液壓油流量表
橢圓齒輪流量計(jì)可選用機(jī)械顯示表頭和電子顯示表頭兩種計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域的液體流量控制，適用于各種類型的液體測量，如原油、柴油、汽油等，具有量程大，精度高，使用和維修方便等特點(diǎn)，選用不同的制造材料，可滿足石油、化工、醫(yī)藥、食品、冶金、電力、交通等各領(lǐng)域的液體流量計(jì)量。
工作原理
橢圓齒輪流量計(jì)是由計(jì)量箱和裝在計(jì)量箱內(nèi)的一對橢圓齒輪，與上下蓋板構(gòu)成一個(gè)密封的初月形空腔（由于齒輪的轉(zhuǎn)動，所以不是優(yōu)良密封的）作為一次排量的計(jì)算單位。當(dāng)被測液體經(jīng)管道進(jìn)入流量計(jì)時(shí)，由于進(jìn)出口處產(chǎn)生的壓力差推動一對齒輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，不斷地把經(jīng)初月形空腔計(jì)量后的液體輸送到出口處，橢圓齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)與每次排量四倍的乘積即為被測液體流量的總量。
技術(shù)參數(shù)
1）基本誤差：±0.5％，±0.2％
2）被測液體粘度：2～200mpa.s，可定制高粘度
3）被測液體溫度：-20～+80℃，可定制高溫
4）*大工作壓力：鑄鐵、不銹鋼1.6Mpa；鑄鋼2.5Mpa，6.4Mpa，可定制高壓
5）材質(zhì)：鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼
6）信號輸出（遠(yuǎn)傳型、智能數(shù)顯型）：
a、供電：24Vdc
b、脈沖，4-20mA
7）防爆（可選）
8）保溫夾套（可選）
測量范圍
外形尺寸（單位：mm）
1.鑄鐵型、鑄鐵高粘型、鑄鐵高溫型、鑄鐵變形型
公稱通徑 | L | H | A | B | D | D1 | N（個(gè)） | Φ |
10 | 150 | 100 | 165 | 210 | 90 | 60 | 4 | 14 |
15 | 170 | 118 | 172 | 226 | 95 | 65 | 4 | 14 |
20 | 200 | 150 | 225 | 238 | 105 | 75 | 4 | 14 |
25 | 260 | 180 | 232 | 246 | 115 | 85 | 4 | 14 |
40 | 245 | 180 | 249 | 271 | 145 | 110 | 4 | 18 |
50 | 340 | 250 | 230 | 372 | 160 | 125 | 4 | 18 |
65 | 420 | 325 | 270 | 386 | 180 | 145 | 4 | 18 |
80 | 420 | 325 | 315 | 433 | 195 | 160 | 8 | 18 |
100 | 515 | 418 | 370 | 458 | 215 | 180 | 8 | 18 |
150 | 540 | 515 | 347 | 557 | 280 | 240 | 8 | 23 |
200 | 650 | 650 | 476 | 720 | 335 | 295 | 12 | 23 |
2.鑄鋼型、鑄鋼高粘型、鑄鋼高溫型
公稱通徑 | L | H | B | A | D | D1 | N（個(gè)） | Φ |
20 | 250 | 164 | 220 | 160 | 125 | 90 | 4 | 18 |
25 | 300 | 202 | 252 | 185 | 135 | 100 | 4 | 18 |
40 | 300 | 202 | 293 | 208 | 165 | 125 | 4 | 23 |
50 | 384 | 262 | 394 | 312 | 175 | 135 | 4 | 23 |
80 | 450 | 337 | 452 | 332 | 210 | 170 | 8 | 23 |
100 | 555 | 442 | 478 | 310 | 250 | 200 | 8 | 25 |
150 | 540 | 510 | 557 | 347 | 300 | 250 | 8 | 26 |
200 | 650 | 650 | 720 | 476 | 36 | 310 | 12 | 26 |
注：鑄鐵、鑄鋼高溫型橢圓齒輪流量計(jì)外形尺寸：DN15~DN25，A、B尺寸按上表數(shù)據(jù)加160mm熱延伸管：DN40~DN80，A、B尺寸按上表尺寸加300mm熱延伸管，其余尺寸同上表相應(yīng)尺寸。
3.不銹鋼型
公稱通徑 | L | H | B | A | D | D1 | N（個(gè)） | Φ |
15 | 208 | 120 | 228 | 172 | 95 | 65 | 4 | 14 |
20 | 236 | 150 | 238 | 225 | 105 | 75 | 4 | 14 |
25 | 287 | 195 | 246 | 232 | 115 | 85 | 4 | 14 |
40 | 265 | 178 | 349 | 265 | 145 | 110 | 4 | 18 |
50 | 265 | 178 | 349 | 265 | 160 | 125 | 4 | 18 |
65 | 365 | 260 | 436 | 319 | 180 | 145 | 4 | 18 |
80 | 420 | 305 | 459 | 324 | 200 | 160 | 8 | 18 |
100 | 515 | 400 | 554 | 373 | 220 | 180 | 8 | 18 |
150 | 540 | 515 | 607 | 397 | 280 | 240 | 8 | 23 |
安裝注意：
1.流量計(jì)可水平安裝或垂直安裝，但橢圓齒輪軸應(yīng)安裝成水平位置。
2.流量計(jì)本體材料有鑄鐵（普通型，主要用于油類介質(zhì)測量），不銹鋼（防腐型）。
3.為防止被測介質(zhì)中雜物卡死流量計(jì)，必須在表前安裝過濾器配套使用。
高壓液壓油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定方法探討：
我站作為國防科技工業(yè)大流量專業(yè)計(jì)量站于2014年研制出國防科技工業(yè)系統(tǒng)采用15號航空液壓油為工作介質(zhì)的高壓液壓油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。經(jīng)測試, 裝置工作壓力達(dá)到28MPa;流量范圍:0.01~5m3/h;介質(zhì)高工作溫度達(dá)80℃。裝置參照J(rèn)JG164—2000《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》的規(guī)定對換向器、衡器、計(jì)時(shí)器等進(jìn)行了檢定, 并對各個(gè)不確定度分量進(jìn)行了合成。由于裝置介質(zhì)工作溫度范圍較寬, 會對換向系統(tǒng)精度造成影響, 因此采用多溫度點(diǎn)檢定取大值的方法;另外, 裝置介質(zhì)高壓工作需考慮壓縮性問題, 裝置輸出標(biāo)準(zhǔn)流量的數(shù)學(xué)模型相應(yīng)發(fā)生變化, 因此不確定度合成時(shí)需考慮液壓油壓縮系數(shù)的影響。另外, 經(jīng)實(shí)測,華陸品牌 圓柱齒輪流量計(jì)在不同壓力下儀表系數(shù)有著較明顯差異, 開展高壓液體流量檢定有一定的實(shí)踐意義。本文結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理方法, 針對高溫、高壓液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的檢定方法進(jìn)行探討和交流。
1 換向系統(tǒng)檢定
裝置包括三套氣動閉式換向系統(tǒng), 口徑分別為DN50、DN25及DN15。參照檢定規(guī)程, 換向器按臺位 (大、中、小) 在不同的溫度下分別在大流量、常用流量和小流量下測試, 取各流量點(diǎn)中不確定度大值作為該臺位換向器的不確定度。
檢定方法采用行程差法, 步驟如下:將流量調(diào)至所需的流量點(diǎn), 穩(wěn)定10min后, 操作換向器, 使換向器換向, 分別記錄換入和換出時(shí)間。如此重復(fù)10次。用以下公式計(jì)算出換向器的不確定度:A類相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度:
式中:tmin為標(biāo)準(zhǔn)裝置短測量時(shí)間, s;t1i、t1分別為第i次換入時(shí)間和n次t1i的平均值, s;t2i、t2分別為第i次換出時(shí)間和n次t2i的平均值, s;n為測量次數(shù)。
依據(jù)上述方法進(jìn)行常溫和高溫下?lián)Q向器性能實(shí)驗(yàn), 大臺位流量分別設(shè)定為5.76m3/h、3.24m3/h和0.576m3/h左右;中臺位流量分別設(shè)定為5.76m3/h、0.72m3/h和0.010m3/h左右;小臺位流量分別設(shè)定為2.59m3/h、0.72m3/h和0.0072m3/h左右。其中, 常溫 (30℃) 和高溫 (80℃) 下?lián)Q向器測試結(jié)果如表1、表2所示。
2 稱重系統(tǒng)檢定
由于稱重系統(tǒng)測試不受介質(zhì)溫度、壓力及流量等因素影響, 因此稱重系統(tǒng)測試在設(shè)備相對靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行。具體步驟和方法如下:在每個(gè)稱重臺位的量限范圍內(nèi)取10個(gè)均勻分布點(diǎn), 用標(biāo)準(zhǔn)砝碼從j=1逐步加載到j(luò)=10, 完成一次測試, 再從j=10逐步卸載到j(luò)=1, 完成二次測試。分別記錄下加載質(zhì)量、卸載質(zhì)量、衡器讀數(shù)Rm和空容器衡器讀數(shù)的平均值R0, 根據(jù)下式計(jì)算出各測試點(diǎn)的不確定度:
式中:Δmi為負(fù)載 (mj+R0) 時(shí)第j點(diǎn)第i次測量差值, Δmi=Rmi- (mj+R0) , kg;Δm為第j點(diǎn)的平均值, kg;mj為第j點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量, kg;Rmi為質(zhì)量為mi的標(biāo)準(zhǔn)砝碼第i次測量時(shí)電子秤的讀數(shù), kg;R0為空容器n次測量HLLC-15電子秤的讀數(shù)平均值, kg。
取各檢測點(diǎn)不確定度的大值為電子秤的不確定度, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。
3 不確定度合成
檢定規(guī)程中裝置不確定度的輸入量包括:換向器、計(jì)時(shí)器、電子秤、標(biāo)準(zhǔn)砝碼及標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)。裝置合成不確定度計(jì)算公式如下:
式中:u1為換向器換入A類相對不確定度;u2為換向器換出A類相對不確定度;u3為換向器B類相對不確定度;u4為電子秤A類相對不確定度;u5為電子秤B類相對不確定度;u6為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)器相對不確定度, 裝置配套標(biāo)準(zhǔn)流量積算儀晶振標(biāo)稱頻率為5MHz, 分辨力為0.1ms, 經(jīng)測其相對不確定度0.00062%;u7為液體密度相對不確定度, 采用一等標(biāo)準(zhǔn)玻璃密度計(jì)測得的液體密度相對不確定度約0.014%;u8為標(biāo)準(zhǔn)砝碼相對不確定度, 采用F1等標(biāo)準(zhǔn)砝碼, 相對不確定度0.0015%;u9為壓縮系數(shù)相對不確定度, 根據(jù)裝置流體狀態(tài)取壓縮系數(shù)6.67×10-4MPa-1, 按照偏差±2%, 矩形分布, 在28MPa狀態(tài)下工作靈敏系數(shù)約0.019, 則壓縮系數(shù)相對不確定度為0.022%;u10為液體壓力相對不確定度, 其測量不確定度1%, 矩形分布, 在28MPa狀態(tài)下工作的靈敏系數(shù)約為0.019, 則液體壓力相對不確定度為0.011%。
按照影響裝置不確定度的因素分析, 計(jì)時(shí)器、HLLC-15電子秤性能不受裝置變溫功能的影響, 華陸品牌換向器性能受裝置變溫功能的影響, 因此分別在不同溫度下 (即常溫和80℃高溫下) , 對裝置三個(gè)稱重臺位分別進(jìn)行不確定度合成, 取大值作為該臺位的不確定度, 然后取三個(gè)臺位中的大值作為整套裝置的不確定度來判斷是否滿足任務(wù)書要求。根據(jù)換向器、電子秤檢定結(jié)果, 依據(jù)式 (6) 進(jìn)行計(jì)算, 結(jié)果如表5所示。
4 結(jié)束語
由于在檢定規(guī)程的基礎(chǔ)上增加了變溫測試環(huán)節(jié), 因此, 有效地保障了裝置在各種溫度條件下測得數(shù)據(jù)的可靠性。在不確定度評定和合成時(shí)考慮了液體壓縮系數(shù)的影響, 壓縮系數(shù)也已成為裝置的重要不確定度來源。但由于檢測手段有限, 此處所采用的壓縮系數(shù)是從機(jī)械手冊中查得, 取得是固定的理論值, 該值與實(shí)際值可能存在較大偏差, 因此由壓縮系數(shù)引入的不確定度很有可能更大, 值得進(jìn)一步探討確定。液體實(shí)際壓縮系數(shù)是隨溫度、壓力不斷變化的 (呈三維變化狀) , 因此準(zhǔn)確獲得實(shí)時(shí)液體壓縮系數(shù)難度較大。另外, 裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中很難將油液中的氣體*排出 (對壓縮系數(shù)影響很大) , 取樣離線檢測壓縮系數(shù)的方**導(dǎo)致油液含氣量的差異, 很可能偏差較大。采取華陸品牌在線密度計(jì)在線實(shí)測液體密度理論上可以消除液體壓縮的影響, 但會帶來HLLC-15在線密度計(jì)高壓狀態(tài)下溯源的難題。另據(jù)調(diào)研市場上在售的在線密度計(jì)精度 (0.01%) , 雖能基本滿足要求, 但耐壓普遍低于20MPa, 使用受到一定限制。因此, 較好地解決方案可能還是實(shí)測結(jié)合理論修正?？傊? 高壓液體裝置壓縮系數(shù)的影響值得重視和進(jìn)一步探討。
