0 引言
传统的容积式流量计种类很多，如腰轮、椭圆齿轮、圆盘、旋转活塞、伺服、转筒、湿式及硬刮板流量计等，虽具有安装方便、量程比宽、测量精度高等特点。但是它们有一个共同的弱点，那就是对被测介质的清洁度要求严格，介质流经流量计时固体颗粒不得大于各“计量室”与转子之间所存在的zui小间隙，否则由于固体颗粒的影响，会造成流量计卡死，或者因磨损而早期失效。为了适应生产中对各种介质流量的测量，要求在流量计的上游侧安装过滤器，过滤网的目数必须根据流经的介质及流量合理选择。但在流体含杂质量较高的场合，因过滤器不间断地工作极易堵塞，需要进行频繁的清洗，造成管线无法正常输液。也使流量计无法计量。例如未经处理的井口原油，上述流量计是根本无法使用的。
弹性刮板流量计，是在硬刮板流量计的基础上结合实际应用开发出来的一种容积式流量计。它的设计结构新颖*，其结构类似于硬刮板流量计（刮板流量计也有人称之滑板流量计）。弹性刮板流量计中的刮板具有很大的回弹余地，其特点是作为计量部件的转子和刮板与计量腔为弹性接触，这样使流体介质中含杂量很高并有一定固体颗粒限度的的场合，也可以使用，不会发生严重磨损甚至卡死损坏等现象；由于其刮板具有很大回弹余地，克服了硬刮板流量计许多不便计量的缺点和困难。
1 弹性刮板流量计的原理与结构
1.1 工作原理
弹性刮板流量计工作原理如图1所示。
当被测流体由流量计的入口流入流量计时，在流量计的进口与出口之间产生一压差，该压差推动刮板和转子转动。从图1中可看出，流量计的壳体内腔、转子和一对刮板的外轮廓线所构成的计量室内充满了被测流体，当转子按箭头方向旋转时，3片刮板依次形成计量室，并把计量室里面的流体不断地从入口侧排向出口侧。转子每转一圈，就排出3份固定体积的流体量，因此，只要测得转子的转数，便可获得流经流量计的液体体积量。将转子的旋转运动，由磁钢联接机构传递到齿轮修正机构修正后，将转子旋转数转换成相应的流量值，由计数器累积并指示或经发讯器转变成电信号输出，从而完成计量过程
1.2 结构
弹性刮板流量计的总体结构如图2所示。
它由流量计测量主体、计数显示机构和发讯器三大部件组成。
测量主体的结构主要由壳体、挡块、嵌条、转子、刮板、扭簧、中心轴、上端盖、下端盖和法兰组成。3片刮板等分装在转子上，刮板转动的半径能伸能缩，始终接触壳体内腔壁，在挡块的作用下刮板转动半径缩小。在刮板和转子上采用较特殊的工艺裹敷着一层耐油、耐磨并有弹性的橡胶，其嵌条也用橡胶制成，中心轴的出轴要密封联接。通过上述措施后再加上刮板有扭簧的作用，使得测量主体的计量机构其固定部件与运动部件能够达到软、柔接触。因而既可防止了侧隙、轴隙的泄漏，又可避免含有杂质和固体颗粒的液体引起的卡死、磨损及损坏，从而保证了弹性刮板流量计的计量精度。
计数显示机构由齿轮修正机构、计数器和指针指示器组成。齿轮修正机构主要作用是进行器差修正，从而使仪表的读数与实际值尽量接近，达到应有的计量精度、仪表精度的超差往往是由于零件加工误差和装配不当造成，因此在进入计数器积算之前，必须由修正机构进行修正。齿轮修正机构利用挂轮改变齿轮修正机构的传动比来实现器差修正。计数器用来累积流量值，指示器则用以指示瞬时流量值。
发讯器将流量计输出轴的角位移，转变成与流量相对应的电脉冲信号，远传给各种流量积算仪，以显示流体的累计量和瞬时流量或远传给控制系统。
弹性刮板流量计为了满足不同使用的要求，该流量计分为普通型和耐腐蚀型二种。对于普通型，采用铸钢、不锈钢、铅黄铜和丁腈橡胶来制造接触介质的零部件，它适用于工作温度低于80℃，并对上述材料不起腐蚀作用的介质，如各种油品。对于耐腐蚀型，接触介质的金属零部件，全部采用不锈钢IGr18NDTi制成，橡胶则采用氟橡胶。
1.3 计算公式
弹性刮板流量计的转子回转一周时，由图1可知，刮板在挡块的作用下，其刮动半径由r1变为r2。如前所述转子每转一圈，就排出3份计量室内的流体体积，也就是排出量为r1与r2构成的环形柱体V（忽略刮板厚度）。所以有下列计算式：
V = π（r12 - r22）H （1）
式中：r1为壳体内腔（计量室）半径；r2为挡块内半径；H为计量室高度。
如果流量计在计量流量时，在t时间内旋转了n转，那么，所排出的流体体积qv为
qv = nV （2）
对于具体的某一台流量计而言。由于结构尺寸固定，V为定值。由式（2）可知，只要测出转子的旋转转数n，便可获得流经流量计的液体体积流量qv，而与时间t无关。
2 弹性刮板流量计的误差特性
所谓误差特性，就是指流量计的误差值与流量测量值之间的关系。讨论其误差特性，就是讨论和分析测量误差值随流量测量值的变化而变化的趋势。
2.1 压力损失误差特性
液体由流量计的入口端流入后，受到转子和刮板的阻挡，同时还受到流体流动时由粘滞力引起的阻力及流体本身的流动阻力。这样，在进、出口端必然会产生一定的压力差，通常我们将这个压力差称为流量计的压力损失，用△P来表示。此差压△P作用在刮板上形成一个驱动力矩MQ，它克服阻力矩MZ而使转子旋转。即：
MQ = MZ （3）
阻力矩MZ为机械阻力矩MJ与粘性阻力矩MN之和，即：
MZ = MJ + MN （4）
而MJ = S·△p·R （5）
式中：S为差压有效作用面积；R为差压有效作用半径。
由图1可知，S = （r1 - r2）H （6）
（7）
将式（6）试（7）代入式（5）得：
（8）
由式（3）、式（4）和式（5）可见，当阻力矩MZ增加时，其驱动力矩MQ也随之增加，从而流量计的进、出口端引起的差压△p增加。这种压力损失对流量计的误差特性有较大的影响。图3给出了弹性刮板流量计压力损失和精度曲线。
2.2 机械摩擦阻力误差特性
由式（8）可知，机械摩擦阻力矩MJ与差压△p成正比关系。有时为减小机械摩擦阻力和粘性摩擦阻力，人为地在刮板与计量腔之间及刮板与上、下盖之间留有少许间隙，从而会引入与△p成正比的泄漏流。这种漏流使流量计的误差特性曲线随着流量的减小而迅速下降。当流量增大时，粘性摩擦力矩MN迅速增大，从而差压△p增加，特性曲线随着流量的增大而呈下降状态。图4是不同机械摩擦阻力时，流量计的误差E与体积流量qv曲线和压力损失△p与体积流量qv曲线图。
从以上分析和图4曲线可见，减少弹性刮板流量计运动部件的机械摩擦阻力是至关重要的，对流量计的误差特性有很大的影响。
2.3 流体漏流对误差的影响
弹性刮板流量计虽然通过包裹在刮板和转子上的橡胶及安装在挡块上的橡胶条封住漏流侧隙。但是由于流体的流动将推动运动件动作的原因，要*消除漏流，目前情况下还很难达到。特别是在应用过程中，由于零件的制造和装配误差，以及磨损作用，其侧隙不可能*被封住。因此对于给定的流量计，产生漏流的间隙是一定的。
弹性刮板流量计适合测量粘度较高的流体，当流量计的漏流间隙很小时，可以认为其间隙的漏流为粘性流动，此时漏流量可表示为
（9）
式中：K为系数，常数；η为工作状态下被测流体的动力粘度，k·s/m2。
从式（9）中可知，当流量增大时，流量计进出口之间压力差也增大，因此流量计的漏流量增加为减小漏流量，要求流量计的△p尽量小些为好，如果这种要求得到了满足，就可获得较理想的误差特性。此外过大的△p也可能推开刮板和橡胶条的封隙“舌头”而产生泄流，使流量计的计量误差超出允许值。
从式（9）中还可以看出流体粘度η对漏流量△q的影响具有两重性：一是当流体牯度增大时，流动阻力增大，导致进出口间压力差△p增加使漏流△q增加。二是当流体粘度增大时，漏流量△q减少，式（9）也很明显地反映了这一点。该两重性是相互逆向的，所以总的来说，粘度对误差特性影响较小。
3 应用注意事项
弹性刮板流量计与其它流量计一样，必须使用得当，方可保证其测量精度和使用寿命。
①被测液体应充满流量计内腔及前后连接管道，为消除被测液体中所含的气体，必要时在流量计的上游安装气体分离器。
②被测液体的流量范围、工作压力、介质粘度、工作温度等物理参数应符台流量计使用说明书的要求。
③虽然流量计可用来计量含固体颗粒的流体，但当固体颗粒过大时，将使流量计卡死、磨损，严重的将使流量计损坏，缩短了流量计的使用寿命。特别是较长的纤维状杂质进入流量计后，将会缠绕在转子或转轴上，将严重影响流量计的检测精度，甚至损坏机械部件。故用于此类介质时，必须防止脏物进入流量计，必要时在流量计上游安装过滤器，并且定期清洗。
④流量计应安装在灰尘少，无强烈振动和距热源较远的地方，普通型流量计安装时，周围环境要无腐蚀性气体。
⑤安装处的环境温度一般在-10~+50℃。
⑥流量计安装在与其具有相同标称内径的管道上，内径的偏差应不超过流量计通径的2%。管道与流量计连接时，应不使密封件突入流体内。接合部位无漏液现象。
⑦要注意流量计壳体的箭头方向与液体流动方向一致。
⑧由流量计的结构所知，其转子只能单向旋转，当它反向逆转时，挡块如同一个棘爪顶在刮板上，至使转子无法转动，这样管道内的介质压力全部作用在刮板上，势必造成由不锈钢片制成的刮板和转子的损坏。故弹性刮板流量计在使用过程中决不允许有倒流现象发生。凡流量计使用在可能发生倒流的场合，都必须在流量计的下游侧安装单向阀，以保证其正常使用。
⑨流量计进、出口轴线与相连管道轴线应同轴，无偏斜。
⑩在装配时，有时为了使流量计转子转动较为灵活，有意减小使刮板复位的弹簧复位扭矩。这样虽然能改善小流量的特性曲线，但在大流量时。刮板刮过挡块时将无法迅速复位或在挡块上产生弹跳，严重影响其检测精度，甚至使流量计误差超出允许值。故刮板复位弹簧和复位扭矩不要随意调整。
⑾安装前管道要清洗干净，为便于检修，应装有旁路管线，流量计前后应装阀门。
⑿新安装的流量计在开始应用时，为防止原来管道内的焊接屑和土砂流过流量计，应先用一根法兰短管代替流量计，待液体流过一段时间后，确认杂质已排除，再换上流量计。如果设有旁通管道，则让带杂质的流体先从旁通管道通过。
⒀需安过滤器的场合，为了避免清洗时流量计中断工作，在应用过程中在流量计前并联安装2只过滤器。为了了解过滤器的堵塞情况便于清洗，在过滤器的前后方各装一适应管道压力的压力表。
⒁当流体开始通过流量计时，出口侧的阀门应处于关闭状态，先使流体充满管道和流量计，然后再缓慢开启出口侧阀门，确认运行正常时，再逐渐增大到所需要的流量。
⒂在流量计应用过程中，要经常进行检查，看其运行是否正常。要注意磨损、腐蚀和固体物的粘着等，发现异常要及时停运进行维护修理。流量计要定期进行标定，以保证使用过程中的精度。
4 结束语
弹性刮板流量计测量液体体积流量时，测量精度高、压力损失小、性能稳定可靠，并且安装维护方便、使用寿命长、适宜于测量介质为原油及各种石油制品。当配以电脉冲转换器和流量积算仪时可以进行远距离流量积算，积算仪可以输出0~l0mA或4~20mA标准电流信号，以与其它记录仪、调节仪以及计算机配套使用。掌握好它的工作原理、结构和使用方法以及注意事项，就能够充分发挥弹性刮板流量计的功能和作用，让越来越多的用户认可。
留言