m3/h，介質(zhì)溫度為180℃。若溫度變?yōu)?65℃時(shí)，則在質(zhì)量流量不變的情況下，體積流量將發(fā)生變化，并出現(xiàn)流量示值偏離給定值，出現(xiàn)示值超差現(xiàn)象。

180℃時(shí)的體積流量為2.5m3/h，乙二醇密度為986kg/m3，則此時(shí)控制的質(zhì)量流量為：

M = ρ·Q = 986×2.5 = 2465kg/h

165℃時(shí)，如果要保持控制的質(zhì)量流量為2465kg/h。此時(shí)乙二醇密度為1000kg/h，則相應(yīng)的體積流量為：

那么，由于溫度的變化，在質(zhì)量流量不變的情況下，體積流量產(chǎn)生的誤差是顯而易見的。

示值相對(duì)誤差=

由于這種誤差是由旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)外部因素（溫度）引起的，而且對(duì)工藝影響也比較大，化學(xué)反應(yīng)只與物質(zhì)的質(zhì)量（或者說(shuō)摩爾數(shù)）有關(guān)，而與物質(zhì)的體積無(wú)關(guān)。因此，要保證介質(zhì)的質(zhì)量流量不變，在溫度發(fā)生較大變化時(shí)，就必須考慮對(duì)體積流量的誤差修正，而這種修正是不能通過旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)本身來(lái)修正的，也不能通過更換配比齒輪或乘以系數(shù)k的方法來(lái)修正，而只有通過改變體積流量的設(shè)定值來(lái)修正。以上例來(lái)說(shuō)，如果將流量設(shè)定從2.5m3/h改為2.465m3/h，就可達(dá)到修正目的，滿足工藝對(duì)測(cè)量的要求。

U-How?康匯燃油流量計(jì)

U-How?康匯流量計(jì)是上海康匯實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，根據(jù)旋轉(zhuǎn)活塞式工作原理自主研發(fā)生產(chǎn)的，具有測(cè)量流速低、量程寬、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作安全可靠等特點(diǎn)的高精度流量傳感器。

流量計(jì)爆炸圖

產(chǎn)品參數(shù)

1、機(jī)械部分：

2、電子部分：

測(cè)量介質(zhì)

可測(cè)量輕質(zhì)和中質(zhì)油料，如：汽油、柴油、煤油、石腦油、潤(rùn)滑油

產(chǎn)品資質(zhì)

1. 發(fā)明專利：ZL201020504169.8流量傳感器

2. 國(guó)家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心車輛檢測(cè)報(bào)告

3. 交通部委托北京計(jì)量院精度檢測(cè)報(bào)告

油耗監(jiān)控解決方案

應(yīng)用對(duì)象

1.發(fā)動(dòng)機(jī)：

火車、汽車、工程車、拖拉機(jī)、發(fā)電機(jī)組及內(nèi)河或近海航行的船舶中測(cè)量各類動(dòng)力機(jī)器的燃油消耗量，及各種較重液體的裝卸計(jì)量和管道過液計(jì)量。

2.燃燒器：

車載鍋爐、移動(dòng)鍋爐等設(shè)備的燃油消耗計(jì)量。

數(shù)據(jù)采集方式

通過采集流量計(jì)脈沖數(shù)據(jù)的方式，以RS485/RS232對(duì)接設(shè)備單位的系統(tǒng)集成

解決方案