什么是容积式流量计?

容积式流量计(PD流量计)是唯一一种直接测量流经流量计的流体体积的流量测量技术。
高精度腔室内的旋转部件用于捕获流体。转子的转速与流量成正比。旋转是由流体流动引起的。机械式 流量计 依靠旋转来驱动磁耦合器或直接齿轮传动装置,该装置与机械计数器相连。在给定的流量计工况下,可以确定计量空间的容积。只需测量转子的旋转次数,即可获得流经流量计的流体的累计体积。

What is PD flow meter?

PD 流量计可分为椭圆齿轮 流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封旋转鼓流量计等。

PD流量计的特点

优点

  • 测量精度高;
  • 安装管道条件对测量精度无影响;
  • 可用于测量高粘度液体;
  • 量程宽;
  • 直读式仪表无需外部能量即可直接获得累计值,总量清晰明了,操作简便。

缺点

  • 结构复杂,体积庞大;
  • 待测介质的类型、口径和工作状态相对有限;
  • 不适用于高温和低温环境;
  • 大多数仪器仅适用于洁净的单相流体;
  • 会产生噪声和振动。

特色PD流量计

容积式流量计也称为正排量流量计。它主要由测量体和测量部分组成。测量体由壳体和动体(转子流量计的转子)组成。动体是核心部件,也是测量过程中的运动部件。动体与壳体形成的每个测量腔都是一个标准容积单位,用于测量待测流体的体积。

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测量部分实际上是一个转速或计数传感器。磁性材料嵌入在螺杆流量计的其中一个螺杆伸出的齿轮中。当螺杆旋转时,传感器可以通过磁效应识别螺杆的转速,并将其转换为标准脉冲信号或电流信号。这样,流量可以直接由二次仪表显示,或者由计算机采集和分析。

容积式流量计有很多种类型,可以根据不同的原理进行分类。通常,根据测量元件的结构,流量计可分为转子式、刮板式、旋转活塞式、往复活塞式和隔膜式。

其中,转子式流量计应用最为广泛。常见的齿轮式、螺杆式、腰轮式和蛋轮式流量计均属于转子式。

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容积式流量计内部设计有一个一定容积的空间。流量计内部的转子在从入口流出的流体的压力作用下旋转。

随着转子的旋转,流体从入口流向出口。此时,在转子旋转的过程中,转子与流量计壳体之间会形成一个一定容积的空间。流体随着转子的旋转填充该空间,并持续地被送至出口。

如果预先设定了该空间的容积,则可以通过测量转子的旋转次数来计算空间容积,从而得出流经该空间的流体体积。

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容积式流量计这种固定排量流量测量方法可以追溯到18世纪,并在20世纪30年代进入了广泛的商业应用阶段。

近年来,在一些工业化国家,容积式流量计的销量占比已超过20%。在我国,这一比例也约为20%。它主要用于石油介质的计量。

但由于其计量精度高,近年来,容积式流量计的应用迅速扩展到化工、食品、医疗等行业,用于精确测量高价介质的总量和流量。

在石油计量方面,已经制定了使用容积式流量计的计量系统的国际标准 (ISO/DIS 2714)。此外,高精度、长期性能保持性和高重复性的容积式流量计也被用作工业流量测量、工业仪器校准和校准的标准仪器。

简而言之,由于容积式流量计精度高,常用于测量相对昂贵的介质的流量。它可以测量高粘度介质,因此通常用于石油、化工、冶金等行业的高粘度液体流量测量。

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当然,容积式流量计也适用于测量低粘度液体介质。此外,容积式流量计还可以测量气体。同时,容积式流量计的安装不需要前后直管段。

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Clamp Filling Oval Gear Positive Displacement Flow Meter

卫生级容积式流量计 采用不锈钢材质,并通过三卡箍快速连接。可用于测量食品工业中的粘稠液体,例如甜味剂、食用油、棕榈油、蜂蜜、油脂、牛油、糖浆、糖蜜等。

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容积式流量计的选择

制造商通常根据被测介质的类型(主要是不同粘度)、使用特性(连续使用或间歇使用)和测量精度来规定流量范围。

为了保持流量计的良好性能和较长的使用寿命,建议在连续使用最大流量时,选择流量计最大流量的 80%。

如果制造商没有根据介质类型和使用特性明确规定流量范围,则间歇使用时的最大流量可以是上限流量的 100%。

连续使用时,中等粘度液体的最大流量为流量计上限流量的 80%。低粘度和高粘度液体的最大流量为流量计上限流量的 50% 至 60%。

大多数容积式流量计的基本误差为 ±0.5%。高精度流量计的基本误差为 ±(0.1%-0.2%)。椭圆齿轮流量计的精度可达±0.05%。低精度流量计(例如弹性刮板流量计)的基本误差为±(1.0%-1.5%)。

容积式流量计的精度是指在实验室条件下测得的基本误差。实际使用中,现场条件往往与实验室条件存在偏差,导致附加误差。实际误差应为基本误差与附加误差之和。选择和使用时,应根据现场情况采取相应措施,以确保测量精度。

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容积式流量计依靠流体推动测量接头,因此压力损失较大。容积式流量计的压力损失大于同口径、同流量的其他类型流量计。一般液体的压力损失为 20 至 100 kPa。

测量高蒸汽压液体时,过大的压降会导致空化。如果空化持续时间过长,会损坏流量计附件。一些允许短时溢流至测量上限 120% 的流量计应特别注意此问题。

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流体的腐蚀性是决定流量计材质的重要因素。

对于各种石油产品,通常使用铸钢和铸铁。
对于轻微腐蚀性的化学液体和冷水,通常使用铜合金。
对于纯水、高温水、原油、沥青、高温液体、化学液体、食品或食品原料,通常使用不锈钢。

容积式流量计的耐腐蚀性通常较差。在食品和生物制药行业,由于卫生要求,流量计经常需要进行消毒。与流体接触的接头必须采用不锈钢或其他卫生级材料制成,并且必须易于拆卸。

一般来说,各种气体的粘度相近,对流量计的性能没有影响。但液体的粘度差异很大。

为了适应高粘度液体,容积式流量计采用大间隙结构。

虽然体积秒式流量计也会受到粘度的影响,但其受到的影响小于差压式和浮球式流量计。粘度通常会影响容积式流量计的测量误差、压力损失和流量范围。

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当流量计在较高温度下使用时,必须降低其最大工作压力额定值。阀门的突然开启和关闭会产生水锤效应,冲击力可能超过工作压力,并可能导致读数错误。必要时,可安装缓冲罐。

温度不仅会影响流量计的抗压强度,还会影响测量精度。结构间隙减小会导致运动部件卡滞。因此,在较高温度下使用时,应预留一定的尺寸间隙进行补偿。

尤其是在组合使用不同材料时,更应注意热膨胀系数的差异。

温度变化也会改变液体的粘度,从而导致流量变化。可通过自动温度补偿进行校正,使用前必须进行适当的预热,并观察其是否能够正常工作。

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通常情况下,液体的可压缩性可以忽略不计,但在高精度测量油品流量时,不可忽略其可压缩性。

例如,当重油压力从 0.5 MPa 升至 6 MPa 时,其体积会压缩 0.45%。液化石油气 (LPG) 的可压缩性更高。

气体具有很高的可压缩性,在低压下,其体积会随着压力的增加而成比例地减小。大多数容积式流量计适用于低压工况,可以直接转换用于高压工况。

然而,在高压工况下,气体的体积减小与压力的增加不再成正比。此时,应考虑气体的可压缩性系数。

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