新型双腰轮气体罗茨流量计旁通装置的研究与应用

为了更好地为用户解决因上游流量计卡死，影响下游燃气设备正常使用的问题，一种双腰轮气体罗茨流量计的旁通装置被研发出来。 该装置可预先内置或根据用户要求设定压力值，通过调整皮膜组件中联动轴的弹簧预紧力，准确、快速地开启阀瓣，实现旁通的功能。 试验样机已通过性能测试，结果符合预期要求。

０ 引言

气体罗茨流量计是一种精确测量气体流量的容积式流量计量仪表，该类流量计在正常使用过程中，依靠入口与出口产生的压差来驱动罗茨轮的旋转。介绍了罗茨气体流量计的优势和特征，对影响罗茨气体流量计计量准确性的原因进行了分析，认为计量室和转子的加工精度是影响计量准确性的重要原因。 内部转子经精密加工和平衡测试后，在工作间实现无接触旋转，从而确保流量计准确度高、 范围度宽、 重复性好。认为稳定性是衡量计量性能重要指标之一。 但因流量计受计量室加工精度、现场安装和流量计在使用过程中产生的脉动流等条件的影响，流量计出现故障频率高和影响流量计下游燃气设备正常使用的现象经常发生。 为了更好地为用户解决因上游流量计卡死，影响下游燃气设备正常使用的现象，我们通过数据收集、分析流量计使用的介质环境，着手研究一种带有旁通装置的双腰轮气体罗茨流量计。

１ 过程研究

在研发过程中，为更好地为用户解决天然气管道中存在的脉动流现象，将常规气体罗茨流量计的壳体设置为两个计量腔体（ 图１），两个计量腔体内分别设有一组腰轮， 两组腰轮相错 ４５°。 相差为１８０°的正弦波的相互叠加作用，很好地消除管道中的脉动作用，延长了流量计使用寿命，降低了工作噪声，同时还大大提高了流量计的测量精度。 为此，一种新型的双腰轮气体罗茨流量计得到了很好的推广应用。

气体罗茨流量计在正常使用的过程中压力损失小，但当流量计安装不当（ 主要为扭曲变形） 或由于管道内杂物卡死时，气体不能顺畅地经排气端排出（ 气体逐渐凝聚在流量计的进气端），致使气体罗茨流量计进、出口端之间的压差增大，如不及时处理，会影响流量计下游燃气设备的正常供气，并且因流量计进口端压力值骤增，影响流量计承压元件的承压能力。 为了解决流量计在使用过程中因安装不当或由于管道内杂物卡死，导致影响流量计下游燃气设备的正常使用，我们设计出一种带有旁通结构的双腰轮气体罗茨流量计（图２）。

这种带有旁通结构的双腰轮气体罗茨流量计不借助任何外来输送管道，直接在流量计壳体上设有可供气体通过的流通通道，实现在流量计内部把燃气由进气端输送到排气端。 利用旁通装置的核心部件之一———皮膜组件（ 图３），可根据用户要求或预先设定的压力值，通过调整皮膜组件中联动轴的弹簧松紧度，能准确、快速地执行阀瓣开启，实现旁通的功能。 旁通装置中设有信号触发机构（ 图４），当皮膜组件克服了预先设定的预紧力时（压力值转化为设定的预紧力），皮膜组件中的联动轴将推动阀瓣的开启，联动信号触发机构，导致信号触发机构内部随之发生反应，同时向远程控制端发射信号，提醒操作人员该流量计发生故障，及时通知燃气公司对流量计进行维护 。 皮膜组件与导管之间设置了三通阀（ 图５），过多聚集的气体可通过三通阀排出，避免流量计损坏。

２ 结果与特点

根据设计生产出三套样机，分别对各套样机进行试验，预先设定的压力值为２０ｋＰａ，通过调整皮膜组件中联动轴样机的弹簧预紧力，分别加试压力值为１０，１９.８，１９.９，２０，２０.２ｋＰａ，发现阀瓣均在加试压力值为２０ｋＰａ 时才开始开启。 不到２０ｋＰａ 即使是１９.９ｋＰａ阀瓣仍处于闭合状态。 实验结果如表１ 所示。

在对双腰轮气体罗茨流量计加装旁通装置，当流量计发生故障时，通过开启的旁通装置，气体直接流过流量计排气端，短时间内保证下游燃气设备的供气，同时通过信号触发机构发出报警信息告知相关操作人员，为操作人员到现场维护提供了时间。 该装置报警准确，稳定性好，并且这种新型的双腰轮气体罗茨流量计旁通装置还有结构紧凑、安装、操作方便等特点。

一种新型的双腰轮气体罗茨流量计旁通装置，集普通气体罗茨流量计、双腰轮结构、旁通结构为一体，产品具有普通气体罗茨流量计计量准确度高、范围度宽、重复性好等特点，又具有双腰轮结构抗脉动性能好的特点，同时具有旁通装置的功能。适用于用气波动范围大、脉动流干扰和不允许下游燃气设备中途停止供气的场合，而这种情况往往发生在中、高压气体管道中。

３ 结论

本文通过集普通气体罗茨流量计、双腰轮结构和旁通结构为一体，开发出一种新型的双腰轮气体罗茨流量计旁通装置。 实验表明：该装置报警准确（设定的压力值与实际报警时的压力值控制在 １％

以内），稳定性好。 对提升流量计的应用场合有积极作用，为流量计进入中、高压领域提供了广阔的市场前景。