旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計工作原理及安裝方法

農(nóng)業(yè)的規(guī)?；s化生產(chǎn)方式，已經(jīng)被確認(rèn)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的大幅度提高。而農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)今已成為了集約化生產(chǎn)方式的主要生產(chǎn)力。如何加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)機(jī)械的科學(xué)管理，也同時成為了提高生產(chǎn)效率，增加農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段了。

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的高速發(fā)展和普及，農(nóng)機(jī)油耗測試是農(nóng)機(jī)研制企業(yè)開展節(jié)能工作及能量平衡工作、進(jìn)行農(nóng)機(jī)技術(shù)改造和改進(jìn)設(shè)計中必不可缺少的一項基礎(chǔ)研究。

然而，除少數(shù)大型農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)研究單位有精度較高、設(shè)備齊全的油耗測試手段和設(shè)備外，絕大多數(shù)企業(yè)采用天平砝碼稱重法進(jìn)行油耗測試。該方法操作復(fù)雜，容易加量過多，測量精度不高，并易受到環(huán)境濕度、柴油易揮發(fā)等因素的干擾從而產(chǎn)生較大的測量誤差。

也有部分企業(yè)采用液體渦輪流量計采集油耗。該方法成本較低，安裝方便，但由于渦輪流量計的口徑普遍較小，柴油含雜質(zhì)過多，在工作中常發(fā)生流量計內(nèi)部油道被雜質(zhì)堵塞的現(xiàn)象，故障率較高。針對上述問題，在研究容積式流量計的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，提出一種選用旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計安裝在農(nóng)機(jī)油路上的方法來測量農(nóng)機(jī)的油耗，并搭建實驗平臺測試和分析該款流量計的檢測精度及可靠性。

容積式流量計結(jié)構(gòu)及分類

容積式流量計又稱為定排量流量計 （ positive displacementflowmeter ）。它主要由計量本體和測量部分組成，計量本體由殼體、活動體 （轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)子 ） 組成。其中，核心部件是活動體，它是測量過程中的運動部件?；顒芋w和殼體構(gòu)成的每個測量腔就是一個標(biāo)準(zhǔn)容積單元，用來測量被測流體的體積，測量部分實際上是一個轉(zhuǎn)速或計數(shù)傳感器，螺桿流量計上的其中一只螺桿伸出的小齒輪上嵌有磁材料，螺桿轉(zhuǎn)動時傳感器可以通過磁效應(yīng)識別螺桿的轉(zhuǎn)速，并轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號或電流信號，方便測量人員使用二次儀表顯示油耗數(shù)值或被計算機(jī)采集信號并進(jìn)行進(jìn)一步的分析和應(yīng)用。

容積式流量計種類繁多，可以根據(jù)不同的原則來分類，通常按照測量元件的結(jié)構(gòu)分為轉(zhuǎn)子式、刮板式、旋轉(zhuǎn)活塞式、往復(fù)活塞式及膜片式等，基于旋轉(zhuǎn)活塞流量計具有工作可靠、測量精度高、壓力損失小的特點，且當(dāng)介質(zhì)黏度大于 50 cp 時，黏度的變化對精度無影響，特別適用于不含固體顆粒介質(zhì)的液體的瞬時流量和累計流量的測量。因此，本文采用由上海康匯公司制作的流量計傳感器油耗采集設(shè)備做油耗測量實驗，主要由 2 個旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量傳感器和一個顯示屏組成。

旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計工作原理及安裝方法

流量計工作原理

如圖 1 （ a ） 所示，被測液體從進(jìn)口端進(jìn)入流量傳感器內(nèi)腔，在進(jìn)、出口端形成壓差，迫使活塞按圖中箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)。隨著液體的繼續(xù)流入，活塞轉(zhuǎn)到如圖 1 （ b ） 所示位置，形成封閉的新月形截面的容腔 V1。在差壓的作用下，活塞繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，之前才形成的封閉的新月形截面 V1 與出口端連通而開始排液，如圖 1 （ c ） 所示位置。當(dāng)活塞旋轉(zhuǎn)到如圖 1 （ d ）所示的位置時，又形成另一封閉的新月形截面容腔 V2，再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，則容腔 V2 與出口端連通而開始排液，然后轉(zhuǎn)子又回復(fù)到如圖 1 （ a ） 所示的位置。這樣，活塞每旋轉(zhuǎn)一周，從進(jìn)、出口端流過的液體等于容積 V1 和 V2 的總和。

圖1 流量計內(nèi)部工作示意圖

正常工作下，流量計內(nèi)部相當(dāng)于一個按鍵開關(guān)的作用，在有液體流入的過程中反復(fù)關(guān)斷吸合，在輸出端口形成連續(xù)的脈沖信號，通過檢測該口的電平變化并對其計數(shù)，可知一定時間內(nèi)輸出的脈沖數(shù)，根據(jù)公式（ 1 ） 可流過某一流量傳感器的液體體積：

V ＝n*K （ 1 ）

公式（ 1 ） 中，n 為某一時間段內(nèi)從流量傳感器采集到的脈沖數(shù)，K 為傳感器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周所排出的流體體積。

流量計安裝方式

柴油發(fā)動機(jī)的燃油消耗量的計量采用差分測量法。由于柴油發(fā)動機(jī)有進(jìn)油管和回油端，柴油發(fā)動機(jī)工作時，柴油從油箱被吸入進(jìn)油管，經(jīng)過油水分離器過濾后，進(jìn)入供油泵然后從供油泵壓出，經(jīng)過精濾過濾后進(jìn)入噴油嘴噴射，沒有噴

射的柴油經(jīng)過回油管回到油箱。柴油發(fā)動機(jī)的油耗計量是進(jìn)油管流過的燃料體積與回油管流過的燃油體積的差值，因此需要在進(jìn)油管和回油管上各安裝一個流量傳感器 （ 如圖 2 所示 ）。有部分農(nóng)機(jī)的柴油發(fā)動機(jī)并無回油端或回油量極少，則可不接回油傳感器。

圖2 流量計傳感器安裝示意圖