当今世界，即使技术发达国家，也面临着资源、能源和环境保护的挑战，流量测量技术已引起人们普遍的重视。在注重成本、讲求效益的现今社会，越来越多的人认识到，开发先进的测量技术，改善测量的准确度，将能直接收到经济效益。石油化工领域既是产能大户，又是耗能大户，更是如此。
国内用于原油、成品油计量的仪表有多种，精度有0.2级、0.5级等，但这些仪表由于转子间配合间隙小，对介质要求也较高，而对一些介质差，如计量燃油锅炉加热用渣油、稠油等介质时，现有仪表则基本不能正常计量，而且极易堵塞管线。鉴于上述计量难题，急需开发一种能适应高粘稠介质计量的新型仪表，于是决定自行研制LYC型圆齿轮流量计。该仪表已于2000年11月进行设计研制，2002年6月完成Ф25mm圆齿轮流量计样机研制、室内测试并投入使用，现已开始批量生产。测试及应用结果表明，该种仪表完全符合设计要求，准确度可达1级（或0.5级），满足了现场计量的需要。
1 工作原理和基本结构
1.1 工作原理
圆齿轮流量计属于容积式流量计（Posilive Displacement Meter）一类。流量计腔体内有一对互相啮合的圆齿轮作为转子，转子在液体推动下转动，圆齿轮与腔体构成一个固定的容积，圆齿轮转动并带出流体，每转动一圈，带出2个容积的流体，故测出圆齿轮的转数n，即可知流经圆齿轮流量计的流体体积量qv：
qv=3600×2Vn=7200Vn （1）
式中：V 为计量容积，m3；n为转子转速，转/s；qv为流过流量计的流量，m3/h。
1.2 基本结构
圆齿轮流量计由计量单元、转换单元及计数单元3部分组成。
（1）计量单元
计量腔、盖板采用不锈钢材料，精模铸造，经特殊加工而成。为使计量单元具有最简单的结构，最少的转动部件，最大限度地延长使用寿命，精密加工的转子轴采取固定于壳体上的办法，无需轴承。转子轴定位密封及壳体及盖板之间的密封，采用耐油、耐高温、耐腐蚀的“O”封圈。
计量单元的关键部件转子（齿轮），经计算机编程设计而特制出齿轮模具，再精细加工成转子，齿轮可以满足耐高温、抗冲击、高强度、耐腐蚀的要求。为增加齿轮的耐磨程度，延长使用寿命，在齿轮中加工一最佳配合的轴套，连同齿轮一起加工而成，增强齿轮的抗热变形能力，延长了使用寿命。
（2）转换单元
从（1）式可知，测知圆齿轮的转数，就可求得流经流量计的体积流量。在计量仪表中，测量转速的方法有多种多样，我们采用的是最常用也是最简单的磁电转换方法，只要测得感应电信号的频率f，即知圆齿轮的转速n即：
n=kf （2）
式中k为转换常数。取决于磁电转换结构。
具体的转换结构及措施是：在计量单元里的齿轮上部埋一环形磁钢，并同齿轮一起加工而成，齿轮转动带动环行磁钢转动，同时切割紧靠盖板上部一定距离的电磁线圈，从而产生感应电信号，达到转换的目的。为避免因在高温环境下磁钢的磁性降低而影响计量，选用特种磁场强度的环形磁钢，从而保证了高温环境下的磁信号。计量单元和转换单元之间还设置一散热器。
（3）计数单元
计数单元为圆齿轮流量计的流量显示仪表，可显示累积流量、瞬时流量，还设有微机接口。其工作原理是：当圆齿轮转动，感应线圈就感应出流量信号，经放大、滤波、整形、倍频及分频等多级电路的处理，形成了3V的方波信号输出，并同时分成3路分别进入累积流量电路、瞬式流量电路和微机接口输出电路。
2 主要技术指标
LYC-25圆齿轮流量计主要技术指标：
（1）最大允许误差：±0.5%，±1%
（2）测量范围：2～5 m3/h
（3）最大工作压力：2.5 MPa
（4）最大工作温度：160 ℃
（5）粘度范围：0.6～10000 mPa.S
3 技术关键
3.1 圆齿轮参数设计
圆齿轮是该种流量计的核心部件，其结构参数的设计需有一个反复设计和验证的过程。圆齿轮流量计对圆齿轮的齿高、齿厚和各部间隙要求有一定的空间，以构成计量容积。容积过大，容易加大工作力矩；容积太小，流通量小，致使转速加快。
在强度和结构允许的条件下，我们根据GB1357-88齿轮模数系列，优选出了模数、齿高、齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、啮合中心距及厚度等参数。
3.2 泄滤间隙分析
泄漏间隙是圆齿轮流量计的主要结构参数之一，它涉及到流量计的测量准确性。如前所述，圆齿轮流量计属于容积式，它产生测量误差的主要因素是间隙泄漏，即圆齿轮与腔体之间的转动间隙（δ）。
目前，国内外应用的容积式流量计其间隙做的很小，例如腰轮流量计和椭圆齿轮流量计其间隙一般在0.10～0.15mm之间。从理论上讲，要求间隙δ=0，实际不可能，只能使间隙δ→0。在圆齿轮流量计的工艺设计上，我们设计为δ<0.1mm，圆齿轮顶端处于腔体壁的层流边界层，层流边界层的流速v→δ。因此可近似认为δ→0。
3.3 圆齿轮直径受温度影响的分析
圆齿轮材质的选择必须考虑，一是材质本身的力学、物理、耐磨、耐腐蚀等性能及成型方法，二是必须考虑材质的热变形性，留有足够的配合间隙（δ）。
为保证精度和不被胀住，圆齿轮在腔体内工作时的直径，在任何温度下应保持在：
dt=D - 2δ
式中：D为腔体直径；δ为圆齿轮与腔体之间的间隙；dt 为任意温度下圆齿轮直径。
4 室内测试及现场应用情况
4.1 室内测试情况
我们将研制的LYC-25（编号0378）圆齿轮流量计样机，送胜利石油管理局勘察设计研究院进行室内测试。其测试结果表明：LYC-25型圆齿轮流量计在2～5m3/h的流量范围内可以达到±1%的精度要求，重复性误差小于允许误差值之半，达到了设计要求。
4.2 现场应用情况
研制成功的圆齿轮流量计，在河口采油厂义和原油稳定站加热炉供应渣油计量与控制点进行现场试验。该处油温130℃～140℃，密度（20℃）0.9820g/cm3，含蜡（吸附法）15.8wt%，凝点43℃；在80℃时运动粘度为1058.5mm2/s，在100℃时为294.8mm2/s。自2001年11月安装后，一直正常运转。
