罗茨气体流量计计量准确性的影响因素及其优化研究

胡月波

重庆中梁山渝能燃气有限公司

【摘 要】在燃气计量领域罗茨气体流量计得到了普遍的应用，现在城市中天燃气的使用得到了普及，流量计的计量准确度己经受到人们的重视。随着罗茨流量计的普遍应用，我们有必要对其进行系统的研究，从流量计自身的构造与安装应用环节，探寻为罗茨气体流量计计量准确性带来影响的因素，为此进行以下详细分析，以期为相关人士提供可参考的借鉴。

【关键词】罗茨气体流量计；计量；准确性；影响因素

罗茨气体流量计是容积类的气体流量计，是一种应用时间相对比较长久的流量仪表。它最大的优点便是测量的准确度非常高，是众多流量测量中精准度最高的一种仪表。被普遍应用于燃气计量行业，对于象燃气管道这样比较复杂的安装环境也影响不了流量计的计量准确度，流量计的前端不一定非要是直的管道，所以安装的时候非常的灵活，而且节省空间。随着天然气的普及率大幅度提升，流量计的精确计量性能被人们所关注。

1.罗茨气体流量计的计量原理

要想清楚罗茨气体流量计的计量影响因素，首先要对罗茨气体流量计的计量原理进行相关了解，罗茨气体流量计的构成是由计量室、共轭转子与计数装备等部件所组成。装置于计量室内部的两个共轭转子在流通的气体出入口压差情况下，这一对转子互相更换担负着转动国矩。转子在转动每一周，会输出四倍的计量室容积的气体量，转子所产生的转数经过磁性的密封联轴装备和降速系统，传送给机械的计数装置，从而呈现出所输出气体的总体累计量。

2.现实使用时影响计量的因素

2.1计量室与转子

从计量原理上我们不难看出，影响流量计的计量是不是准确的重要因素是计量室和转子，这两部分装置的运行精度会明显的影响装配之后流量计的全面使用的精准度。在之前的设计使用中，都采用的是成型的铣刀来加工制作的转子，但最终的使用结果证明，其运行效果并不是很理想，制造出来的转子不仅安全使用性能差，而且其型面也不对称，所以计量的准确度始终滞留在1.5的级别上，要想得到一定的提高也相对比较困难。至此之后，转子的所有制作加工都转移到制造厂进行加工，以确保转子的质量及计量室的优良对称性。除了上述情况外，转子的运行平衡亦是其主要的影响因素，每一个转子在制作完成以后都不同程度的有不平衡量产生，这部分不平衡量主要会影响到流量计的始动流量，从而使小流量时所产生的计量准确度也受到了影响。

2.2标准件的正确选取

标准件的正确选取使用也可影响流量计全部的精准度，标准零件最核心部件便是轴承，选取SKF和NSK类型进口的轴承，为了使流量计降低始动流量，提升计量的精准度，把轴承部件的一端防尘盖打开，让轴承内的润滑油洗出，因该油脂在工作的时候会出现阻尼。在流量计的运作的时候，利用飞溅润滑的形式来给轴承辅助润滑，让轴承有效的散热，使其使用寿命可以更长。

2.3同步齿轮的加工精度

同步齿轮的制作加工精度不仅会给流量计的计量精准性带来影响，同时还会在实际运行时产生噪音干扰。同步齿轮所要发挥的作用是确保一对共轭的转子不管转到什么位置都可以始终保持固定的间隙。两个转子所产生的间隙会根据流量计的口径大小差异发生改变，通常小口径样式的流量计始终把持在0.1毫米上下，大口径样式的始终把持在0.4毫米上下。间隙的不同会明显的影响计量的精准度，间隙稍大些的气体经过间隙流出的会比较多些，使流量计的计量精准度下降，然而燃气中稍大些的颗粒状的杂质能够经过间隙，不会给计量带来影响；相反，间隙稍小些，经过间隙流失的气体体积量相对就会少些，流量计的计量精准度也会因此而提高，然而较大的颗粒状杂质则不容易经过间隙，便导致造成流量计的卡表，影响流量计的顺利运作。

2.4具体使用中的干扰因素

上面所讲的大多是流量计自身的零配件对流量计的计量精准度所产生的影响，在具体的使用过程中，还存在着诸多因素与问题会给流量计的计量准确性带来影响。其主要表现在以下的几个方面：

2.4.1高压计量，低压用气，

高压计量，低压用气的主要意思就是把计量室装置在高压的管道上，之后经过调压器来调节压力，用天燃气的客户在低压的管道上使用燃气。在低压的管道的燃气用户所用的燃气量不大时，高压管道内比较小的流量便可以给予这些燃气用户使用，更严重的是如此流量不能达到流量计始动流量，这时流量计就不会把此情况下燃气用户所使用的气量统计在内，因此便会导致很大程度的计量差异。

2.4.2标准化设计。

不标准的管道设计将导致产生较大的计量差异，在现实的管道安装时，两条并联形式的管道，在主管网开始使用燃气的时候，分管网的手动阀门便会关闭，这时流量计的计量是正常的；在分管网也使用燃气时，手动阀便会开启，因为主管道内的燃气由分管道分流出来了一部分，会致使主管道内部的气压降低，使主管网上的流量计仪表前的压力小于仪表后的压力，这时流量计便会出现反转的现象，流量计也会累积所使用燃气的流量，导致双倍计量的情况发生。所以类似这种情况一定在主管网的流量计前方装置一个单向的阀门。

2.4.3正确的安装方式。

标准的安装方式不仅有利于提升罗茨气体流量计的计量精准度，还能延长其使用寿命。在使用安装时，流量计被装置到管道上，应确保流量计表面上螺纹孔与管道法兰螺孔互相对准，同时也要确保与法兰的平行，以免流量计承担了其他的外力作用，使表体因受力过大而发生变形，更可能导致流量计被卡死。而在流量计开始运作的时候，应该首先把前阀门打开，随后再慢慢将后阀门打开，以便让流量计在有压的情形下开启运作，这样一来可有效防止燃气因为气锤反应，使流量计的转子可能因冲击过大而产生变形，导致流量计的卡死。

3.罗茨流量计转子的优化设计

罗茨流量计中的转子是其核心的组成部分，转子依据叶轮的数量来分可以划分为两叶式、三叶式、四叶式三种。依据叶轮形状可划分为直叶的转子与扭叶的转子。从声学的角度来对转子实行分析，最终的结果是三叶的转子比两叶的转子更优秀，扭叶的转子要比直叶的转子优秀。但是在现实的设计中从材料的耗损上与加工等因素的思考，现今我国市面上所使用最多的还是两叶与直叶类型的转子。在罗茨气体流量计内的转子设计中，一般要按照标准原则。罗茨气体流量计转子在优化设计中应该思考下面的几点事项，第一点为确保罗茨气体流量中的转子可以有效的正常运行要保障转子有优秀的啮合度；第二点为了提升转子的运行时效性转子所占地的范围一定要限制在最小；第三点因为转子在运行作业的时候高速度的转动对转子自身的材质实行严格选取的过程中要确保转子有良好的强度。

4.结束语

综上所述，流量计的计量精准性直接影响着燃气单位的经济效益，同时也涉及到燃气用户的切身利益，因此备受关注。基于如何提升流量计的计量精准性，并以最精確的使用性能使燃气企业与用户双方的利益都能够得到保证，是流量计制造企业当前面对的重要问题，也是其经营发展的主要方向。通过上述对流量计准确性的影响因素进行的简要分析，以及优化设计建议，以期能有效提升其计量准确度，并由此促进我国的计量事业发展。

参考文献：

[1]机械设计手册编委会.机械设计手册：第三卷[M].北京：北京工业出版社，2004.

[2]梁国伟，蔡武昌.流量测量技术及仪表[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3]史庭足.罗茨鼓风机叶轮数学模型的建立[J].林业机械与木工设备，2011， 39（5）.

[4]刘秀东，赵岐刚，孙丽丽.基MATLAB的气体罗茨流量计转子型线反求[J]. 煤气与热力，2011， 6.