羅茨流量計測量原理：
智能氣體腰輪流量計，主要由殼體、共軛轉子和智能流量積算儀等部件構成。裝于計量室內的一對共軛轉子在流通氣體的出入口壓差（P入＞P出）作用下，通過精密加工的調校齒輪使轉子保持正確的相對位置。轉子間、轉子與殼體、轉子與墻板間保持佳工作間隙，實現了連續的無接觸密封。轉子每轉動一周，則輸出四倍計量室有效容積的氣體。其計量過程和工作原理如圖1所示（圖中僅表示了四分之一周期）。
位置1 位置2： 位置 3 位置 4
氣體進入 氣體推動 氣體經過計量 每對轉子旋轉一周
儀表上游腔體 腰輪轉動 腔排出計量腔 排出等體積氣體4次
流量積算：
智能流量積算儀由溫度和壓力檢測、流量傳感器以及微處理器單元組成。智能流量積算儀中的微處理器按照氣態方程進行溫壓補償，并進行壓縮因子修正，氣態方程如下：
（1）
式中： Qn：標準狀態下的體積流量（m3/h）； Qg: 工況狀態下的體積流量（m3/h）；
Pg：流量計壓力檢測點處的表壓（kPa）； Pa：當地大氣壓（kPa）；
Tg：介質的溫度（273.15＋t）(K)； t：被測介質溫度（℃）；
Zn：標準狀態下的壓縮系數； Zg：工作狀態下的壓縮系數；
Tn：標準狀態下的溫度（273.15＋20）(K)； Pn：標準大氣壓（101.325 kPa）。
注：天然氣Zn/Zg＝Fz2，Fz稱為超壓縮因子，按中國石油天然氣總公司的標準SY/T6143-1996中的公式進行計算。
氣體羅茨流量計的發明應用及其推廣意義：
本實用新型涉及一種氣體羅茨流量計。氣體羅茨流量計是精que測量氣體流量的儀表，基于容積式測量原理，用于精que計量流經封閉管理的氣體總量。
氣體羅茨流量計屬容積式流量儀表，其特征是利用計量腔內部腰輪的旋轉來實現計量的目的。目前市場上使用的流量計的計量腔大多由殼體和前后壓蓋組成，而且用于支承的軸承置于壓蓋上，同時同步齒輪置于軸承的外部，因軸承是易損件，當儀表周期檢定和(或)更換零部件時，需把流量計從管道上拆卸下來，并且要拆卸用于保證流量計腰輪之間等間隙傳遞的同步齒輪。技術要求高，不便于現場維護。
本實用新型為克服上述流量計自身的缺陷，改進設計的一種氣體羅茨流量計，縮短表體結構，節省安裝空間，便于實現在線維護和周期檢定。
一種新型氣體羅茨流量計，將用于保證等間隙傳遞的同步齒輪置于軸承的外部，減少了后端蓋結構，縮短表體長度尺寸，增大了與之相配合的軸徑，增強儀表剛度，從而提高儀表的短期過載能力。另外，可將流量計靠墻安裝，使其后部緊緊貼近安裝點的墻壁，從而確保在諸如地下室等有限區域內需要安裝流量計時，能夠盡可能節約空間。
氣體羅茨流量計的軸承置于同步齒輪的外部，能夠確保該流量計腰輪與同步齒輪之間的連接非常緊密。保證流量計在啟動過程中出現異常情況的敏感程度大大降低。
本實用新型的結構為計量腔體(1)、腰輪組件(2)、同步齒輪(3)和顯示部分(4)，當氣體通過流量計的計量腔體(1)時，在進出端壓差的作用下具有的動能，驅動腰輪組件(2)旋轉，利用其轉速來確定氣流的氣體體積。其特征為用于精que傳遞的同步齒輪(3)置于支承軸承的外部，縮短表體結構，節省安裝空間，便于實現在線維護和周期檢定。
氣體羅茨流量計是精que測量氣體流量的儀表，基于容積式測量原理，用于精que計量流經封閉管理的氣體總量。流量計基型由羅茨流量傳感器和附件(二次表)兩部分組成。
總結：氣體羅茨流量計的可測氣體廣泛適用于測量天然氣、城市煤氣、丙烷、氮氣、工業惰性氣體等非腐蝕性氣體，為我們的生活帶來便捷!
氣體腰輪流量計在煤礦瓦斯流量計量中的應用
針對煤礦瓦斯抽采鉆場、支管等抽采流量小、波動大、直管段長度受限制的區域, 介紹了一種氣體腰輪流量計。文章簡述了其工作原理和結構特點, 并通過現場試驗證明其在煤礦井下鉆場和支管等區域計量中的適應性。隨著國家對煤礦瓦斯抽采達標考核的要求, 煤礦瓦斯抽采計量越來越受到煤礦開采企業的重視, 由只考慮抽采總管的粗放型計量, 逐漸實行煤礦開采區域計量, 并建立瓦斯抽采評價單元, 計量儀表逐漸向抽采的源頭—鉆場和抽采支管延伸。=
但煤礦開采鉆場和源頭支管內瓦斯流量較小, 低流速低于0.8m/s, 流量受抽采系統工作狀態影響較大, 波動范圍比可達1:20, 而且直管段長度受限制;因此, 這些工況條件對計量設備的選擇具有嚴格要求。目前, 由于煤炭企業基礎研究薄弱, 他們在選擇流量計量儀表時比較盲目, 往往是聽從儀表生產廠家的宣傳, 并將一種流量儀表遍布于井下各個場所。這樣造成了測量精度的降低、安裝方面的不便和其它能耗方面的損失。我們必須根據鉆場和支管瓦斯流量的特點, 合理的選擇流量檢測原理和檢測儀表。本文介紹了一種運用容積式測量原理的氣體腰輪流量計, 它具有始動流量小、量程比寬、計量**度不受壓力和流量變化的影響, 且流量計前后不需要直管段、適合安裝在環境狹隘場合、工作穩定可靠、結構簡單的特點, 通過現場運用了解其性能。
1 工作原理
圖1中, 氣體腰輪流量計由智能流量轉換器、流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、氣體腰輪流量計 (機械) 5個部分組成;
圖1 氣體腰輪流量計結構原理圖
說明:1智能流量轉換器;2流量傳感器;3壓力傳感器;4溫度傳感器;5氣體腰輪流量計 (機械)
氣體腰輪流量計 (機械) 工作原理如下:裝于計量室內的一對共軛轉子在流通氣體的出入口壓差 (P入>P出) 作用下, 通過精密加工的調校齒輪使轉子保持正確的相對位置。轉子間、轉子與殼體、轉子與墻板間保持*佳工作間隙, 實現了連續的無接觸密封。轉子每轉動一周, 則輸出四倍計量室有效容積的氣體, 轉子的轉數通過磁性密封聯軸裝置及減速機構, 傳遞到智能流量轉換器, 從而顯示輸出氣體的累計體積量。其計量過程和工作原理見圖2 (圖2中僅表示了1/4周期) 。
智能流量轉換器工作原理如下:智能流量轉換器由溫度和壓力檢測模擬通道、流量傳感器通道以及微處理器單元組成, 并配有外輸信號接口, 輸出各種信號。智能流量轉換器中的微處理器按照氣態方程進行溫壓補償, 并進行壓縮因子修正, 氣態方程如下:
式中:
Qn:標準狀態下的體積流量 (m3/h) ;
Qg:工況狀態下的體積流量 (m3/h) ;
圖2 氣體腰輪流量計工作原理圖
Pg:流量計壓力檢測點處的表壓 (k Pa) ;
Pa:當地大氣壓 (k Pa) ;
Tg:介質的優良溫度 (273.15+t) (K) ;
t:被測介質溫度 (℃) ;
Zn:標準狀態下的壓縮系數;
Zg:工作狀態下的壓縮系數;
Tn:標準狀態下優良溫度 (273.15+20) (K) ;
Pn:標準大氣壓 (101.325k Pa) ;
注:對于天然氣Zn/Zg=Fz2, Fz稱為超壓縮因子, 本產品按中國石油天然氣總公司的標準SY/T6143-1996中的公式進行計算。
2 現場應用適應性分析
2.1 流量計適應性分析
煤礦井下鉆場為整個抽放系統的源頭, 鉆場數量眾多, 而每個鉆場包括的鉆孔數量更是龐大, 基本都在幾百個以上, 因此鉆孔導流支管數量同樣巨大, 而且管徑較小, 多數為DN50或DN100。鉆場管道布置根據現場條件而變化, 并不規則, 受場地空間限制, 直管段距離短, 無法得到充分發展的穩定流場;管內流量和流場受其它抽放環節工況條件影響, 所以隨著抽采進度的發展, 鉆場支管內流量的工況條件也會實時變化。
以上客觀條件是鉆場瓦斯流量計量的難題, 解決好上述問題, 就是我們選擇流量計的關鍵。
氣體腰輪流量計是集流量、溫度、壓力檢測功能于一體, 并能進行溫度、壓力自動補償的新一代流量計, 該流量計基于容積式測量原理, 用于**計量流經封閉管道的氣體總量。流量計基型由腰輪流量傳感和流量積算儀 (二次表) 兩部分組成。該流量計采用*的單片機技術和微功耗*, 能對被測介質進行壓力機內設置和溫度自動跟蹤補償運算, 并直接顯示標準狀態下
(P0=101.325k Pa, T0=293.15K) 的體積總量。氣體腰輪流量計前后不需要直管段、適合安裝在環境狹隘的場合, 它具有始動流量小、量程比寬、計量**度不受壓力和流量變化的影響, 工作穩定可靠、結構簡單, 適合計量流場變動大的氣體流量。
2.2 現場運行情況分析
本文中氣體腰輪流量計于2015年5月在煤礦現場底板瓦斯抽采巷鉆場進行分單元抽采在線監測計量。該鉆場尺寸為4.8m×4.6m×3.5m (長×寬×高) , 鉆場內設計布置鉆孔58個, 鉆孔布置密度為5m×5m, 控制煤層范圍為35m×50m (工作面走向×工作面傾向) 。該鉆場鉆孔通過膠管將氣體集中匯聚到匯氣箱里面, 匯氣箱上部引出一根塑料管道進入抽采支管路, 形成整個分單元抽采支管路。該鉆場具有井下抽采鉆場的所有特點且尤其突出, 鉆孔出水量大、固體雜質多、管徑小、流量小、濃度高、變化快且變化幅度大。
流量計運行至今已有一年有余, 整個運行期間設備工作正常, 期間進行了多次數據測量對比, 對比流量計采用便攜式畢托管流量計, 部分測量比對結果記錄如下:
表1 流量測量數據比較
注:管道溫度 (20~21) ℃, 管道壓力 (-15~-17) k Pa。
從測量數據比較可以看出, 氣體腰輪流量計能夠長期進行穩定準確的測量, 在小流量測量段能夠保持較高的精度, 具有較寬的量程范圍, 適應現場惡劣的環境, 能夠很好的適應鉆場瓦斯流量的檢測。
3 結論
氣體腰輪流量計測量下限低, 精度高, 適用于惡劣的煤礦井下鉆場管道環境中, 能夠滿足煤礦鉆場瓦斯流量的準確計量。通過現場試驗、對比測量數據、觀察長期穩定性得知, 該流量計能夠滿足煤礦鉆場及小管徑小流量區域計量的要求, 適合煤礦瓦斯流量計量。
