旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)是一種容積式流量?jī)x表，它具有工作可靠、測(cè)量精度高、壓力損失小，當(dāng)介質(zhì)粘度大于50cp時(shí)，粘度的變化對(duì)精度無(wú)影響。它適用于不含固體顆粒介質(zhì)的液體瞬時(shí)流量和累積流量的測(cè)量。儀表使用一段時(shí)間后，幾經(jīng)檢修，標(biāo)定數(shù)據(jù)證實(shí)，許多流量計(jì)已出現(xiàn)超差現(xiàn)象。下面我們通過(guò)對(duì)其測(cè)量原理及結(jié)構(gòu)組成的分析，來(lái)剖析產(chǎn)生誤差的根源和修正方法。

測(cè)量原理分析

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(jiàn)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

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(guò)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(guò)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(guò)多次檢修研磨后，測(cè)量室的容積將發(fā)生變化（見(jiàn)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（減小），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(guò)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(guò)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(guò)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%。現(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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)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(guò)旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)本身來(lái)修正的，也不能通過(guò)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(guò)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。

綜上所述，我們對(duì)旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)的測(cè)量誤差及修正方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述，對(duì)如何克服因容積、溫度變化而帶來(lái)的誤差作了一些分析。其方法簡(jiǎn)便易行，有利于解決該表超差降級(jí)問(wèn)題。

編輯：黃飛

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