液体容积式流量计的误差特性及使用注意事项

容积式流量计出现已有一百多年的历史，开始使用主要用于测量水流量，最初的流量计是一种排水泵或水压机，后来发展成为流量计。到上世纪30年代后期，被广泛用于油品测量，目前在我国还广泛用于石油类产品的计量，使用极为普通，用量甚大。

1 容积式流量计的基本结构及分类

容积式流量计是利用机械测量元件把流体连续不断地分隔成单位体积并进行累加计量出总体积而实现流体计量。它与日常生活中用容器来计量液体体积的方式有点类似，所不同的是在工业应用时，需要在管道中连续地测量流体体积。它的工作过程是：流体不断地充满具有一定容积的某“计量空间”，然后再连续地将这部分流体送到出口流出，在一次测量中，将这些“计量空间”被流体充满的次数不断累加，乘以“计量空间”的体积，就可以得到通过流量计的流量总量。

容积式流量计品种繁多，结构形式变化多种多样，根据其测量元件的结构特点，主要有椭圆齿轮流量计、腰轮（罗茨）流量计、刮板流量计、旋转活塞式流量计、往复活塞式流量计、圆盘流量计等许多种。

2 容积式流量计的误差特性

对于任何一个流量测量值来说，必须包括两部分内容：一是流量测量值本身；二是它的误差允许范围，否则是不完整的。所以，对于任何一种流量计，都必须了解它的误差特性。所谓误差特性，就是流量计的误差值与流量测量值之间的关系。讨论误差特性，就是讨论和研究测量误差值随流量测量值变化而变化的趋势。

设流量计计量空间体积为V0（m3），一定时间内转子转动次数为N，则在该时间内流过的流体体积V（m3）为

V＝NV0 （1）

再设仪表的齿轮比常数为a，a的值由传递转子转动的齿轮组的齿轮比和仪表指针转动一周的刻度值所确定，若仪表指示值为I，它与转子转动次数N的关系为

I＝aN （2）

由式（1）和（2）可得到一定时间内通过仪表的流体体积与仪表指示值的关系

容积式流量计的测量误差值E，可由指示值与真值之差与指示值之比表示，则误差值E可表示为

将流体体积V与指示值I之间的关系式（3）代入，可得：

由式（5）可见，容积式流量计的误差特性仅与流量计内部的计量空间体积V0、仪表齿轮比常数a有关。也就是说，从测量原理的角度来说，容积式流量计的测量误差仅与流量计的几何结构有关，而与流体性质和流量值无关，我们把这个误差特性称为容积式流量计的理想误差特性。画成曲线，是一条平行于横轴的水平线，如图1中曲线1所示。

图1 容积式流量计误差特征曲线图

然而，当我们对容积式流量计进行标定，画出实际误差特性曲线时，则较接近曲线2的形式。在小流量时，误差值急剧地向负方向倾斜；随着流量增大，误差值逐渐由负方向向正方向移动，并稳定在某一定位上，误差曲线平行于横轴。流量继续增加，误差值又将负方向偏移。实际误差特性曲线所以呈现这种变化趋势，是因为容积式流量计中存在着不可避免的漏流现象。所谓漏流，就是流体通过转动件与外壳之间的间隙直接从入口流向出口，没有被计量。以下将讨论考虑了漏流现象的误差特性关系式。