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1、（二）腰轮流量计 又称“罗茨”流量计，其原理是有齿轮泵演化而来，图A是齿轮泵剖视图。图中O1和O2为两个互相啮合的齿轮，安装在壳体内，有外力按箭头方向驱动时，会使液体沿点状空间输送到出口。内燃机的润滑油就是用这种齿轮泵供应到各个摩擦面上的。,流量测量（续）,A 齿轮泵工作原理,若将齿轮的齿数减少到两个，就演化为图B，为了保证可靠地啮合，在齿轮轴的一端装有相互啮合的普通齿轮，即图中虚线所示。输送流体则依靠轮上的两齿和壳体之间的空间(即图中画有小点的空间)推移。两齿的齿轮断面是细腰状，故有“腰轮之称。腰轮与壳体间的有效空间比齿轮大得多，尤其是轴向尺寸很大时，腰轮实际上已是断面为细腰状的柱体，其排送
2、流体的能力显著提高.,腰轮流量计（续）,把具有一定压力的气体自入口导进壳内，则图a里的O1右下端有向上的推力Pl，而其左下端推力F2较小，故O1将反时针方向转动，经端部齿轮使O2顺时针方向转动。这时O1为主动轮，O2为从动轮。当腰轮O1处于垂直位置时，O2又成为主动轮，带动O1旋转。两轮交替作用就能连续转动。腰轮每转一周，便有四倍单侧空间的容积输送到出口。测出腰轮的转数，就可知道累计总容积，其转速即反映瞬时流量。,腰轮流量计（续）,腰轮与壳体间及两腰轮之间都保持微小间隙0.070.15mm ，因此，漏泄很小。为了保证被测介质不会沿轴向漏出，采用磁性传动。或在轴上安装永久磁铁，壳外装舌簧管，腰轮
3、每转一周，舌簧管被吸合一次，发出一个脉冲信号，这就成了腰轮流量传感器。再配以频率转换电路，得到直流电流010mA或420mA的信号，成为流量变送器。 腰轮流量计可达到精确度0.2级或0.5级，其接管直径可大至至150mm，瞬时流量可达250m3/h。,腰轮流量计（续）,腰轮流量计的计量室容积计算比较复杂，可参阅有关专著。根据理论分析结果,通过腰轮流量计的体积流量可按下式计算求得 Q60K0D02Hn 米3/时 式中: D0-腰轮长轴直径，米； H-腰轮转子轴向高度（厚度），米； K0-系数，与腰轮形状有关； n-腰轮的转数，转分。,腰轮流量计（续）,四、转子流量计 工业生产和科研工作中，经常遇
4、到小管径、低雷诺数的小流量测量，而上述几种流量计对于小管径、小流量的测量均受到标准化或结构等方面的条件限制，所以对较小管径的流量测量常采用转子流量计。它适用的管径范围为1150mm。 转子流量计的主要特点是： 结构简单， 灵敏度高， 压力损失小且恒定， 刻度近似线性， 价格便宜，使用维护简便等 但仪表精度受到被测介质密度、粘度、温度、压力等因素的影响，其精度一般在2.0级左右，最高可达1.0级。,流量测量（续）,（一）工作原理 转子流量计与前面所讲的差压计在工作原理上是不同的。差压式流量计是在节流面积（节流元件的流通面积）不变的条件下，以差压变化来反映流量的大小。而转子流量计，却是以压差不变，
5、利用节流面积的变化来反映流量的大小，故称为恒压差、变节流面积的流量测量方法。 转子流量计主要是由一根自上而下扩大的垂直锥管和一只随流体流量大小而可以上、下，移动的转子所组成。锥形管的锥度为403，其材料有玻璃管和金属管两种。转子根据不同的测量范围及不同介质（气体或液体）可分别采用不同材料制成不同形状。,转子流量计（续）,被测流体沿锥形管由下而上流过转子之间的环隙时，位于锥形管中的转子受到一个向上作用力F上，使转子浮起。当这个力正好与浸没在流体里的转子重力F下（自重减去流体对转子的浮力）平衡时，则作用在转子上的力达到平衡，转子就停浮在某一高度上。 如果被测流体的流量增大，作用在转子上、下的压差增
6、大，则向上的力F上将随之增大，因为转子在流体中所受的重力F下（自重减浮力）是不变的，则F上F下，使转子上升，转子在锥形管中位置的升高，造成转子与锥形管间的环隙增大，即流体的流通面积增大。随着环隙的增大，流过此环隙的流体流速变慢，则转子上、下的压差减小，因而作用在转子上向上的力也变小。当流体作用在转子上的力再次等于转子在流体中的重力（即F上F下）时，转子又稳定在某一个新的高度上。流量减小时情况相反。,转子流量计（续）,转子流量计（续）,这样，转子在锥形管中的平衡位置的高低与被测介质的流量大小相对应。如果在锥形管外表沿其高度刻上对应的流量值，那么根据转子平衡位置的高低就可直接读出流量的大小。这就是
7、转子流量计测量流量的基本原理。 转子流量计中转子受到的作用力为： F上（P1P2）A， F下Vr（r）g,式中 P1、P2转子上下流体的压力； A-转子的最大截面积； Vr转子的体积； r转子的密度； 被测流体的密度； g重力加速度值。,当转子在某一位置平衡时，应满足: （P1P2）AVr（r）g 由于在测量过程中，流量计选定以后，被测流体工作条件不变， Vr、r、A、g均为常数，所以由上式可知，（P1P2）也是常数。也就是说，在转子流量计中，流体的压降是固定不变的。由式可知： 在P一定的情况下，流过转子流量计的流量和转子与锥形管间环隙面积有关。由于锥形管自下而上逐渐扩大，所以环隙面积是与转子
8、浮起的高度有关的。,转子流量计（续）,因此，根据转子浮起的高度就可以判断被测介质的流量大小，可用下式表示： 式中 转子流量计的流量系数，取决于转子形状和雷诺数，并由试验确定； h转子所处的高度。 将式 代入上两式，可分别得到： 可见，测得转子所处的高度h，便可知流量的大小。,转子流量计（续）,转子流量计（续）,（三）转子流量计指示值的修正 转子流量计的刻度是单独标定而得到的。仪表制造厂为了便于成批生产，在进行流量刻度时，是在工业标准状态（20，0.10133Mpa）下以水或空气为介质进行刻度的。即转子流量计的标尺刻度值，对于液体流量测量是代表工业标准状态下水的流量值，对于气体流量测量是代表工业
9、标准状态下的空气流量值。所以，在实际使用时，如果被测介质的密度和工业状态不同，必须对流量指示值按照实际被测介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行修正。,转子流量计（续）,1液体流量的修正 测量液体的转子流量计，由于制造厂是在工业标准状态下用水标定的，如果实际测量时被测介质不是水，则由于密度的不同必须对流量刻度进行修正。如果被测介质的粘度与水的粘度相差不大（不超过0.03帕斯卡秒），可近似认为是常数，已知刻度流量Q0，要计算实际流体的流量，可用下式进行修正：,r转子的密度； 被测流体的密度 w工业标准状态下水的密度 KQ为体积流量密度修正系数。,转子流量计（续）,1液体流量的修正 测量液体的
10、转子流量计，由于制造厂是在工业标准状态下用水标定的，如果实际测量时被测介质不是水，则由于密度的不同必须对流量刻度进行修正。如果被测介质的粘度与水的粘度相差不大（不超过0.03帕斯卡秒），可近似认为是常数，已知刻度流量Q0，要计算实际流体的流量，可用下式进行修正：,r转子的密度； 被测流体的密度 w工业标准状态下水的密度；KQ-体积流量密度修正系数,转子流量计（续）,2气体流量的修正 对于气体流量的修正，除了被测介质的密度不同之外，被测介质的工作压力和温度的影响也较显著，因此对密度、工作压力和温度均需进行修正。 测量气体的转子流量计，制造厂是在工业标准状态下用空气标定的，对于非空气介质在不同的工
11、作状态下测量时，需进行修正。,转子流量计（续）,2气体流量的修正 当已知仪表显示刻度Q0，要计算实际流体在工业标准状态下的流量时，可按下式修正。 式中：Q1被测介质在工业标准状态下（20，0.10133Mpa）的体积流量， m3/h；（标准立方米每小时） 1被测介质在工业标准状态下的密度，Kg/m3； 0空气在工业标准状态下的密度（1.2046Kg/m3）； P1被测介质的绝对压力，MPa（兆帕）； P0工业标准状态下的绝对压力（0.10133Mpa）； T0工业标准状态时的绝对温度（293K）； T1被测介质的绝对温度，K（开尔文）； Q0用空气标定的刻度流量（m3/h）； K密度修正系数；
12、 KP压力修正系数； KT温度修正系数；,转子流量计（续）,需要说明的是，由式 计算得到的Q1是被测介质在工业标准状态（20，0.10133Mpa）下的体积流量，而不是被测介质在实际工作状态下的体积流量。这是由于气体计量时，一般采用标准立方米计量，而不用实际工作状态下的体积流量来计量。 同理，在订购仪表，选择流量计量程时，应将被测流体在工作状态下的流量值换算为标准状态下标定所用流体的流量值，以便选择合理的仪表上限值。 例题：,转子流量计（续）,LZ系列金属管浮子流量计（又称金属转子流量计），具有结构简单、工作可靠、适用范围广、精度较高、安装方便等特点。该系列流量计与玻璃转子流量计比较，具有耐高
13、压、高温、安全感强、读数简明等特点。,转子流量计（续）,玻璃转子流量计主要用于化工、石油、轻工、医药等各个部门中，用来测量单相非脉动（液体或气体）流体的流量。 主要特点：压力损失小，性能可靠结构简单，安装使用方便价格便宜。,一、井下流量计 井下流量计可用来准确地测量出油不同层段的产量、水井不同层段的注水量，对于摸清井下状况，指导油田开发、生产，具有十分重要的意义。一般地，用于测量注水井注水流量的井下流量计，在油田习惯称为井下流量计；用于测量油井产液量的井下流量计称作井下产量计。 1 、浮子式井下流量计 浮子式井下流量计是从转子式流量计演化而来的。其区别是锥形管上细下粗，与转子流量计相反。并且，
14、作为节流元件的转子不再是自由的了，而是与弹簧连结，称之为浮子。这种流量计便称为浮子式井下流量计。 全国各油田使用的浮子式井下流量计型号很多，如庆106型、庆104型、胜108型、辽76型、江101型、江102型和新疆双弹簧型等。它们适用的测量条件、测量环境有所不同，其结构各有差异，但其测量原理基本相同。,附：井下流（产）量计,（1）、浮子式井下流量计的工作原理 如图所示： 当注入地层的注水从进液管往下进入流量计、通过流量计锥管时，冲击锥管里的浮子。使浮子带动记录笔向下移动，同时拉伸吊装弹簧。这样，流体对浮子的向下作用力使浮子下移，而吊装弹簧被拉伸时又产生向上的反作用力。当流体作用力与弹簧反力相
15、平衡时，浮子及记录笔就相对稳定于某一位置。由于钟机带动记录筒及记录纸不停地匀速转动，因而，记录笔就可在记录纸上画出一定高度的台阶状曲线。曲线的高度表示流量的大小。,浮子式井下流量计（续）,2庆106型浮子式井下流量计，与偏心配水管柱配套，对注水井进行分层注水流量测量，流量计在配水器上的定位与密封，由与配水器配套的测试密封段来完成，不属于流量计的固定组成部分庆106型浮子式井下流量计由绳帽、钟机系统、记录装置、测量部分四部分组成如图所示绳帽用来连结钢丝，吊挂流量计，钟机带动记录筒匀角速旋转记录装置由记录筒、记录笔导向管和记录笔等组成记录笔导向管装在记录筒内，下端固定在进液管上，一侧开有供记录笔上
16、下移动的竖孔，记录笔通过竖孔伸出导向臂，压在记录筒内壁的记录纸上测量部分由弹簧、锥管、浮子、记录笔杆等组成。测量时，浮子带动记录笔沿竖孔向下运动，记录筒匀角速旋转，记录笔即可在记录纸上画出 流量随时间变化的关系曲线,浮子式井下流量计（续）,3、注水井分层注水测量 注水井注水层的选择和各层注水流量的控制由分层配水管柱完成，井下流量计的分层注水流量测量也在配水管柱内进行。分层配水管柱由油管连结各层封隔器、配水器组成。 下面对偏心配水管柱的分层注水流量测量原理作以下简要介绍。 偏心配水管柱由油管、封隔器、偏心配水器、撞击筒、底部凡尔组成，如图所示。,浮子式井下流量计（续）,在进行分层注水流量测量时，浮子式井下流量计下接一个专用测试密封段，一起下入偏心配水器中，靠测试密封段将流量计定位于配水器上，并将流量
