智能气体腰轮（罗茨）流量计
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智能气体腰轮流量计是集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力自动 补偿的新一代流量计. |
一、概述
智能气体腰轮流量计是集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力自动 补偿的新一代流量计，气体是一种可压缩流体，其体积值与温度和压力密切相关，为了贸易 双方统一标准，必需将实际体积转换成基准条件下的标准体积 （101.325 kPa 20 ℃）。为了 实现这一目的，智能气体腰轮流量计，能对气体的体积进行精确修正。是石油、化工、电力、 冶金等行业用于气体计量的理想仪表。
产品的主要特点：
l 集高精度、温度、压力、流量传感器和智能体积修正于一体，可检测被测气体的温度、压力和流量 ， 并进行流量自动跟踪补偿和压缩因子修正运算。
l 采用先进的微机技术与高性能的集成芯片，整机功能强大，性能优越。
l 电路采用表面安装工艺，结构紧凑、抗干扰能力强、可靠性高。
l 压力传感器、温度传感器、流量传感器全部内置，使结构更加紧凑。
l 采用先进的微功耗高新技术，整机功耗低，即能凭内置电池长期供电运行，又可由外电源供电运行 。
l 按流量频率信号，可将仪表系数分段自动进行线性修正，从而提高了仪表的使用精度 。
l 具有故障自诊断和报警功能，可靠度高，采用 LCD 显示，清晰直观，读数方便。
l 流量计带有脉冲信号输出，也可根据用户需要输出 4 ～20mA 标准模拟信号。
l 仪表自带实时数据库，通过 RS -485 通讯接口和本厂的专用 MODEM 配套，可组成电话抄表网络，便于 数据的集中采集和实时管理。
l 采用先进的微功耗技术，整机功耗低，使用内置电池可运行五年以上。
l 就地显示流量值，并带多种信号输出功能可满足不同现场及系统的需求。
l 采用 E2PROM 数据存储芯片，保存用户参数、厂家参数及一定的历史记录。
l 采用高对比度的三行液晶显示器，可显示日期、标准累积流量、标准瞬时流量、介质温度、压力值和 电池电压。
l 具有实时数据存储功能，可防止更换电池或突然断电时数据丢失，在停电状态下，内部参数可永久性 保存。
二、 结构与工作原理
2.1 流量计由 5 个部分组成（见图 1）
1、智能流量积算仪 2、流量传感器 3、压力传感器 4、温度传感器 5、气体腰轮流量计
图 1 流量计结构原理图
2.2 智能气体腰轮流量计的工作原理（见图 2 ）
智能气体腰轮流量计，主要由壳体、共轭转子和智能流量积算仪等部件构成。装于计量室内的一对共
轭转子在流通气体的出入口压差（ P 入＞P 出）作用下，通过精密加工的调校齿轮使转子保持正确的相对位 置。转子间、转子与壳体、转子与墙板间保持最佳工作间隙，实现了连续的无接触密封。转子每转动一周， 则输出四倍计量室有效容积的气体，转子的转数通过磁性密封联轴装置及减速机构 ，传递到智能流量积算 仪，从而显示输出气体的累计体积量。其计量过程和工作原理如图 2 所示（图中仅表示了四分之一周期）。
图2气体腰轮流量计工作原理
三、主要技术参数与功能
3.1 流量计规格、基本参数和性能指标（见表 1）
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型规格号 |
公称通径
DN（mm ） |
流量上限
m 3/h |
始动流量
m 3/h |
QMAX时压力损失pa |
公称压力MPa |
精确度% |
范围度 |
材质 |
|
JLQ-20 |
25 |
20 |
0.06 |
100 |
1.0 |
1.0
1.5 |
20:1 |
铝合金 |
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JLQ-30 |
40 |
30 |
0.06 |
100 |
30 :1 |
|
JLQ-40 |
40 |
40 |
0.06 |
1 40 |
40:1 |
|
JLQ-60 |
50 |
6 0 |
0.07 |
100 |
60 :1 |
|
JLQ-85 |
50 |
85 |
0.07 |
1 40 |
70 :1 |
|
JLQ-100 |
80 |
100 |
0.07 |
1 10 |
70 :1 |
|
JLQ-140 |
80 |
1 4 0 |
0.07 |
150 |
120:1 |
|
JLQ-200 |
80 |
200 |
0.1 |
180 |
100:1 |
|
JLQ-250 |
100 |
2 5 0 |
0.12 |
180 |
110:1 |
|
JLQ-300 |
100 |
300 |
0.15 |
130 |
110 :1 |
|
JLQ-450 |
100 |
450 |
0.15 |
200 |
11 0 :1 |
|
JLQ-650 |
150 |
650 |
0.6 |
35 0 |
80 :1 |
铝 |
|
JLQ-1000 |
150 |
1000 |
1 |
450 |
80:1 |
铝 |
|
JLQ-1600 |
200 |
1600 |
1.2 |
50 0 |
80 :1 |
铝 |
※公称压力大于1.0Mpa的需定做，材质一般为碳钢或不锈钢。
3.2 标准状态条件：P=101.325 kPa T= 293.15K
3.3 使用条件：a. 环境温度：－25 ℃～+80℃ b. 介质温度：－20 ℃～+60℃
c. 相对湿度：5% ～95% d. 大气压力：86KPa～106Kpa
3.4 电气性能指标：
3.4.1 工作电源：
a. 内电源：1 节 3VDC 锂电池，电池电压在 2.0V～3.0V 时均可正常工作。
当电压低于 2.5V 时，应更换电池。
b. 外电源：±24VDC±15%，纹波≤±5% ，适用于 4～20mA 输出，脉冲输出，RS-485 等。
3.4.2 整机功耗：外电源，≤1W 。
内电源，平均功耗≤1 mW ，可连续工作五年以上。
3.4.3 工况脉冲输出方式
a. 工况脉冲信号, 直接将流量传感器检测的工况脉冲信号经光耦隔离放大输出，高电平 ≥20V，低
电平 ≦ 1V 。该脉冲主要用于对仪表的标定。
b. 与标准体积流量成正比的频率信号，经光耦隔离放大输出，高电平 ≥20V，低电平 ≤ 1V 。
c. 定标脉冲信号，输出幅度 0 ～3V ，输出脉冲宽度 500ms。该脉冲主要用于城市燃气计量的 IC 卡
控制装置或其它设备。该信号 1m 3 输出 1 个脉冲。
3.4.4（4～20 ）mA 标准模拟电流输出功能
与标准体积流量成正比，4mA 对应 0 m 3/h ，20mA 对应最大标准体积流量（该值可设定）。
3.4.5 RS485 通信（采用光电隔离 RS485 通信模块）
本积算仪通过内装的 RS485 标准接口能与个人计算机和 PLC 等主机连接，进行串行通信。可显示介 质压力、温度、瞬时流量、累计标准流量、电池电压。
四、选型与安装
.1 流量计选型 在介质压力较高场所，为了提高计量的准确性，需要智能气体腰轮流量计将工况流量转换为标况流量 。
标准状态（一个标准大气压，摄氏 20 ℃）下的体积流量，可按下式进行换算：
Q标= × ×Q
其中：Q标 -- 标准状态下的体积流量（Nm ³ /h ）
Q工 -- 当时实际工作状况下的体积流量（m ³/h ）
P -- 当时管道中气体的实际绝对压力，若计量过程中压力有波动，则为管道中气体实际平均 绝对压力（Pa ）
P= P工 +B
P工 -- 当时压力计读出的气体平均表压（Pa ）
B -- 当时当地的大气压力（Pa ）
T -- 当时管道中气体的实际绝对温度（ K ）若计量过程中温度有波动，则为管道中气体实际
平均绝对压力
T=t+273.15K
t -- 当时温度计读出的气体平均摄氏温度（℃）
4.2 选型实例：
已知某一供气管线实际工作压力为 0.5MPa～0.6MPa（表压），介质温度范围为-10℃～+40℃，供气峰 值量为 400～500Nm 3/h 。当地大气压为 101.3kPa，要求确定流量计的口径。
分析：由于前面表 1 中给出的流量范围为实际工作状态下的流量范围 ，因此需先将标况流量换算成工 况流量，再选择合适的口径。
计算：当介质压力最低、温度最高时（估算选型可不考虑天然气压缩因子的影响 ），此时当处于供气 峰期时具有最大体积流量，所以有：
|
Q |
= Q ⋅ |
P0 |
⋅ |
T |
= 9500× |
|
101.325 |
× |
273. 15 + 40 |
= 933. 7 m 3 / h |
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101. 3 + 1000 |
|
|
|
max |
0 |
P T |
293. 15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
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同理，当介质压力最高、温度最低时，此时当处于供气谷期时具有最小体积流量，所以有：
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Q min |
= 4000× |
101.325 |
× |
273.15 + ( − 10) |
= 227.2 m 3 / h |
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101.3 + 1500 |
293.15 |
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即工作状态下介质的流量范围为 227.2～933.7m3/h 。由表 1 查得，需选取 JLQ-1000 流量计。
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