一种新型的双腰轮气体罗茨流量计

2015-06-09林景殿黄朝川张国玉

计量技术 2015年12期

关键词：苍南压盖罗茨

林景殿黄朝川张国玉

(1.浙江苍南仪表集团有限公司，苍南 325800；2.中国计量学院，杭州 310018)

一种新型的双腰轮气体罗茨流量计

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(1.浙江苍南仪表集团有限公司，苍南 325800；2.中国计量学院，杭州 310018)

为了更好地为用户解决天然气管道中存在的脉动流现象，将常规气体罗茨流量计的壳体设置为两个计量腔体。两个计量腔体内分别设有一组腰轮，两组腰轮相错45°。相差为180°的正弦波相互叠加，消除管道中的脉动作用。试验样机已通过NMi实验室测试，结果符合预期要求。

双腰轮；气体；罗茨流量计

0 引言

气体罗茨流量计是一种精确测量气体流量的容积式流量计量仪表，广泛应用于天然气用户的计量和收费中。王术明等[1]介绍了罗茨流量计在天然气计量中的优点和提高计量准确度的措施。气体罗茨流量计在正常使用过程中，靠入口与出口产生的压差来驱动罗茨轮的旋转。肖立杰[2]对影响罗茨气体流量计计量准确性的原因进行了分析，认为计量室和转子的加工精度是影响计量准确性的重要原因。内部转子经精密加工和平衡测试后，能确保无接触旋转，从而使流量计准确度高，重复性好。在流量计的消噪方面，郭峰[3]则分析了气体腰轮(罗茨)流量计产生噪音的几项原因并讨论防范噪音的措施及方法，提出噪声主要是由以下几方面产生：齿轮的加工精度不够高，共轭转子的不平衡和内部轴承变形，并总结出了减少人为操作，修缘齿，对转子进行平衡检验等方法，对罗茨流量计的性能提升有显著的意义。刘明等[4]认为稳定性是衡量计量性能重要指标之一。当气体通过流量计的罗茨轮组件时，在流量计出口处会产生脉动流，随着流体压力和流量的不断增加，脉动流的作用将会逐渐加强，直至产生强烈的脉动作用，从而影响流量计的测量精度。为了更好地为用户解决天然气管道中存在的脉动流现象，浙江苍南仪表集团有限公司通过数据收集、分析气体罗茨流量计使用的介质环境，特别在燃气门站或压力较高的场合流量计的使用情况，着手研究具有双腰轮结构的气体罗茨流量计，并且已申报、授权实用新型专利(专利号：ZL 201120375208.3)。

1 过程研究

1.1 结构与特性设计

孙友等[5]分析了罗茨流量计的结构特点，介绍了罗茨流量计的型线建模方法。双腰轮气体罗茨流量计，包括壳体、显示组件、前压盖和后压盖，壳体两端分别安装可拆卸连接前压盖和后压盖，显示组件固定连接在前压盖或后压盖上，壳体内设置有两个计量腔体，两个计量腔体内分别设有一组腰轮，两组腰轮相错设置，两组腰轮两端均设有腰轮轴，每根腰轮轴上均设有轴承，每根腰轮轴与每个轴承过渡配合，每个轴承均固定安装在壳体上。壳体内的两个计量腔体将流量计内的流体分流，并且采用两组腰轮相错设置(两组腰轮相错45°)，相差为180°的正弦波的相互叠加作用，使得对流量计内部脉动正弦波的振幅大大减少，补偿功能更好。

1)减小体积，减轻重量，增加壳体强度

把常规的壳体设置为两个计量腔体，如图1所示，两个计量腔体内分别设有一组腰轮，两组腰轮相错设置，旋转体积为两个计量容腔的体积之和。这样，既减少常规壳体计量容腔的体积，又因为壳体的两个计量腔体中间固设有加强筋，增加了壳体的强度。

图1 实物剖视图

2)减少脉动流，降低噪音，提高使用寿命

流量计具有内部的脉动正弦波补偿功能，且流量计消除了脉动流的干扰作用，延长使用寿命，降低工作噪声，同时还大大提高了流量计对大流量的准确度。

3)模块化设计，便于在线维护

流量计旋转主轴的支撑轴承被安装在同步齿轮的外部，如图2所示，可实现在线维修，不必从管线上卸下流量计；采用单端同步传动，缩短表体相对长度尺寸，节省安装空间，便于用户使用和维护。

图2 支撑轴承安装图

4)提高计量精度和重复性，可广泛应用于标定装置

气体罗茨流量计不涉及流态方程，与气体流态(如流线分布、阻力损失、雷诺数等)关系很小，始动流量小，量程比宽，适用于计量负荷变动大的气体流量，其计量准确度不受压力和流量变化的影响，性能稳定，寿命长，可作为标准表安装在标定装置上。

1.2 流量计标准曲线图

荷兰计量研究院(NMi)实验室是世界公认的独立的测试机构，它的专长为测试和认证，主要包含：油气、公共事业设备、称量、体积、长度、简易包装、汽车电子产品、流动性和交通执法。NMi为全世界的用户提供产品和服务。目前NMi在荷兰、意大利、英国、加拿大都有分支机构，与中国、日本、土耳其等国家的当地相关组织建立长期合作关系。

研制开发的RM系列双腰轮气体罗茨流量计，已通过荷兰NMi认证机构的认证并取得认证证书。图3为流量计在NMi实验室160:1范围度下的典型标准曲线图。从图中可以看出，除始动流量点外，误差值均在±0.25%之内。甚至可以说，除始动流量点和最小的流量测试点外，其它流量点的误差值均在±0.1%之内。