1. 基本工作原理（容积式测量）

• 核心部件： 两个特殊形状的“8”字形（腰轮形）转子（罗茨轮），在计量腔内精密啮合。

• 工作过程：

  1. 进气与腔室形成： 气体从入口进入流量计，推动其中一个腰轮旋转。

  2. 容积隔离： 两个腰轮在精密加工的壳体内啮合转动，将气体封闭在腰轮与壳体之间形成的固定容积的“计量腔室”内。

  3. 气体输送： 随着腰轮的持续转动，这个充满气体的腔室被从入口侧推向出口侧。

  4. 排气： 当腔室转到出口位置时，腰轮啮合将气体排出到出口管道。

  5. 连续循环： 另一个腰轮同时进行相同的动作，两个腰轮交替工作，形成连续的气体输送和计量。

  6. 计数： 腰轮的旋转通过一套精密的传动机构（磁性联轴器或齿轮）传递给计数器（机械式或电子式）。转数与排出的气体体积成严格的正比例关系。计数器记录转数，从而计算出累积流量；通过测量单位时间内的转数，即可得到瞬时流量。

2. 主要结构组成

• 计量壳体： 通常为铸铁、铸钢或不锈钢，内部有精密加工的腔室，容纳腰轮。

• 腰轮转子： 一对经过精密加工和动平衡校正的“8”字形转子，材质多为铝合金、不锈钢或特殊合金。它们是核心的计量元件。

• 同步齿轮： 位于计量腔外部的独立齿轮箱内，确保两个腰轮始终保持精确的啮合相位，避免相互接触摩擦（非接触式），仅传递运动。

• 轴承： 支撑腰轮轴。

• 轴封： 防止气体沿转轴泄漏，常见形式有机械密封、唇形密封、磁性联轴器（实现完全无泄漏）。

• 计数器/积算仪： 机械计数器或电子式流量积算仪，用于显示累积流量和瞬时流量。电子式通常配备脉冲输出、4-20mA输出、通讯接口等，并能进行温度和压力补偿（实现标准体积流量）。

3. 主要特点

优点

• 精度高： 在较宽的流量范围内（量程比宽，通常可达 1:10 到 1:100 甚至更高）能保持很高的测量精度（常见 ±0.5%，特殊标定可达 ±0.2%）。特别适用于贸易结算。

• 重复性好： 测量结果稳定可靠。

• 对上游流态不敏感： 对入口直管段要求相对较低（通常前5D后3D即可，D为管径），不易受流速分布畸变影响。

• 始动流量小： 能在很低的流量下开始转动和计量。

• 耐高压： 设计压力范围广，特别适合中高压气体计量（如天然气长输管线、城市门站）。

• 无外部电源也可工作： 纯机械计数器型无需外部供电（电子部分需要电源）。

• 可测量较高粘度气体（相对其他类型气体流量计）。

缺点

• 体积和重量较大： 尤其是大口径仪表。

• 成本较高： 初始购置成本相对较高。

• 维护要求： 需要定期维护（如轴承润滑、齿轮箱换油、检查过滤器），维护不当会影响精度和寿命。对安装清洁度（管道吹扫）有要求。

• 压力损失： 由于是容积式，存在一定的不可恢复压损，且随流量增大而增大。

• 脉动： 会产生微小的流量脉动（尤其在低速时），可能对下游某些设备有影响。

• 对介质洁净度要求高： 固体颗粒、液滴会严重磨损腰轮、轴承和齿轮，导致精度下降甚至卡死。必须在前端安装符合要求的过滤器！

• 不适用于腐蚀性气体（除非特殊材质）： 标准材质可能无法耐受强腐蚀。

• 不适用于含液气体： 液体同样会造成损害。

4. 典型应用领域

• 天然气贸易交接： 城市燃气门站、调压站、大型工业用户计量、长输管线分输站（高压应用优势明显）。

• 工业气体计量： 压缩空气、氮气、氧气、二氧化碳、惰性气体等在中高压管道中的计量。

• 能源管理： 工厂内大型设备（如空压机、熔炉）的气体消耗计量。

• 石油化工： 火炬气、过程气计量。

• 加气站： CNG（压缩天然气）加气机（高压计量）。

• 热电厂： 锅炉送风、一次风等大管径气体流量计量。

5. 选型与使用注意事项

• 流量范围： 确保常用流量落在所选仪表量程的 20%-80% 范围内为最佳。

• 压力和温度： 明确工作压力（最大/最小）和工作温度范围，选择合适压力等级和材质的仪表。

• 气体组分和特性： 明确气体种类、密度、粘度、湿度、清洁度。腐蚀性气体需特殊材质。

• 精度要求： 根据应用场景（过程控制 vs 贸易结算）选择合适精度等级。

• 安装条件： 考虑管道方向（通常水平安装）、空间大小（维护空间）、前后直管段、振动情况。

• 过滤器： 必须！必须！必须！ 在流量计上游安装符合制造商要求的、维护良好的气体过滤器（通常要求过滤精度 ≤5 μm，甚至更高）。这是保证流量计长期稳定运行的关键。

• 润滑： 按制造商要求定期给轴承和齿轮箱添加指定润滑油/脂。

• 定期检定/校准： 根据法规要求或使用情况，定期送检或在线校准，保证计量准确性。

总结

气体腰轮流量计凭借其高精度、宽量程比、耐高压和对直管段要求低的优势，在中高压洁净气体的精确计量，尤其是贸易结算领域占据着不可替代的地位。但其对介质清洁度的高要求、较大的体积重量、维护需求和成本是需要权衡的因素。正确选型、严格安装过滤器、规范操作和定期维护是保障其长期可靠运行的关键。在天然气、工业气体等高压、大流量、高精度计量的场合，它通常是首选方案之一。