卸荷式螺旋转子流量计的研制和计量检测

螺旋转子流量计作为最先进的容积式流量计已得到市场的认可。它具有无脉动、噪音低、高精度、高可靠性 、量程范围大、压力损失孝粘度适应性强、能测量高温、高粘度液体等诸多优点，广泛适用于石化、化工、化纤 、交通、商业、食品、医药卫生等工业部门的商业贸易计量和工程管理控制 l2 J，并开始替代椭 圆齿轮流量计成为容积式流量计 的主力军 。

1 卸荷式螺旋转子流量计设计1.1 螺旋转子流量计计量原理螺旋转子流量计计量部分主要由计量箱和-对设计独特的螺旋转子组成。转子与计量箱组成若干个已知体积的空腔，形成流量计计量单位 (见图 2) 。

经过 A、B、C、D、E五种状态，管道中的液体依靠进出口处 的压差，带动转子旋转，不断地从 出 口流出。

每转流过的液体量是图中密封腔的八倍。由密封联轴器将转子旋转的总数以及旋转的快慢传递给计数机构，最后通过指针显示和字轮累积，即可知道通过管道中液体总量。在计数机构中还可以安装脉冲发信器，即成了带发信的流量计，可以配置电显示仪表或远程计算机，实现各种自动化控制。

1.2 卸荷式螺旋转子设计目前已有产品的结构形式存在如下缺陷：(1)两个螺旋转子运转时，其上下端面与上下计34561.计数器；2.发信器；3.调速器 ；4.前盖；5.壳体；6.左旋转子组件；7.后盖；8.滑动轴承；9.平面轴承lO.计量箱盖板；11.右旋转子组件 ；12.外部精调器图1 卸荷式螺旋转子流量计结构图量箱盖板相接触，两者之间夹人介质的吸合作用，使得运转阻力加大，造成流量计使用中会出现卡滞现象，带来使用可靠性问题。

(2)两个螺旋转子在运转过程中，两曲面之间封闭区间所夹入的介质也会存在吸合作用，使得运转阻力加大，影响其运转的灵活性。

[收稿日期2012-12-l1[作者简介]彭丹丹 (1980-)，女 ，安徽阜阳人 ，工程师 ，硕士，毕业于合肥工业大学，从事流量仪表的研发工作。

. 40 . Industrial M easurement 2013 Vo1.23 No.4FLOW MEASUREMENT 流量计量基- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -弋 荷槽为圆弧槽。三维模型如图3(b)所示。

与普通结构螺旋转子比较，卸荷式螺旋转子有如下优势：(I)采用了曲面卸荷槽，使得两转子在相互啮合过程中，两曲面之间夹人介质，产生吸合作用和运转阻力得到了卸载。从而使得阻力有效地减小，降低噪音，增强了其运转的灵活性。

(2)采用了端面卸荷槽 ，有效减少了转子与上下盖板的接触。两者之间夹人介质产生的吸合作用和运转阻力也得到卸载，使得阻力有效地减小，消除了运行中的卡滞现象，更进-步提高了运转灵活性，提供工作可靠性。

1.3 计量检测结果验证流量计设计初期，并没有考虑在转子上设计卸荷槽，仅 在平面轴承上采用了卸荷槽 方式，如 图 4所示。

(a) (b) (c) (d) (砂图 2 螺旋转子流量计计量原理图为避免上述现有技术中所存在的问题，精大仪表公司改进了螺旋转子的设计，以便对所述吸合作用进行有效地卸荷 ，使得螺旋转子流量计能够克服卡滞不灵敏现象。

具体设计如下：左旋螺旋转子和右旋螺旋转子的端面齿廓曲线按图3(a)所示，转子端面曲线由 ab圆弧段、bc渐开线段、cd摆线段和 de圆弧段共四段曲线组成 5j。在螺旋转子的 bc渐开线段的中段曲面上，设置曲面卸荷槽 ，曲面卸荷槽沿螺旋面轴向贯通；在转子端面上设置端面卸荷槽，端面卸荷槽 自单侧曲面卸荷槽的槽口位置起，向轮齿中心延伸到轮齿中心 f点，端面卸21 b-u ---、 2，/ < l /(a)//(b)1.曲面卸荷槽；2.端面卸荷槽图3 螺旋转子卸荷槽图工业计量 2013年第 23卷第4期槽 - 。

f // 1 i /图4 平面轴承图在流量计整机试验时，我们发现，流量计中小流量运行不平稳，计数器指针有顿挫和停滞现象，同时流量点的重复性误差大，大流量点运转噪音很大，流量范围量程比也相应较小，0.5级仅仅做到 1：5量程比。随后我们打开本体，观察到无液状态下转子运转自由、转子间无卡滞现象，计量腔内无杂质异物。对此我们分析，由于螺旋转子排量大，转速快、吸荷大等原因造成上述流量计不正常运转。对此我们想到加大卸荷能力，增加了转子端面和曲面卸荷槽，其端面和曲面卸荷槽中的所载液体均通过了计量腔后流出，因此不会对计量准确度产生任何影响。设计制造后再进行整机检测，流量计的0.5级准确度量程 比达到1：10，转子运转轻松、声音很孝重复性 良好，计量性能完全达到国际先进水平。

2 市场应用合肥精大仪表股份有限公司已成功生产从 DN25到 DN300共十种口径、不同材质的流量计，转子均采(下转第 52页). 41 · 流量计量厂--------------------- 用标准孔板流量计测量天然气流量)提出了能量测量，规程应增加相应检定内容。

(8)流量积算仪表的测量不确定度定义与检定，应与-次仪表的不确定度相配合。

(9)增加通讯的检定内容及方法；目前大部分厂家的流量积算仪支持通过 Modbus协议与计算机数据采集系统进行通讯，但是在检定规程中目前没有明确规定〃议对采用 Modbus协议的流量积算仪参照GB/T 19582-2008《基于 Modbus协议的工业 自动化网络规范》、GB/T 25919-20l0《Modbus测试规范》进行检定。主要包括-致性和互操作性。-致性是指：实现 Modbus协议的流量积算仪与协议标准的符合程度。互操作性是指 ：Modbus协议的不同版本或者流量积算仪与其他支持 Modbus协议的设备之间的互通能力。判定方法遵循 GB/T 25919-2010《Modb-US测试规范》 中的-致性和互操作性判定准测。

通过对 JG 1003-2005《流量积算仪》的修订，使其内容进-步充实，适用性更强，满足流量积算仪对检定技术发展的需求。

2 流量积算仪检定软件 (系统)功能JG 1003-2005《流量积算仪》检定规程的-个重要特点是把流量积算仪表与流量传感 (变送)器、被测介质紧密结合在-起，检定理论值完全按照有关国家标准给出的数学模型计算得到。由于涉及多种流量传感 (变送)器和被测介质，计算公式各异且相当复杂，正确选取模型及相关参数专业性比较强，这给流量积算仪的实际检定工作带来-定困难，且人工选取效率很低。因此，流量积算仪检定软件 (系统)在符合规程的前提下应具有公正、准确、方便、快捷的特点，以满足用户及技术机构对流量积算仪 (含流量计算机、DCS、PLC数据采集系统、工控计算机等)，FLOW MEASUREMENT出厂检定、周期检定、以及对在线仪表进行现踌定的需要。其主要功能和特点如下：(1)可按照JJG 1003-2005规程中的内容进行型式评价、样机试验、首次检定、后续检定和使用中检验。

(2)静态检定：可独立进行流量积算仪所用流量计算模型的检定。

(3)动态检定：检定系统软件自动进行检定步骤及信号源分步输出，计算流量标准值，接收被检仪表的输出信号，自动形成检定数据结果和证书打印，软件界面友好、操作清晰、简便。

(4)现踌定：配套便携式流量积算仪检定设备，体积小，重量轻，电池供电，可存储数据，便于在现厨行流量二次仪表的检定。

(5)检定系统软件内含流量标准计算软件，自动计算各种流量计及被测介质在各输入信号点下的标准流量值。当流量计为非标准节流件或其它差压仪表、脉冲输出型仪表、电流输出型仪表时，软件对实流标定数据进行处理，给出理论值。

(6)检定系统软件具有流体物性值计算功能，可计算各种工况下的天然气、煤气、单-气体、混合气体、蒸汽、水、油品等的密度、粘度、湿度、压缩系数、热值等流量计量中所使用的物性值参数。

(7)带标准信号源，可由程序控制 (或手动操作)输出 Ptl00热电阻、热电偶 (K、E、J)、频率、4-20mA、1～5V等信号。

3 结束语JJG 1003-2005《流量积算仪》检定规程正在修订中，由于规程应用范围广、涉及的内容多，我们希望流量界同仁多提宝贵意见，使 规程”更充实、更完善。

[编辑：冯淑红(上接第41页)用了卸荷槽结构，转子的灵活性大大提高，使得流量计可适用的介质范围更广、量程比更宽，使用客户包含石化、军工、医药等领域，并且随着应用领域的推广，产销量的年增长率都达到30%以上。

3 结论采用了卸荷槽结构的螺旋转子流量计，运转更灵活、可靠性更高，逐步成为合肥精大仪表股份有限公司容积式流量计产品的主力军 J。目前该产品已取得了-项发明专利：卸荷式螺旋转子，两项实用新型专利：螺旋转子流量计和外部精调器。