容積式流量計，其主要包括橢圓齒輪流量計、腰輪流量計等產品，今天將從其工作原理、結構組成、優缺點及安裝注意事項等六大方面為您詳細介紹容積式流量計的一些知識。

容積式流量計又稱排量流量計（positive displacement flowmeter），簡稱PD流量計或PDF，在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分，根據計量室逐次、重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流量體積總量。PD流量計一般不具有時間基準，為得到瞬時流量值需要另外附加測量時間的裝置。定排量測量方法可追溯到18世紀，20世紀30年代進入普遍商業應用。

一、原理

PDF從原理上講是一臺從流體中吸收少量能量的水力發動機，這個能量用來克服流量檢測元件和附件轉動的摩擦力，同時在儀表流入與流出兩端形成壓力降。
典型的PDF（橢圓齒輪流量計）的工作原理如圖1所示。兩個橢圓齒輪具有相互滾動進行接觸旋轉的特殊形狀。P1和p2分別表示入口壓力和出口壓力，顯然p1>p2，圖1（a）下方齒輪在兩側壓力差的作用下，產生逆時針方向旋轉，為主動輪；上方齒輪因兩側壓力相等，不產生旋轉力矩，是從動輪，由下方齒輪帶動，順時針方向旋轉。在圖1(b)位置時，兩個齒輪均在差壓作用下產生旋轉力矩，繼續旋轉。選裝到圖1(c)位置時，上方齒輪變為主動輪，下方齒輪則成為從動輪，繼續旋轉到與圖1(a)相同位置，完成一個循環。一次循環動作排出四個由齒輪與殼壁間圍成的新月形空腔的流體體積，該體積稱作流量計的"循環體積"。


設流量計"循環體積"為υ，一定時間內齒輪轉動次數為N，則在該時間內流過流量計的流體體積為V，
則 V＝Nυ （1）
橢圓齒輪的轉動通過磁性密封聯軸器及傳動減速機構傳遞給計數器直接指示出流經流量計的總量。若附加發信裝置后，再配以電顯示儀表可實現遠傳只是瞬時流量或累積流量。
雖然有許多分割方法形成各種形式的PDF，但大部分都有相似的基本特征。PDF產生誤差的主要原因是分割單個流體體積的活動測量件和靜止測量室之間的縫隙泄漏量所形成。產生泄漏的原因之一是為克服活動件摩阻力；之二是受儀表水力學阻力形成壓力降的作用。

二、結構

PDF品種繁多，結構形式亦多種多樣，但其主要部件組成大同小異，現舉腰輪流量計作為范例說明。
腰輪流量計的構造框圖如圖2所示。流量由測量部和積算部兩大部分組成，必要時可附加自動溫度補償器、自動壓力補償器、發信器和高溫延伸（散熱）件等。
1） 計量室 腰輪流量計由一對腰輪和殼體構成，兩腰輪是有互為共軛曲線的轉子，即羅茨（Roots）輪，與腰輪同軸裝有驅動齒輪，被測流量推動轉子旋轉，轉子間由驅動齒輪相互驅動。腰輪、計量室殼體一般由鑄鐵、鑄鋼或不銹鋼制成，要根據流體腐蝕性及其工作壓力、溫度選用。計量室也有單獨制成，與儀表外殼分離，這樣計量室就不承受靜壓，沒有靜壓引起變形的附加誤差。

2） 傳動機構 傳動機構包括磁性聯軸器（或機械密封裝置）和減速變速機構。變速調整機構由"齒輪對"組合而成。
3） 積算器和指示表頭 類型較多，有指針式指示和數字式指示；有不帶復位計數器和帶復位計數器；也由帶瞬時流量指示，帶打印機，帶設定部，等等。
4） 自動溫度補償器 對被測介質溫度變化影響進行連續自動補償，有機械式、也有電氣電子式。
5） 自動壓力補償器 對被測介質靜壓變化影響作自動修正。
6） 發信器 發信器有多種形式，有接觸式和非接觸式。

三、優點

PDF計量精度高，基本誤差一般為±0.5％R，特殊的可達±0.2％R或更高。通常在昂貴介質或需要精確計量的場合使用。
PDF在旋轉流和管道阻流件流速場畸變時對計量精確度沒有影響，沒有前置直管段要求。這一點在現場使用中有重要的意義。
PDF可用于高粘度流體的測量。范圍度寬，一般為10：1到5：1，特殊的可達30：1或更大。
PDF是直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得累計總量，清晰明了，操作簡便。
在以體積流量計組合的間接法質量流量測量中，PDF與速度式等推導體積流量計相比，所的體積是直接幾何量，體積量的影響因素要單純些。在不適合采取密度計測量的高壓天然氣測量中，不易處理的氣體壓縮系數，用PDF可間接求得。

四、缺點

PDF結構復雜，體積大，笨重，尤其較大口徑PDF體積龐大，故一般只適用于中小口徑。與其他幾類通用流量計（如差壓式、浮子式、電磁式）相比，PDF的被測介質種類、介質工況（溫度、壓力）、口徑局限性較大，適應范圍窄。
由于高溫下零件熱膨脹、變形，低溫下材質變脆等問題，PDF一般不適用于高低溫場合。目前可使用溫度范圍大致在-30～+160℃，壓力最高為10MPa。
大部分PDF儀表只適用潔凈單相流體，含有顆粒、臟污物時上游需裝過濾器，既增加壓損，又增加維護工作；如測量含有氣體的液體必須裝設氣體分離器。
PDF安全性差，如檢測活動件卡死，流體就無法通過，斷流管系就不能應用。但有些結構設計（如Instromet公司腰輪流量計）在殼體內置一旁路，當檢測活動元件卡死，流體可從旁路通過。
部分形式PDF儀表（如橢圓齒輪式、腰輪式、旋轉活塞式等）在測量過程中會給流動帶來脈動，較大口徑儀表還會產生噪聲，甚至是管道產生振動。

五、分類

PDF品種繁多，可按不同原則分類。按測量元件結構分類有如下型式：
1） 轉子式
2） 刮板式
3） 旋轉活塞式
4） 膜式等

1－液體入口；2－隔板；3－液體出口；4－活塞軸；5－計量室軸；6－計量室；7－旋轉活塞
（4）膜式
與上述濕式氣表相對應，膜式儀表又稱干式儀表；又因廣泛應用于家庭煤氣（燃氣）耗量計量，故習慣又稱家用煤氣表，但實際上系列中大規格儀表用于廠礦及工業生產流程。
工作原理如圖4所示，有皿形隔膜形成的能自由伸縮的計量室1、2、3、4及與之聯動的滑閥組成的流量測量件，在薄膜伸縮及滑閥的作用下，連續將氣體從入口送至出口，測出這種動作的循環次數，即可獲得所通過的體積。按照OIML國際建議No.31《膜式氣體流量計》有14檔規格，流量范圍0.016-1000m3/h，范圍度很寬達100：1，中等測量精度，為±（2～3）％R。

六、安裝注意事項

6.1 安裝場所
流量計安裝應選擇合適的場所，需注意以下各點。
1) 周圍溫度和濕度應符合制造廠規定，一般溫度為-10(-15)～40（50）℃，濕度為10%～90%。
2) 日光直射在夏季會使溫度升高，接近輻射熱的場所，亦會使溫度升高 。這種場所應采取遮陽或隔熱措施。
3) 非防塵、防浸水型儀表應避開有腐蝕性氣氛或潮濕場所，因為積算器減速齒輪等零部件會被腐蝕氣體和晝夜溫差結露所損壞 。如無法避免，可采取內腔用潔凈空氣吹氣(air pruge)方式保持微正壓。
4) 避開振動和沖擊的場所。
5) 要有足夠空間便于安裝和日常維護。
6.2 儀表姿勢 、流動方向、與管道連接
PDF的安裝姿勢必須做到橫平豎直，轉子型心意量做到其轉子軸與地面平行(垂直結構轉子軸設計例外)其他型號按使用說明書規定要求，一般為水平安裝。垂直安裝為防止垢屑等從管道上方落入流量計，將其裝在旁路管。
實際流動方向應與儀表殼體一表明方向一致。PDF一般只能作單方向測量，必要時在其下游裝止逆閥，以免損壞儀表。
要使流量計不承受管線膨脹、收縮、變形和振動；防止系統因閥門及管道設計不合理產生振動，特別要避免諧振。安裝時不要例儀表受應力，例如上下游管道兩法蘭平面不平行，法蘭面間距離過大，管道不同心等不良管道布置的不合理安裝。特別是對無分離測量室，受壓殼體和測量室一體的PDF更應注意，因為受較大安裝應力會引起變形，影響測量精度，甚至卡死活動測量元件。
6.3 防止異相流體進入儀表
PDF計量室與活動檢測件的間隙很小，流體中顆粒雜質影響儀表正常運行，造成卡死或過早磨損。儀表上游必須安裝過濾器，并定期清洗；測量氣體在必要時應考慮加裝沉渣器或水吸收器等保護性設備。用于測量液體管道必須避免氣體進入管道系統，必要時設置氣體分離器。
6.4 減小脈動流、沖擊流或過載流的危害
雖然有某些裝在泵吸入端使用成功的實例，但儀表應裝在泵的出口端。脈動流和沖擊流會損害PDF，理想的流源是離心泵或高位槽。若必須要用往復泵，或管道易產生過載沖擊，或水捶沖擊等沖擊流的場所，應裝緩沖罐、膨脹室或安全閥等 保護設備。PDF過載超速運行可能帶來無法彌補的危害，如管系有可能發生過量超載流，應在下游安裝限流孔板、定流量閥或流量控制器等保護設施。
6.5 不斷流安裝
由于PDF測量元件損壞后會產生管道斷流的缺點，在連續生產或不準斷流的場所，應配備有自動切換設備的并聯系統冗余；也可采取流量常用的并聯運行方式，一臺出故障另一臺仍可流通。
6.6 現場校準
若需在現場用車裝標準體積管、標準表等流量標準裝置校準PDF者，應在現場適當位置預置支管、連接管件和截止閥等。