羅茨氣體流量計計量準確性的影響因素及其優化研究

胡月波/重慶中梁山渝能燃氣有限公司

羅茨氣體流量計計量準確性的影響因素及其優化研究

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在燃氣計量領域羅茨氣體流量計得到了普遍的應用，現在城市中天燃氣的使用得到了普及，流量計的計量準確度己經受到人們的重視。隨著羅茨流量計的普遍應用，我們有必要對其進行系統的研究，從流量計自身的構造與安裝應用環節，探尋為羅茨氣體流量計計量準確性帶來影響的因素，為此進行以下詳細分析，以期為相關人士提供可參考的借鑒。

羅茨氣體流量計；計量；準確性；影響因素

羅茨氣體流量計是容積類的氣體流量計，是一種應用時間相對比較長久的流量儀表。它最大的優點便是測量的準確度非常高，是眾多流量測量中精準度最高的一種儀表。被普遍應用于燃氣計量行業，對于象燃氣管道這樣比較復雜的安裝環境也影響不了流量計的計量準確度，流量計的前端不一定非要是直的管道，所以安裝的時候非常的靈活，而且節省空間。隨著天然氣的普及率大幅度提升，流量計的精確計量性能被人們所關注。

1.羅茨氣體流量計的計量原理

要想清楚羅茨氣體流量計的計量影響因素，首先要對羅茨氣體流量計的計量原理進行相關了解，羅茨氣體流量計的構成是由計量室、共軛轉子與計數裝備等部件所組成。裝置于計量室內部的兩個共軛轉子在流通的氣體出入口壓差情況下，這一對轉子互相更換擔負著轉動國矩。轉子在轉動每一周，會輸出四倍的計量室容積的氣體量，轉子所產生的轉數經過磁性的密封聯軸裝備和降速系統，傳送給機械的計數裝置，從而呈現出所輸出氣體的總體累計量。

2.現實使用時影響計量的因素

2.1 計量室與轉子

從計量原理上我們不難看出，影響流量計的計量是不是準確的重要因素是計量室和轉子，這兩部分裝置的運行精度會明顯的影響裝配之后流量計的全面使用的精準度。在之前的設計使用中，都采用的是成型的銑刀來加工制作的轉子，但最終的使用結果證明，其運行效果并不是很理想，制造出來的轉子不僅安全使用性能差，而且其型面也不對稱，所以計量的準確度始終滯留在1.5的級別上，要想得到一定的提高也相對比較困難。至此之后，轉子的所有制作加工都轉移到制造廠進行加工，以確保轉子的質量及計量室的優良對稱性。除了上述情況外，轉子的運行平衡亦是其主要的影響因素，每一個轉子在制作完成以后都不同程度的有不平衡量產生，這部分不平衡量主要會影響到流量計的始動流量，從而使小流量時所產生的計量準確度也受到了影響。

2.2 標準件的正確選取

標準件的正確選取使用也可影響流量計全部的精準度，標準零件最核心部件便是軸承，選取SKF和NSK類型進口的軸承，為了使流量計降低始動流量，提升計量的精準度，把軸承部件的一端防塵蓋打開，讓軸承內的潤滑油洗出，因該油脂在工作的時候會出現阻尼。在流量計的運作的時候，利用飛濺潤滑的形式來給軸承輔助潤滑，讓軸承有效的散熱，使其使用壽命可以更長。

2.3 同步齒輪的加工精度

同步齒輪的制作加工精度不僅會給流量計的計量精準性帶來影響，同時還會在實際運行時產生噪音干擾。同步齒輪所要發揮的作用是確保一對共軛的轉子不管轉到什么位置都可以始終保持固定的間隙。兩個轉子所產生的間隙會根據流量計的口徑大小差異發生改變，通常小口徑樣式的流量計始終把持在0.1毫米上下，大口徑樣式的始終把持在0.4毫米上下。間隙的不同會明顯的影響計量的精準度，間隙稍大些的氣體經過間隙流出的會比較多些，使流量計的計量精準度下降，然而燃氣中稍大些的顆粒狀的雜質能夠經過間隙，不會給計量帶來影響；相反，間隙稍小些，經過間隙流失的氣體體積量相對就會少些，流量計的計量精準度也會因此而提高，然而較大的顆粒狀雜質則不容易經過間隙，便導致造成流量計的卡表，影響流量計的順利運作。

2.4 具體使用中的干擾因素

上面所講的大多是流量計自身的零配件對流量計的計量精準度所產生的影響，在具體的使用過程中，還存在著諸多因素與問題會給流量計的計量準確性帶來影響。其主要表現在以下的幾個方面：

2.4.1 高壓計量，低壓用氣，

高壓計量，低壓用氣的主要意思就是把計量室裝置在高壓的管道上，之后經過調壓器來調節壓力，用天燃氣的客戶在低壓的管道上使用燃氣。在低壓的管道的燃氣用戶所用的燃氣量不大時，高壓管道內比較小的流量便可以給予這些燃氣用戶使用，更嚴重的是如此流量不能達到流量計始動流量，這時流量計就不會把此情況下燃氣用戶所使用的氣量統計在內，因此便會導致很大程度的計量差異。

2.4.2 標準化設計。

不標準的管道設計將導致產生較大的計量差異，在現實的管道安裝時，兩條并聯形式的管道，在主管網開始使用燃氣的時候，分管網的手動閥門便會關閉，這時流量計的計量是正常的；在分管網也使用燃氣時，手動閥便會開啟，因為主管道內的燃氣由分管道分流出來了一部分，會致使主管道內部的氣壓降低，使主管網上的流量計儀表前的壓力小于儀表后的壓力，這時流量計便會出現反轉的現象，流量計也會累積所使用燃氣的流量，導致雙倍計量的情況發生。所以類似這種情況一定在主管網的流量計前方裝置一個單向的閥門。

2.4.3 正確的安裝方式。

標準的安裝方式不僅有利于提升羅茨氣體流量計的計量精準度，還能延長其使用壽命。在使用安裝時，流量計被裝置到管道上，應確保流量計表面上螺紋孔與管道法蘭螺孔互相對準，同時也要確保與法蘭的平行，以免流量計承擔了其他的外力作用，使表體因受力過大而發生變形，更可能導致流量計被卡死。而在流量計開始運作的時候，應該首先把前閥門打開，隨后再慢慢將后閥門打開，以便讓流量計在有壓的情形下開啟運作，這樣一來可有效防止燃氣因為氣錘反應，使流量計的轉子可能因沖擊過大而產生變形，導致流量計的卡死。

3.羅茨流量計轉子的優化設計

羅茨流量計中的轉子是其核心的組成部分，轉子依據葉輪的數量來分可以劃分為兩葉式、三葉式、四葉式三種。依據葉輪形狀可劃分為直葉的轉子與扭葉的轉子。從聲學的角度來對轉子實行分析，最終的結果是三葉的轉子比兩葉的轉子更優秀，扭葉的轉子要比直葉的轉子優秀。但是在現實的設計中從材料的耗損上與加工等因素的思考，現今我國市面上所使用最多的還是兩葉與直葉類型的轉子。在羅茨氣體流量計內的轉子設計中，一般要按照標準原則。羅茨氣體流量計轉子在優化設計中應該思考下面的幾點事項，第一點為確保羅茨氣體流量中的轉子可以有效的正常運行要保障轉子有優秀的嚙合度；第二點為了提升轉子的運行時效性轉子所占地的范圍一定要限制在最小；第三點因為轉子在運行作業的時候高速度的轉動對轉子自身的材質實行嚴格選取的過程中要確保轉子有良好的強度。

4.結束語

綜上所述，流量計的計量精準性直接影響著燃氣單位的經濟效益，同時也涉及到燃氣用戶的切身利益，因此備受關注。基于如何提升流量計的計量精準性，并以最精確的使用性能使燃氣企業與用戶雙方的利益都能夠得到保證，是流量計制造企業當前面對的重要問題，也是其經營發展的主要方向。通過上述對流量計準確性的影響因素進行的簡要分析，以及優化設計建議，以期能有效提升其計量準確度，并由此促進我國的計量事業發展。

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊:第三卷[M].北京:北京工業出版社,2004.

[2]梁國偉,蔡武昌.流量測量技術及儀表[M].北京:機械工業出版社,2001.

[3]史庭足.羅茨鼓風機葉輪數學模型的建立[J].林業機械與木工設備,2011, 39(5).

[4]劉秀東,趙岐剛,孫麗麗.基MATLAB的氣體羅茨流量計轉子型線反求[J]. 煤氣與熱力,2011, 6.