・１２６・ 内燃机与配件 椭圆齿轮流量计应用研究 陈传宝 （北京航天发射技术研究所，北京１０００７６） 摘要：本文对某项目试验所使用的椭圆齿轮流量计的运行情况进行了分析和总结，并对流量计进行了相关的试验研究，研究发 现椭圆齿轮流量计的精度受到介质工况、流量计串联使用等因素的影响。同时对国家计量规范中没有引入对介质粘度影响的具体修 正措施以及检定方法上提出了建议。 关键词：椭圆齿轮流量计；精度；试验 Ｏ引言 椭圆齿轮流量计是一种常见的容积式流量计，具有精 １椭圆齿轮流量计精度影响分析 如图２所示，为某项目试验系统原理简图。水罐（装有 两流量计为串联使用（１释为主流量计，２＃为备份辅助流量 度高，适应高粘度介质，抗干扰性强的特点。图１为流量计 液位计）内水经水泵加压后经过滤器进入流量计。系统中 中两个椭圆齿轮在转动过程中的三个状态。 计，两流量计精度均为０．２级。另外，虽然椭圆齿轮流量计 对入口直管段不做要求，但此试验系统为了确保流量计可 靠使用，仍设置了１０倍管径的间距），球阀ＱＦ３和ＱＶ４为 切换阀门，用于当某台流量计损坏，介质不能通过时，切换 介质流通路径。出口处设置截止阀用于调节水流量。在此 试验系统的基础上，我们分别进行了流量计串联相互影响 试验和不同介质温度对比试验。 图１椭圆齿轮流量计工作原理图 流量计壳体内装有两个椭圆齿轮转子相互啮合。在流 量计进口与出口之间的差压作用下产生转动，不断的将充 满在齿轮和壳体之间“流量空间”中的液体排出。通过测量 齿轮转动的圈数，就可得到通过流量计的流体量。计数方 法有机械齿轮式、磁敏电阻式等。本文试验中所使用的流 量计即采用磁敏电阻的方法，即在椭圆齿轮的两端分别镶 嵌有一个永磁体，在两椭圆齿轮啮合中心处上方装有一个 磁敏电阻。每当齿轮转动一周时，磁敏电阻感应到磁场即 发出脉冲电流信号，此脉冲信号与流量成正比例关系，流 量计显示仪表（或称计数器）通过计量单位时间的脉冲数 图 ◇ 过滤器 ６ 手动球阀 。 水泵 ⑦ 压力表 例 再与此流量下的比例系数（流量补偿系数）相乘就得到流 过流量计的介质流量。因此，在流量计的使用流量范围内 通过补偿系数的设定即可得到符合精度要求的流量值。 作者简介：陈传宝（１９８４一），男，陕西西安人，工程师，研究方向为 火箭推进剂加注与供气。 表３ 机组 试验时间 纯机械过速保护 当时水头（动作值（％Ｎｍ） ｅ） １４０．３ １４１．６ １４ｌ＿３ １４０．０３ ７５．２７ ８０．７ ８０ ８６．５ ０ 流量计 手动截止阀 水流方向 图２某项目试验系统原理图 ６结语 通过上述工作，安康水电厂全部完成了４台机组纯 ＃ｌ 舵 ＃３ ２０１４年３月２８日 ２０１６年３月１３日 ２０１６年２月２９日 ２０１６年１月１２日 机械过速保护装置安装，避免了电源系统出现故障，或 者中间环节失灵，机组出现过速失控。保证了机组过速 条件下能够安全可靠的停止运行，防止类似萨杨机组事 故的发生。 Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ＆Ｐａｒｔｓ ・１２７・ １．１流量计串联使用相互影响 进行水循环试验，即用泵将水通过流量计再打入水罐 中形成循环，在试验中观察两流量计显示值。完成一次循 不计。 ２国家计量检定规程的修改建议 ２．１关于不同液体粘度检定方法方面的建议 环后，在截止阀开度不变即流量不变的情况下，交换两流 对于椭圆齿轮流量计，在我国是采用国家计量检定规 量计位置，对比流量计交换前后的显示值变化。试验结果 程ＪＪＧ ６６７—１９９７（液体容积式流量计》进行检定的。由于检 如表１所示。 表１ 试验工况 １＃流量计瞬时流量 ２＃流量计瞬时流量 ｍ３１１１ ｍ３／ｈ 第一次 交换前 交换后 ９．９７８２ ９．５９５ ．７２０ ９．６０６ 第二次 交换前 １０．２７８ １０．１９１ 交换后 ｌ０Ｉ２１６ ｌ０．１７９ 由上面试验结果可见，２＃流量计交换后瞬时流量变 大，而１＃流量计交换后瞬时流量变小，流量计串联使用对 流量计精度是有影Ⅱ向的，但影响都不大，都在精度允许的 范围内。分析可能是由于前端流量计出口的绕流对后面流 量计椭圆齿轮的旋转造成了干扰。由此可见，为了更精确 的计量，流量计应尽量避免串联使用，当必须相互串联使 用时还应注意相互间距，间距可根据试验调试来确定。另 外，还可进行流量计单独标校与串联标校相结合，对其影 响进行修正，使流量计在单独运行及串联运行时的精度均 满足要求。 １．２介质工况对精度的影响试验 椭圆齿轮流量计受介质工况的影响主要是不同介质 的粘度对流量计精度的影响，以及同种介质由于不同温度 下的粘度不同对精度的影响。粘度影响的原因是由于流量 计中椭圆齿轮与壳体之间存在间隙，虽然间隙很小，但必 然会有漏流。当液体粘度变高时，漏流量变小，误差也较 小，反之误差变大。因此流量计在使用过程中必须考虑粘 度对流量计的影响。 我们进行放水试验，即水罐内的水通过泵经流量计 直接排出，水罐内水的初始液位相同，通过对比试验结束 时液位计数值，对流量计精度进行比较。试验结果如表２ 所示。 表２ 试验工况 ｌ＃流量计累积流量Ｉ１１ ２＃流量计累积流量ｍ 液位计Ｃｎｌ 水温４℃ １６．２９９ １６．３２１ 初始：ｌ７２ 结束：５６ 水温２４ｑｃ １６初始：１７２ ．２２３ １６．１６３ 结束：５６ 注：液位计读数精度为－＋０．５ｃｍ（换算为体积值，在结束液位附近约 为±０．０６ ｍ ）． 虽然液位计读数精度不高，但仍可以从试验结果中观 察到粘度对流量计精度的影响趋势。水温升高，液体粘度减 小，导致漏流增加，同一结束液位下，流量计显示值却偏小。 一般来说，由于水的粘度在不同温度下的变化不大 （＜２ｍＰａ・Ｓ），因此水的温度变化对流量计的影响可以忽略 定介质采用水进行比采用油类介质费用更便宜、工作中更 安全，因此目前大多数计量站都采用水来进行鉴定，即使 采用油类介质进行鉴定也是某单一油类介质。这就出现了 一个问题，虽然计量规程中对检定用介质的粘度做了具体 的规定，但对实际介质超出检定用介质粘度很多的情况或 者无法提供符合要求粘度的检定用介质，规程中只提出了 采用厂家推荐的粘度修正公式进行修正，没有真正的做到 按实际情况进行检定。而如果采用不同的粘度的介质来进 行检定，那检定的成本会比较高，实际操作起来也比较困 难（如不同粘度介质对检定管路可能存在污染，增加清洗 工作，采用两条或更多条检定管线成本较高）。但是，作为 一个权威规程，这样做是不够科学的。 因此，建议设计一种移动检定系统，并在规程中对上 述情况进行规定：即由计量站提供现场检定服务，到用户 使用流量计的现场根据实际介质进行现场在线检定。这样 一方面保证了检定的科学性和权威性，另一方面也解决了 采用不同粘度介质进行离线检定成本较高的问题。 ２－２关于流量计检定中数据采集的建议 各种品牌的流量计能为用户提供机械式表头显示、电 子液晶式表头显示、远传脉冲信号及远传模拟信号二次仪 表显示等，或者在一台流量计上兼而有之的显示方式。比 如一台流量计可以使用机械式表头显示又附带远传脉冲 信号二次仪表显示。所以，由于显示方式及内部计算原理 等不同，可能存在两种显示方式带来的误差。而在国家计 量规程中，并没有对出具的鉴定证书中应写出检定过程中 所使用的数据采集方式做出规定。也就是说实际使用时所 采用的读数方式和检定时所采用的方式如果不同，那么就 有可能带来误差。 因此，建议检定规程对鉴定证书中应写明检定过程中 所使用的数据采集方式做出规定。同时，也建议流量计用 户应使检定时读数方式和实际使用方式一致，以保证精度 满足使用要求。 ３结论 椭圆齿轮流量计串联使用对流量计是有影响的，本文 对短间距串联方式使用流量计时流量计的精度修正，提出 了单独标校和串联同时标校相结合的方法。 关于国家计量规程中的不同粘度介质的鉴定方法和 对检定过程中的数据采集方法应做出说明，本文也提出了 建议，为更好更科学的使用流量计提供了参考依据。 参考文献： 『１］ＪＪＧ ６６７—１９９７，液体容积式流量计．中华人民共和国国家 计量检定规程［Ｓ】． 椭圆齿轮流量计使用注意事项及常见故障处理［Ｊ］．科技信 息，２００７（２８）：３１１．
