機械畢業(yè)設(shè)計96容積式流量計設(shè)計

目 錄 1緒論 4 1 1當前背景 4 1 2課題簡介 4 1 3課題意義 5 2 原始技術(shù)參數(shù)及生產(chǎn)綱領(lǐng) 6 2 1原始技術(shù)參數(shù) 6 2 2生產(chǎn)綱領(lǐng)計算 6 3 確定生產(chǎn)類型 7 3 1查資料進行選擇性的方案比較 7 3 1 1各種流量計的分析 7 3 1 2選定設(shè)計、生產(chǎn)的流量計型號 15 3 2刮板 式 流量計工作原理設(shè)計 19 4 刮板 式 流量計的設(shè)計 21 4 1刮板 式 流量計主要部件設(shè)計簡介 21 4 2流量計輔助驅(qū)動輪系 21 4 3刮板式流量計主要部件 22 4 3 1外殼設(shè)計 22 4 3 2內(nèi)部測量元件 22 4 3 3輔助驅(qū)動輪系 23 5流量計的使用與維護 28 結(jié)論 30 致謝 31 參考文 獻 32 摘要 石油，石油產(chǎn)品的出售、購買、商業(yè)性的交接中，準確的計量是極其重要的，計量準確可避免買賣之間爭議，并使損耗保持在控制的范圍之內(nèi)。同樣油田、管道、煉廠對油氣水等各種介質(zhì)，也要進行生產(chǎn)過程控制和管理性質(zhì)的流量計量，其它生產(chǎn)領(lǐng)域也會有流體的流量測試。 在流體的流動中，具有某一定面積的截面，把流體過該截面的體積與時間之比稱為流量。用流體流過的體積與時間之比來表示流量時、稱為體積流量（或容積流量）。用翻斗測量液體體積的方法，在油田是不陌生 的，容積式流量計，就是根據(jù)同樣的原理測量經(jīng)管道的流量體積量的流量計。這種流量計，由于再原理上都有使流體充滿具有一定容積的 “ 斗 ” 的空間，然后，把這樣分流體送到流出口排出，因此叫容積式流量計，也叫正排量流量計。 當被計量的流體經(jīng)過流量計時，推動刮板和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與此同時，刮板沿著一種特殊的軌跡成放射狀的伸出或縮回。但是每天兩個相對的刮板端口之間的距離是一定值，所以在括報連續(xù)轉(zhuǎn)動時，在兩個鄰的刮板，轉(zhuǎn)子，殼體內(nèi)腔，以及上下蓋板之間就形成了一個容積固定的計量空間，轉(zhuǎn)子每天轉(zhuǎn)一圈，就可以排成四個同樣閉和的體積 精確的計 量空間的液體量。不論哪種型式的刮板流量計，其動作原理是相同的 。 關(guān)鍵詞 流量計量 計量空間 刮板流量計 Abstract The petroleum, the petroleum product sells, the purchase, incommercial connecting with, the accurate measurement is extremelyimportant, the measurement is accurate may avoid between businessdisputing, and makes the loss to maintain in the control scope. Sameoil field, pipeline, refinery to oil gas water and so on each kind ofmedium, also must carry on the industrial control and the managementarchery target current capacity measurement, other realms ofproduction also can have the fluid the current capacity test. In fluid flowing, has some certain area the section, is called thefluid this section volume and the time ratio of the current capacity.With the fluid stream volume and the time recently expressed whencurrent capacity, is called the rate of volume flow (or volumetricflow). With turns fights the survey liquid volume the method, in theoil field is not strange, the volume type flowmeter, is the basissimilar principle survey after the pipeline current capacity volumequantity flowmeter. This kind of flowmeter, because again in theprinciple all has causes the fluid to fill has the certain volumefights the space, then, divides the fluid to deliver like this flowsthe exportation to discharge, therefore is called the volume typeflowmeter, also argues the displacement flowmeter. When the flowmeter measurement of fluid, and promoting the scraper rotor rotating at the same time, a special scraper along the radial trajectory into the extended or retracted.But the scraper day two relative distance between the port is a certain value, including newspaper in continuous rotation, the two neighbors in the scraper, rotor, Shell inner cavity, as well as from top to bottom has developed between Flat the measurement of a fixed volume of space, a day to circle the rotor, the same four will be closed and lined up the volume - precise measurement of the liquid space.Regardless of what type of scraper flowmeter, the principle is the same action The Keyword Flow measurement Measurement space scraper flowmeter 1 緒論 1 1 當前背景 石油，石油產(chǎn)品的出售、購買、商業(yè)性的交接中，準確的計量是極其重要的，計量準確可避免買賣之間爭議，并使損耗保持在控制的范圍之內(nèi)。同樣油田、管道、煉廠對油氣水等各種介質(zhì)，也要進行生產(chǎn)過程控制和管理性質(zhì)的流量計量，其它生產(chǎn)領(lǐng)域也會有流體的流量測試。 流量測量方法和儀表的種類繁多 ,分類方法也很多。至今為止 ,可供工業(yè)用的流量儀表種類達 60 種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。 這 60 多種流量儀表 ,每種產(chǎn)品都有它特 定的適用性 ,也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類 ;按測量目的又可分為總量測量和流量測量 ,其儀表分別稱作總量表和流量計。 總量表測量一段時間內(nèi)流過管道的流量 ,是以短暫時間內(nèi)流過的總量除以該時間的商來表示 ,實際上流量計通常亦備有累積流量裝置 ,做總量表使用 ,而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此 ,以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。 容積式流量計又稱排量流量計（ positive displacement flowmeter），簡稱PD流量計或 PDF，在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機械測量 元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)計量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流量體積總量。 PD 流量計一般不具有時間基準，為得到瞬時流量值需要另外附加測量時間的裝置。定排量測量方法可追溯到 18 世紀， 20世紀 30年代進入普遍商業(yè)應(yīng)用。 1 2 課題簡介 在流體的流動中，具有某一定面積的截面，把流體過該截面的體積與時間之比稱為流量。用流體流過的體積與時間之比來表示流量時、稱為體積流量（或容積流量）。用翻斗測量液體體積的方法，在油田是不陌生的，容積式流量計，就是根據(jù)同樣的原理測量經(jīng)管道的 流量體積量的流量計。這種流量計，由于再原理上都有使流體充滿具有一定容積的“斗”的空間，然后，把這樣分流體送到流出口排出，因此叫容積式流量計，也叫正排量流量計。 容積式流量計可以說在許多方面是從泵或壓縮機的原理發(fā)展起來的，到1930 年容積流量計已在油灌車、油庫和小的輸送管道上進行石油液體的精確計量了。在 1950年和 1966年，世界上一些大管道輸油和大油輪上出現(xiàn)，容積流量計已發(fā)展到每小時能計量 1600 立方米的流量了，普遍認為容積流量計是由于石油測量方面最準確的一種流量計。 本設(shè)計的 LBC （ Y）型金屬刮板流量計 就是根據(jù)容積式原理進行設(shè)計的。 1 3 課題意義 容積式流量計又稱排量流量計（ positive displacement flowmeter），簡稱PD流量計或 PDF，在流量儀表中是精度最高的一類。 PDF 由于具有精確的計量特性，在石油、化工、涂料、醫(yī)藥、食品以及能源等工業(yè)部門計量昂貴介質(zhì)的總量或流量。在這些流程工業(yè)中進藥液注入、抽出或混合配比控制，化學(xué)液中觸媒、硬化劑、聚合防止劑等添加劑的定量注入，向食品流體和化妝品添加香料，涂裝線涂料的定量供給等。 PDF 最大用途是石油制品等的儲運交接和分發(fā)等計量，這些 應(yīng)用領(lǐng)域可作為財務(wù)核算的依據(jù)或作為納稅和買賣雙方執(zhí)行合同的法定計量。 在以體積流量計組合的間接法質(zhì)量流量測量中， PDF 與速度式等推導(dǎo)體積流量計相比，所的體積是直接幾何量，體積量的影響因素要單純些。在不適合采取密度計測量的高壓天然氣測量中，不易處理的氣體壓縮系數(shù)，用 PDF 可間接求得。具有高精度、長期性能保持性和良好重復(fù)性的高品質(zhì) PDF，在比較法流量標準裝置中用作標準流量計（又稱校準用流量計， reference flowmeter 或 master flowmeter）作流量量值傳遞。 PDF 相對龐大笨重，尤其是大 流量、大口徑儀表，逐漸被渦輪式、電磁式、渦街式和科里奧利質(zhì)量式替代一部分。然而其優(yōu)良的重復(fù)性和精度長期保持性等性能優(yōu)勢，仍能保持著許多應(yīng)用領(lǐng)域，在可預(yù)見的未來不會全被其它儀表所替代。PDF 在國外還廣泛應(yīng)用于液化石油氣，在我國則尚處于起動初始階段。 2 原始技術(shù)參數(shù)及生產(chǎn)綱領(lǐng) 2 1 原始技術(shù)參數(shù) 某公司所生產(chǎn)的同類型 產(chǎn)品主要銷往江蘇油田和其他油田， 本設(shè)計的原始技術(shù)參數(shù)就來源于該公司。 其主要求為： 1、 管道公稱通經(jīng)： 80mm 2、 要求流量范圍： 1260m/h 3、 工作壓力范圍： 2.56.3Mpa 4、 工作 溫度范圍： 150 5、 精度等級要求： 0.2 6、 壓力損失范圍： 0.1 7、 液 體 ：原油 2 2 生產(chǎn)綱領(lǐng)計算 該 公司的 產(chǎn)品年產(chǎn)量為 3000 臺左右，設(shè)其備品率為 10%，機械加工廢品率為 5%現(xiàn)制定該產(chǎn)品的機械加工工藝規(guī)程。 )1( nQN %)5%101(3000 3450 該產(chǎn)品的年產(chǎn)量為 3450 臺，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機械，根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明 手冊（李益民）表 1.1-2生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系?？纱_定其生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。 3 確定生產(chǎn)類型 3 1 查資料進行選擇性的方案比較 3 1 1 各種流量計的分析 流量測量方法和儀表的種類繁多 ,分類方法也很多。至今為止 ,可供工 業(yè)用的流量儀表種類達 60 種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。 按照目前最流行、最廣泛的分類法 ,即分為 :容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、 旋 渦式流量計、 質(zhì)量流量計和插入式流量計來分別闡述各種流量計的原理、特點、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)展情況。 而目前市場銷售的流量計主要有： 1、差壓式流量計 2、浮子式流量計 3、葉輪式流量計 4、旋渦式流量計 5、超聲流量計等 6、質(zhì)量式流量計 7、容積式流量計 1、差壓式流量計 差壓式流量計是目前工業(yè)生產(chǎn)中常用于測量氣體、液體和蒸汽流量的一種流量計儀表。使用比較光泛，其主要具有兩個非常突出的優(yōu)點是： （ A） 、結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作可靠，成本低，又具有一定的準確度，基本能滿足工程測量的需要。 （ B） 、研究 設(shè)計和使用歷史悠久，有豐富的、可靠的實驗數(shù)據(jù)，設(shè)計加工已經(jīng)標準化。只要按標準設(shè)計加工的差壓式流量計，不需要進行標定，也能在已知的不確定度范圍內(nèi)進行流量測量。 尤其是第二個優(yōu)點，使得差壓式流量計在制造和使用上都非常方便。因為對一個流量計，特別是大流量測量用的流量計，在標定和檢定時會遇到各 種各樣的困難。 缺點 : (1)測量精度普遍偏低 ; (2)范圍度窄 ,一般僅 3:14:1; (3)現(xiàn)場安裝條件要求高 ; (4)壓損大 (指孔板、噴嘴等 )。 應(yīng)用概況 : 差壓式流量計應(yīng)用范圍特別廣泛 ,在封閉管道的流 量測量中各種對 象都有應(yīng)用 ,如流體方面 :單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等 ;工作狀態(tài)方面 :常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等 ;管徑方面 :從幾 mm到幾 m;流動條件方面 :亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的 1/41/3。 2、浮子式流量計 浮子流量計又名轉(zhuǎn)子流量計（或面積流量計）。與差壓式流量計不同，浮子流量計在測量過程中，始終保持節(jié)流件（浮子）前后的降壓不變，而是通過改變流通面積來改變流量的儀表，所以浮子流量計也稱作恒壓降流量計。 浮子流量計具有悠久的歷史，由于它 具有結(jié)構(gòu)簡單、刻度直觀、使用維護方便、壓損小而恒定等優(yōu)點，所以被廣泛應(yīng)用與工業(yè)流量測量領(lǐng)域。浮子流量計在 20 世紀初就已經(jīng)出現(xiàn)， 30 年代有較大發(fā)展， 50年代在性能和品種有很大提高。我國于 20 世紀 50 年代后期開始生產(chǎn)玻璃浮子流量計， 60年代，國內(nèi)曾組織過全國性的浮子流量計的研究工作，并統(tǒng)一制定關(guān)于浮子式流量計的設(shè)計標準。 浮子流量計按其制造材料的不同，可分為玻璃浮子流量計和金屬管浮子流量計兩大類。玻璃浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單，浮子的位置清晰可見，刻度直觀，成本低廉，一般只用于常溫、常壓下透明介質(zhì)的流量測量。這 種流量計只有就地指示，不能遠傳流量信號，多用于工業(yè)原料的配比計量。金屬管浮子流量計由于采用金屬錐管，流量計工作時無法直接看到浮子的位置和工作情況，需要用間接的方法給出浮子的位置，因此按其傳輸信號的方式不同，金屬管浮子流量計又可分為遠傳型和就地指示型兩種。這種流量計多用于高溫、高壓介質(zhì)，不透明及腐蝕性介質(zhì)的流量測量。除了能用于工業(yè)原料配比計量外，還能輸出標準信號與記錄儀和顯示器配套使用計量累積流量。 特點 : (1)玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單 ,使用方便 ,缺點是耐壓力低 ,有 玻璃管易碎的較大風(fēng)險 ; (2)適 用于小管徑和低流速 ; (3)壓力損失較低。 3、葉輪式流量計 葉輪式流量計是一種速度式流量儀表，主要有渦輪式流量計、分流旋翼流量計、水表和葉輪風(fēng)速計等。 渦輪流量計是葉輪式流量計的主要品種，在國際上已有近半個世紀的工業(yè)應(yīng)用歷史，我國從 60 年代中期開始生產(chǎn)，已形成系列化儀表。它利用置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成比例的關(guān)系，通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的體積流量大小，是目前流量儀表中比較成熟的高精度儀表。渦輪流量計由渦輪流量傳感器和流量顯示儀表（流量積算儀）組成，可實現(xiàn)瞬時流量和 累積流量的計量。傳感器輸出與流量成正比的脈沖頻率信號，該信號通過傳輸線路遠距離傳送給儀表，便于進行累積和顯示。此外，傳感器輸出的脈沖頻率信號可以單獨與計算機配套使用，由計算機代替流量顯示儀表實現(xiàn)密度或溫度、壓力補償，顯示質(zhì)量流量或空氣、天然氣的低粘度流體介質(zhì)，通常用于流體總量的測量。如今，渦輪流量計已在石油、化工、科研、國防和計量等各部門中獲得廣泛使用。 優(yōu)點 : (1)高精度 ,在所有流量計中 ,屬于最精確的流量計 ; (2)重復(fù)性好 ; (3)元零點漂移 ,抗干擾能力好 ; (4)范圍度寬 ; (5)結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點 : (1)不能長期保持校準特性 ; (2)流體物性對流量特性有較大影響。 應(yīng)用概況 : 渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應(yīng)用 :石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國 ,渦輪流量計在用量上是僅次于孔板流量計的天然計量儀表 ,僅荷蘭在天然氣管線上就采用了 2600 多臺各種尺寸 ,壓力從 0.86.5MPa 的氣體渦輪流量計 ,它們已成為優(yōu)良的天然氣計量儀表。 4、旋渦式流量計 旋渦流量計是 20 世紀 70 年代發(fā)展起來的一種新型流量儀表。因許多優(yōu)點，受到國內(nèi)外廣大用戶歡迎，發(fā)展較快，應(yīng)用不斷擴大， 再某些領(lǐng)域已部分代替了差壓式流量計或其它流量儀表。 旋渦流量計是利用流體震動原理來進行流量測量的。即在特定流動條件下，流體一部分動能產(chǎn)生流體震動，且震動頻率與流體的流速（或流量）有一定的關(guān)系。這種流量計可分為為自然震蕩的卡門旋渦分離型和流體強迫震蕩的旋渦進動型兩種。前者稱為渦街流量計（ Vortex Shedding Flow meter） ,后者稱為旋進旋渦流量計（ Swirl Flow meter） .除此以外，還有射流流量計（ Flu-idic Flow meter）以及一種比較新型的空腔震蕩流量計（ Cavity Oscillation Flow meter）也屬旋渦流量計的范疇。目前用得最多的是旋渦流量計，它的主要特點： 1） 輸出是與流量成正比的脈沖信號，適用于流體總量測量，無零件點漂移； 2） 與差壓式流量計、浮子流量計等相比，測量精度較高、一般可達（ 1% 2%） R； 3） 壓力損失叫小，測量范圍叫大，可大 10 1到 20甚至更大； 4） 結(jié)構(gòu)簡單牢固、維護方便、安裝費用較低； 5） 適用范圍較廣，可用于液體、氣體、蒸汽的流量測量，氣液通用； 6） 在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號頻率不受流體物性和組分變化影響，儀表系數(shù)僅于旋渦發(fā) 生體形狀和尺寸有關(guān)，為旋渦發(fā)生體的標準化創(chuàng)造了條件； 7） 可根據(jù)介質(zhì)和現(xiàn)場選擇相應(yīng)的檢測方法，儀表的適應(yīng)性較強。 但旋渦流量計也存在著一定的局限性： 1） 它是一種速度式流量計，旋渦分離的穩(wěn)定性受流速分布影響，換上游不同形式阻流件，應(yīng)配置足夠長的直管段，才能保證測量精確度。不少專家認為，它對直管的要求不會比節(jié)流裝置低； 2） 與同口徑渦輪流量計相比，儀表系數(shù)較低，且隨口徑增大而降低，分辨率也降低，所以滿管式儀表的通徑大都在 300mm以下； 3） 不適用于低雷諾數(shù)的流量（一般 ReD 2*104） ,所以，對于高粘度、低流速和小口徑的情況下應(yīng)用受到限制； 4） 不適用于管內(nèi)有較嚴重的旋轉(zhuǎn)流以及管道產(chǎn)生振動的場所； 5） 旋渦分離是管內(nèi)局部壓力會明顯下降，測量液體時，當壓力降到液體當時溫度所對應(yīng)的飽和蒸汽時，將發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，因此上限流速受壓損和“氣蝕”現(xiàn)象限制； 6）兩相流、脈動流對測量有影響，在某些情況下甚至難以形成渦街，儀表無法工作； 5、超聲流量計 超聲波在流動的流體中傳播時，可以載上流體流速的信息。因此，通過接受穿過流體的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。一般來說，超聲流量計是測量體積 流量值的。超聲流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和積算系統(tǒng)三部分組成。超聲波換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，將其發(fā)射并穿過被測流體，接收器接收到超聲波信號，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號，供顯示積算儀顯示和積算，這樣就實現(xiàn)了流量的檢測顯示。 超聲流量計是 20 世紀 70 年代隨著 IC（集成電路）技術(shù)迅速發(fā)展才開始得到實際應(yīng)用的一種非接觸式儀表，相對于傳統(tǒng)的流量計而言，它具有下列主要特點： 1） 解決了大管徑、大流量及各類明渠、暗渠測量困難的問題。因為一般流量計隨著管徑的增大會帶來制造和運輸上的困難， 有不少流量計只適用于圓形管道，而且造價提高，能耗加大，安裝不便。這些問題，超聲波流量計均可避免，提高了流量測量儀表的性能價格比。 2） 對介質(zhì)幾乎無要求。超聲流量計不僅可以測液體、氣體、甚至對雙相介質(zhì)（主要是應(yīng)用多普勒法）的流體流量也可以測量；由于利用超聲測量原理可制成非接觸式的測量儀表，所以不破壞流體的流場，沒有壓力損失，并且可解決其他類型流量計所難以測量的強腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性的流量測量問題。 3） 超聲流量計的流量測量準確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響。 4） 超聲流量 計的測量范圍度寬，一般可達 20 1 6、質(zhì)量流量計 前面討論的各種流量計，無論是容積式、葉輪式、渦街式、電磁式、還是超聲流量計，從原理上看，都是測量體積流量的。差壓式流量計雖然從流量公式pKq v 和 pKqm 看 ，可以測量體積流量和質(zhì)量流量，但其流量值是受流體介質(zhì)的密度和溫度、壓力的變化影響的，需要作密度或溫度壓力的修正，不能直接得到質(zhì)量流量。在工業(yè)生產(chǎn)過程參數(shù)檢測和控制等方面的要求，產(chǎn)品交易儲存等都需要直接知道介質(zhì)的質(zhì)量流量。 尤其是隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，要求節(jié)約能源和物料以提高經(jīng)濟效益，以及被測介質(zhì)價格的上漲，對測量準確度的要求越來越高，測量體積流量再人工乘上密度求取質(zhì)量流量的方式再也不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。人們迫切希望流量計能直接測量和顯示被測介質(zhì)的質(zhì)量流量值，而不受其他參數(shù)的影響。 質(zhì)量流量計可以分成如下兩大類 ： 1） 直接式質(zhì)量流量計 ： 直接式質(zhì)量流量計是指流量計的輸出信號能直接反映流體介質(zhì)的質(zhì)量流量值，原理上與介質(zhì)所處的狀態(tài)參數(shù)（溫度壓力）和物性參數(shù)（粘度密度）等無關(guān)的流量計。 近十幾年來，直接式質(zhì)量流量計得到了很快 的發(fā)展。尤其是一種基于測量介質(zhì)流動中所受科里奧利（ Coriolis）力的質(zhì)量流量計和一種熱式質(zhì)量流量計，由于在測量質(zhì)量流量計方面具有高準確度高重復(fù)性和高穩(wěn)定性的特點。在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。 2） 間接式質(zhì)量流量計 ： 間接式質(zhì)量流量計可分成兩類：一類是組合式質(zhì)量流量計，也可以稱推導(dǎo)式質(zhì)量流量計：另一類是補償式質(zhì)量流量計。組合式質(zhì)量流量計和補償式質(zhì)量流量計實際上是測量方法和技術(shù)，是由多種儀表組成的質(zhì)量流量測量系統(tǒng)。 3） 組合式質(zhì)量流量計同時檢測流體介質(zhì)的體積流量值vq和密度值 ；或者同時用兩種不同類型的流量計測量流量（如差壓式流量計和渦輪流量計），然后通過運算器運算出與介質(zhì)質(zhì)量流量有關(guān)的信號輸出。 4） 補償式質(zhì)量流量計同時檢測介質(zhì)的體積流量和介質(zhì)溫度壓力值，再根據(jù)介質(zhì)密度與溫度 壓力的關(guān)系，由運算單元計算得到該狀態(tài)下介質(zhì)的密度值，最后計算得到介質(zhì)的質(zhì)量流量值輸出。 5） 間接式質(zhì)量流量測量方法是較早地在工業(yè)上應(yīng)用的一種質(zhì)量流量測量方法，對于溫度壓力變化范圍較小的測量場合，或是溫度 -密度成線性關(guān)系的介質(zhì)來說，采 用間接式質(zhì)量流量計能得到比較滿意的測量結(jié)果。但對于不滿足上述條件的介質(zhì)，由于其溫度壓力與密度之間的關(guān)系比較復(fù)雜，很難實現(xiàn)自動準確的補償。因此，在工業(yè)上仍很有必要采用直接式質(zhì)量流量計直接地測量介質(zhì)的質(zhì)量流量值。從根本上解決流體介質(zhì)的質(zhì)量流量的問題，仍是國內(nèi)流量測量中的重要課題，有待人們深入研究解決。 7容積式流量計 容積式流量計，亦稱定（正）排量流量計（ Positive Displacement Flowmeter） ,簡稱 P D流量計，是一種具有悠久歷史的流量儀表。廣泛應(yīng)用于測量石油類流體（如石油 汽油柴油液化石油氣等）飲料類流體（如酒類使用油等）氣體（如空氣低壓天然氣及煤氣等）以及水的流量。在流量計中是精度最高的一類儀表之一。 容積式流量計是利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個己知體積，并進行重復(fù)不斷地充滿和排放該體積部分的流體而累加計量出流體總量的流量儀表。它類似于人們?nèi)粘Ｉ钪小吧鬃右ㄋ钡脑?，即用一具有一定容積的小容器（或叫“計量斗”）來反復(fù)不斷地計量流體體積。雖然，現(xiàn)代使用的容積式。雖然，現(xiàn)代使用的容積式流量計有很多種類，但流量計內(nèi)部都有構(gòu)成一定容積的“斗”空間，是容積 式流量計的基本特點。 容積式流量計是一種無時基的儀表，其測量時間間隔是任意選取的，因此，一般不用它來測量瞬間時流量，而是常用來計量累積流量（又稱總量）。它是一種累積流量計（又稱總量表）。 A、 容積式流量計具有如下特點 。 1） 測量準確度高，是所有流量儀表中測量精度最高的一類儀表。其測量液體的基本誤差一般可達 0 1%R 到 0 5%R，甚至更高。而且容積式流量計的特性一般不受流動狀態(tài)的影響，也不受雷諾數(shù)大小的限制。除臟污介質(zhì)和特別粘稠的流體外，它可用于各種液體和氣體的流量測量。 2） 安裝管道條件對流量計計量精度沒有影響，流量計前不需要直管段，而絕大部分其他流量計都要受管內(nèi)流體流速分布的影響，這使得容積式流量計在現(xiàn)場使用有極重要的意義。 3） 可用于高黏度液體的流量測量。 4） 測量范圍度較寬，典型的流量范圍度為 5： 1到 10： 1，特殊的可達30： 1，高精度測量時范圍度有所降低。 5） 直讀式儀表無需外部能源就可直接得到流體總量，使用方便。 B、容積式流量計的缺點如下 。 1） 機械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積龐大笨重，尤其是大口徑儀表。所以，容積式流量計一般只適用于中小口徑。 2） 被測介質(zhì) 的種類口徑介質(zhì)工作狀態(tài)等的適應(yīng)范圍不夠?qū)挕Ｈ莘e式流量計的適用范圍為：工作壓力最高可達 10MPa，測量液體時工作溫度可達 300C，測量氣體時工作溫度可達 120C。儀表口徑為 10500mm，液體流量范圍（ 0 43000） m)/h. 3） 大部分容積式流量計只適用于潔凈單相流體。測量含有顆粒臟污物的流體時需安裝過濾器，測量含有氣體的液體時必須安裝氣體分離器。 4） 部分形式的儀表（如橢圓齒輪式腰輪式卵輪式旋轉(zhuǎn)活塞式往復(fù)活塞式等）在測量過程中會給流動帶來脈動，大口徑儀表會產(chǎn)生較大噪聲，甚 至使管道產(chǎn)生震動。 容積式流量計的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)其測量元件的結(jié)構(gòu)特點，主要有如下幾種：轉(zhuǎn)子型，它包括橢圓齒輪流量計，腰輪（羅茨）流量計，齒輪型流量計，雙轉(zhuǎn)子（螺桿）流量計等；刮板型，包括凸輪式和凹線式等多種結(jié)構(gòu)形式的刮板流量計；活塞型，包括往復(fù)活塞流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計等；還有其他結(jié)構(gòu)如圓盤流量計、模式氣體流量計、濕式（又稱轉(zhuǎn)筒式）氣體流量計等。 根據(jù)上面的材料進行分析，最適合公司企業(yè) 利益最大化，又可以滿足銷售方生產(chǎn)需要的流量計為： 容積式流量計 。 主要原因是因為 容積式流量計 可以適合壓力不穩(wěn)定的工作場合，可 以用于油田的原油管道計量，比較適合 訂貨方 要求；另一方面， 容積式流量計 技術(shù)要求不算太高，可以 適合在中、小型企業(yè)生產(chǎn)。 3 1 2 選定設(shè)計、生產(chǎn)的流量計型號 1、齒輪流量 計 齒輪流量計是一種較新的確容積式流量計，有些產(chǎn)品目錄中亦稱其為福達流量計，其結(jié)構(gòu)原理如圖 3-1 所示。在流量計的殼體內(nèi)部有兩個由特種工程塑料制成的齒輪狀轉(zhuǎn)子，內(nèi)藏沿圓周分布的磁體。當流體進入流量計時，推動轉(zhuǎn)子和磁體轉(zhuǎn)動，安裝在儀表殼體外的霍爾傳感器感應(yīng)到對應(yīng)流量的磁脈沖信號，并轉(zhuǎn)換成電脈沖信號后送到變送器進行線性化處理和顯示。 這種流量計的優(yōu)點 ：體積小，重量輕；運行時震動噪聲小；可測量粘度高達 10000Pa.s 的流體；其計量準確度高，一般可達 0 5%R，加非線性補償后可達（ 0 1% 0 5%） R的高精度，測量范圍度最高可達 1000：1。 齒輪流量計有通用型高壓型食品衛(wèi)生型和全塑型等幾種類型，適用于各種清潔液體的流量測量。根據(jù)流量計的口徑大小，也允許流體中存在一定的顆粒雜質(zhì)。 （圖 3-1） 2、刮板型流量計 刮板流量計的結(jié)構(gòu)有凸輪式和凹輪式兩種形式，分別如圖 3-2 和圖 3-3所示。 2 1、 凸輪式刮板流量計 在圖 3-2 示的凸輪式刮板流量 計中，流量計測量室（由流量計殼體與內(nèi)轉(zhuǎn)子圓筒組成的圓環(huán)）內(nèi)有 A、 B、 C、 D兩對可隨內(nèi)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動和徑向滑動的刮板。兩對刮板的徑向滑動由凸輪控制，徑向連接的兩個刮板 A、 C和 B、D的頂端之間的距離為一定值。 當有流體通過流量計時，在流量計進口流體的壓差作用下，推動下推動刮板與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。到圖 3-2 示的狀態(tài)，刮板 A 和 D 由凸輪控制全部伸出轉(zhuǎn)子圓筒，與測量室內(nèi)壁接觸，形成密封的“斗”空間（計量室），將進口的連續(xù)流體分隔出一個單元體積。此時，刮板 C 和 B 則全部收縮到轉(zhuǎn)子圓筒內(nèi)。在流體差壓的作用下，刮板和轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到圖 b 的狀態(tài) ，刮板 A仍為全部伸出狀態(tài)，而刮板 D 開始收縮的同時，刮板 B 開始伸出。當旋轉(zhuǎn)到狀態(tài)圖 c 時，刮板 D 全部收縮到轉(zhuǎn)子圓筒內(nèi)，而刮板 B 由凸輪控制全部伸出轉(zhuǎn)子圓筒與測量室內(nèi)壁接觸， B、 A 之間形成密封空間，將進口的連續(xù)流體又分隔出一個單元體積。旋轉(zhuǎn)到狀態(tài)圖 d 時，隨著刮板 A 開始收縮，計量室內(nèi)的流體又開始排向出口。接著依次是刮板 A、 D形成密封空間。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，共有 4 個單元體積的流體通過流量計。只要記錄轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動次數(shù) N，同樣可以用 該 式來表示通過流量計的流體流量。 （圖 3-2） 3、 凹線式刮板流量計 凹線式刮板流量計的動作過 程幾乎與凸輪式刮板流量計一樣，區(qū)別在于凸輪式刮板的徑向滑動是靠凹輪式來控制的，轉(zhuǎn)子按順時針方向轉(zhuǎn)動；而凹輪式刮板的徑向滑動是靠具有凹線的殼體來控制的，轉(zhuǎn)子按逆時針方向轉(zhuǎn)動，如圖 3-3 所示。兩對刮板在凹線的控制下，在轉(zhuǎn)子的“十”字形槽內(nèi)滑動。 （圖 3-3） 刮板流量計適用于液體流量測量，計量準確度較高，一般可達 0 2級；運行時振動和噪聲??；能計量含少量雜志的流體。 齒輪流量計 、 凸輪式刮板流量計 、 凹線式刮板流量計 著三種流量計，根據(jù)調(diào)查，某 公司制造成本最低的為： 凸輪式刮板流量計 。因為齒輪流量計，核心部件 齒 輪，該公司需要外購，成本較大，不宜該 公司利益； 凸輪式刮板流量計 和 凹線式刮板流量計 相比，凸輪式流量計設(shè)計對 該 本公司比較容易，現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備可以滿足生產(chǎn)凸輪式流量計的需要，從而降低了生產(chǎn)成本，提高了 該 公司的利益。 3 2 刮板式流量計工作原理設(shè)計 當被計量的流體經(jīng)過流量計時，推動刮板和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與此同時，刮板沿著一種特殊的軌跡成放射狀的伸出或縮回。但是每天兩個相對的刮板端口之間的距離是一定值，所以在括報連續(xù)轉(zhuǎn)動時，在兩個鄰的刮板，轉(zhuǎn)子，殼體內(nèi)腔，以及上下蓋板之間就形成了一個容積固定的計量空間，轉(zhuǎn)子每天轉(zhuǎn)一圈，就可 以排成四個同樣閉和的體積 精確的計量空間的液體量。不論哪種型式的刮板流量計，其動作原理是相同的。先就本設(shè)計的凸輪式刮板流量計加以說明。 （圖 3-4） 圖 3-4是凸輪式刮板流量計動作原理。當刮板處于圖示位置時，刮板 A和 D全部伸出轉(zhuǎn)子與計量室內(nèi)壁相接觸，并保證密封，刮板 B和 C全部收縮到轉(zhuǎn)子內(nèi)，當被測液體進入流量計后推動刮板和轉(zhuǎn)子沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子和刮板旋轉(zhuǎn)八分之一圈時，刮板 A仍伸出，刮板 D開始受縮，刮板 C仍處于全部收縮狀態(tài)，刮板 B 開始伸出。轉(zhuǎn)子和刮板旋轉(zhuǎn)四分之一圈時，刮板 A 仍全部伸出，當刮板 B也全 部伸出，這時被測液體充滿由 A， B，轉(zhuǎn)子，殼體內(nèi)腔以及上下蓋板之間組成的空間是一個被精確計量的液體體積。從圖 3-4可以看到刮板運行到任何一個位置，只有隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而無滑動，也就是說，人何一個刮板在這個凸輪面上而無滑動，也就是說，任何一個刮板在這個凸輪面上運動時，只有隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而無滑動。 隨著轉(zhuǎn)子與刮板的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，到圖示位置，刮板 A， B 之間的液體由于 A 的逐漸縮回開始排出 ,與此同時刮板 C 開始伸出 ,在刮板 B 和 C 之間 ,又開始形成被精確計量的液體之積。這樣不斷的排出和形成被精確量的液體之積，從而達到被測介質(zhì)進行計量的目的 。兩隊刮板每轉(zhuǎn)一圈是 4個體積，本設(shè)計為兩對刮板，因此每轉(zhuǎn)一圈只有 4 個體積。這就是刮板流量的計量原理。 4 刮板式流量計的設(shè)計 4 1 刮板式流量計主要部件設(shè)計簡介 流量計是一種流體用的計量器，它的形式有多種多樣。本設(shè)計為凸輪式金屬刮板流量計。主要用于石油的原油計量?，F(xiàn)就其主要部件的設(shè)計一簡要說明。 液體的流量，在單位時間內(nèi)的大小，取決于管道的通徑截面積和工作壓力。管道截面積一定，工作壓力越大，流體在單位時間內(nèi)流徑管道的流量也越多。因此，必須根據(jù)流體在管道中的最高工作壓力， 求出在單位時間內(nèi)的最高流量。也就是流量計在單位時間內(nèi)可能承受的最高流量。反之管中上午工作壓力越低，在單位時間內(nèi)，流體流徑一定比管道截面積流量越少，因此，流體流徑管道的最低工作壓，也就是流量計最低工作流量。以此為依據(jù)，求出了公稱通徑為 80mm的管道它的最高流量為 60M /h,最低流量為 12。另外，還要根據(jù)流量計內(nèi)部的各個元件承受每小時的最高轉(zhuǎn)速來確認。流量計計量腔的大小。根據(jù)以上條件設(shè)計的凸輪式金屬刮板流量計的技術(shù)指標如下： 公稱通徑 80mm 工作壓力 6 5MPa 流量范圍 1260M /h 計量腔主要尺寸 D 280外殼體的內(nèi)圓尺寸 a 210轉(zhuǎn)子的外圓尺寸 H 218計量腔工作高度 通過計算除了 4 塊的體積外，該計量的容積應(yīng)為 0 0055556m 也就說該流計每轉(zhuǎn)一圈它所排出的液體體積應(yīng)為 0 0055556m。如果將該數(shù)乘以 9，它將成 0 005 m。在乘 20。她將成為 1 m，也就是說該流量計每轉(zhuǎn) 180圈將輸出 1 m的流體體積。該流量計的最高流量 60M/h，那么，它在輸出最大流量時轉(zhuǎn)速應(yīng)為 10800轉(zhuǎn)。根據(jù)流量計元件幾種性能的驗算，可以承受每小時 15000轉(zhuǎn)的速，因此，可以達到和 滿足 設(shè)計要求。 4 2 流量計輔助驅(qū)動輪系 根據(jù)流量計計腔體積的計算，它每轉(zhuǎn) 9 圈相等于輸出 0 05m每轉(zhuǎn) 180圈時輸出 1 m容積量來計算輔助驅(qū)動輪系，首先確定如果流量計每轉(zhuǎn) 9圈帶動大字輪計數(shù)連桿軸轉(zhuǎn)一圈。因為大字輪計數(shù)器它的轉(zhuǎn)動比有 1 1 1 2 1 3 1 4等等。它的首輪上刻有 10等份的數(shù)字，從 1到 10連桿軸轉(zhuǎn)一圈，首輪上反映 從 0 到 1，也就是 1/10。此表頭的速比是 1 1，首輪與字輪是10進位的。也就是首輪轉(zhuǎn)一圈，第一個字輪轉(zhuǎn)動 1/10，第一個字輪轉(zhuǎn)一圈，第二個字輪也轉(zhuǎn)動 1/10，以此類推，根據(jù)流量計每轉(zhuǎn) 9圈，輸出的流體體積量為 0 05m。如果把速比變成流量計轉(zhuǎn) 9圈，大字輪計數(shù)器連桿軸轉(zhuǎn)一圈。它的速比將是 1/9。也就是計數(shù)器首輪轉(zhuǎn)動 1/10，它所顯示的應(yīng)是 0 05m。如果流量計轉(zhuǎn) 90 圈，帶動計數(shù)器首輪轉(zhuǎn)一圈，第一個字輪轉(zhuǎn)動 1/10，它所顯示的應(yīng)是 0 5m。如果流量計轉(zhuǎn)動 180 圈，帶動計數(shù)器首輪轉(zhuǎn)兩圈，第一個字輪轉(zhuǎn)動 2/10，大字輪計數(shù)器，第二個窗口出現(xiàn)“ 2”字。它所顯示的應(yīng)是 1 m，換言之，如果選用速比為 1 2 的大字輪計數(shù)器，也就是連桿軸轉(zhuǎn)兩圈。首輪轉(zhuǎn)動 1/10，轉(zhuǎn)動 20圈計數(shù)器第二窗口出現(xiàn)“ 1”字，實際上流量計已經(jīng)轉(zhuǎn)子 180 圈，它的輸出流量是 1 m，正好，窗口出現(xiàn)的“ 1”字也是 1 m，所有選用速比為 1 2 的大字輪計數(shù)器比較直觀、適宜。 本設(shè)計的驅(qū)動輪系是，轉(zhuǎn)子軸承座上有一齒輪為 35的齒輪 1，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)該齒輪帶動裝在計量下面。齒數(shù)為 70 的齒輪 2 轉(zhuǎn)動。通過，連桿軸的作用，該齒輪又帶動裝在計量器上面。連桿軸上 的齒數(shù)為 20 的齒輪了，它又帶動雙聯(lián)齒輪齒數(shù)為 45 的齒輪 4。該齒輪又帶動雙聯(lián)齒輪齒數(shù)為 35 的齒輪 5。它又帶動輸出齒輪，齒數(shù)為 70 的齒輪 6一起轉(zhuǎn)動。其運動方程式為 35/70*20/45*35/70=1/9 4 3 刮板式流量計主要部件 刮板流量計的主體部分由三大組件組成，即外殼、內(nèi)部測量元件和輔助驅(qū)動輪系。 4 3 1 外殼設(shè)計 外殼分外殼和上端蓋。 外殼、刮板流量計的外殼體起著承受被測液體工作壓力并與管網(wǎng)進、出口連接。本設(shè)計的金屬刮板量計公稱通徑為 80 毫米，工作壓力為 2 0 4 0兆帕，流量最大 為 60M立方米。外殼的材質(zhì)根據(jù)承壓強度，及計量介質(zhì)，可選用碳鋼、鑄鐵、球墨鑄鐵、鋁、青銅或不銹鋼。本設(shè)計 的 外殼 材料 為 ZG 35鑄鋼（見圖 4-01.1） ，端蓋的材料為 ZG 30鑄鋼 （見圖 4-01.2） 。 （圖 4-01.1） （圖 4-01.2） 刮板流量計可以是單殼或雙殼結(jié)構(gòu)，本設(shè)計為單殼結(jié)構(gòu)，既作為承壓容器，又作為測量部件殼，刮板緊貼殼體內(nèi)壁滑動，而雙殼結(jié)構(gòu)的刮板流量計外殼全然是一個壓力容器 150mm 以上通徑的流量體幾乎都是雙殼體碳鋼結(jié)構(gòu)。 4 3 2 內(nèi)部測量元件 內(nèi)部測量元件，內(nèi)部測 量元件主要由轉(zhuǎn)子，刮板、刮板軸承、凸輪、凸輪軸承等組成。 （ 1） 轉(zhuǎn)子 ： 轉(zhuǎn)子的材質(zhì)為球墨鑄鐵（ QT60 5）是一個空心的薄壁圓桶，在滾子圓桶壁上沿徑向開有互成 90 度角的 4 個槽，與刮板的厚度有一定的間隙，供刮板在槽內(nèi)滑動。見（圖 4-02） （圖 4-02） （ 2） 刮板 ： 刮板的材質(zhì)為 EC110， 4 個刮板有兩根連桿連接著，互成90度角，在空間交叉，互不相碰，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)既能伸出，又能縮回。見圖（ 4-03） 圖（ 4-03） （ 3） 刮板軸承 ： 軸承型號單列向心球型軸承（ 300）外購，刮板與凸輪之間有一個軸 承， 4 個軸承均在一個不動的具有一定形狀的凸輪滾動，從而 使刮板，以凸輪曲線為軌跡。時而伸從轉(zhuǎn)子伸出，時而又縮回到轉(zhuǎn)子內(nèi) 。 （ 4） 凸輪： 凸輪的材質(zhì)為 4G13，它裝在主軸上，固定不動，供 4個刮板軸承沿著它的軌跡轉(zhuǎn)動。見圖（ 4-04） 圖（ 4-04） （ 5） 凸輪軸（也叫它主軸） ： 主軸的材質(zhì)為 40G，主軸上、下端有螺紋，用兩個壓緊螺紋將其固定在外殼體的中心位置上不動，轉(zhuǎn)子裝在主軸上，可以轉(zhuǎn)動，凸輪裝在主軸上固定不動，因此轉(zhuǎn)子只有圍繞主軸轉(zhuǎn)動，刮板上的軸承只有在凸輪曲線面上運動，從而達到計量的目的。 圖（ 4-05） 4 3 3 輔助驅(qū)動輪系 1、軸承 深溝球軸承 ： 因為要選購的軸承，安裝小徑是 25mm，大徑是 52mm，要承受載荷大于5.65KN,最高轉(zhuǎn)速要大于 10000r/min。根據(jù)軸承手冊選擇 深溝球軸承代為 6025的軸承。 平面推力球軸承 ： 因為要選購的平面推力球軸承，安裝小徑是 25mm，大徑是 52mm，最高轉(zhuǎn)速要大于 4000r/min。根據(jù)軸承手冊選擇 深溝球軸承 代為 51305 的軸承。 2、 齒輪 根據(jù) 4.2 流量計輔助驅(qū)動輪系 的設(shè)計，各齒輪的材料選著 4CY13。各 齒輪的設(shè)計為： 齒輪 1： 模 數(shù)： 1 齒 數(shù)： 35 壓力角： 20 公法線： 05.008.082.10 跨齒數(shù)： 4 精 度： 7-7-6De 齒輪 2： 模 數(shù)： 1 齒 數(shù)： 70 壓力角： 20 公法線： 06.008.012.23 跨齒數(shù)： 8 精 度： 7-7-6De 齒輪 3： 模 數(shù)： 1 齒 數(shù)： 20 壓力角： 20 公法線： 04.006.066.7 跨齒數(shù)： 3 精 度： 7-7-6De 齒輪 4： 模 數(shù)： m1 =1 m2=1 齒 數(shù)： z1 =35 z2=45 壓力角： 1 = 20 2 = 20 公法線： 1為 05.008.082.10 2為 05.008.091.13 跨齒數(shù)： 1為 4 2為 5 精 度： 7-7-6De 齒輪 5： 模 數(shù)： 1 齒 數(shù)： 70 壓力角： 20 公法線： 05.008.082.10 跨齒數(shù)： 4 精 度： 7-7-6De 5 流量計的使用與維護 1、流量計應(yīng)按實驗和的數(shù)據(jù)流量范圍、工作壓力、 工作溫度和殼體上的流向標記安裝使用。 2、新安裝的管道先打開旁通道的閥門，將管道內(nèi)的污雜物、氧化鐵屑焊渣等排放干凈，以防流量計損壞。 3、流量計在開始使用的時應(yīng)緩慢地開放閥門，視其工作是否正常，一般可聽其殼體內(nèi)運轉(zhuǎn)的聲音和看計數(shù)器字輪運轉(zhuǎn)來判斷，當確認正常時，再逐漸增大流量，直到達到需要流量為止。 4、流量計使用時，應(yīng)擰松排氣螺塞，將氣體排盡，