[導(dǎo)讀] 分析了腰輪流量計的制造誤差以及泄漏量、油品粘度、溫度等因素對測量精度的影響，提出了減少計量誤差的辦法以及在運(yùn)行過程中的注意事項，保證流量計在要求的計量精度下運(yùn)行，盡量減少由此帶來的經(jīng)濟(jì)損失。
青海油田采油一廠所管轄的尕斯聯(lián)合站是采油一廠的油、氣、水處理中心，同時也是對外交接合格原油的重要關(guān)口。該站自建成時就采用精度高、誤差小的LL-150型腰輪流量計向管道首站交油。在計量系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計時就把該流量計的量值溯源于標(biāo)準(zhǔn)體積管，體積管的誤差≤土0.05%，重復(fù)性誤差≤土0.02%。體積管安裝在交接油計量流程上，進(jìn)行在線實(shí)液檢定，掌握流量計的誤差變化情況。一旦發(fā)現(xiàn)流量計的誤差超過基本誤差，應(yīng)立即停用，啟用備用流量計，確保交油量值準(zhǔn)確。
雖然流量計的誤差、計量準(zhǔn)確度可以通過標(biāo)準(zhǔn)體積管鑒定、調(diào)整，但是流量計的計量誤差是客觀存在的。如何盡量提高交油量的準(zhǔn)確性，與交接計量操作人員實(shí)際操作的熟練程度、判斷分析能力，對腰輪流量計的誤差特性了解程度有著直接的關(guān)系。為此，對腰輪流量計的結(jié)構(gòu)、工作原理與誤差特性以及運(yùn)行注意事項做具體分析。
1 腰輪流量計的結(jié)構(gòu)和工作原理
1.1 結(jié)構(gòu)
腰輪流量計屬于容積式流量計，結(jié)構(gòu)如圖1。它的轉(zhuǎn)子是一對擺線腰形輪，按照工作狀態(tài)可分為立式和臥式；按照其結(jié)構(gòu)可分為單轉(zhuǎn)子（圖2）和雙轉(zhuǎn)子（圖3）。通常大口徑流量計均采用立式或臥式雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，小口徑流量計均采用單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。二者的工作原理相同，區(qū)別在于雙轉(zhuǎn)子流量計在同一根軸上固定了2個轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子之間的夾角為45o，相當(dāng)于2個流量計并聯(lián)運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，管道內(nèi)壓力波動較小，因此，許多計量交接點(diǎn)都在使用。
1.2 工作原理
當(dāng)被測液體流經(jīng)計量腔時，流量計的進(jìn)出門端形成一個差壓，在此壓力推動下，便腰輪旋轉(zhuǎn)。同時通過固定在腰輪軸上的一對驅(qū)動齒輪使2個腰輪交換驅(qū)動旋轉(zhuǎn)（如圖4）。由于計量腔的容積是一個固定值，所以，被測液體的流量與腰輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比，并通過一定傳動比的變速機(jī)構(gòu)傳給計數(shù)器，計數(shù)器的累計值即是被測液體在某段時間內(nèi)的體積流量。
2 腰輪流量計的誤差組成
2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)引起的誤差
在不考慮其他因素引起的誤差時，假設(shè)流過的液體體積為VΣ，腰輪流量計把VΣ分割成n個相等的體積V（V為腰輪流量計的計量空問），即，VΣ=nV。如果與VΣ對應(yīng)的表頭指示值為I；與V對應(yīng)的表頭指示值為α，則I=nα。其誤差為
Ej=[（I-VΣ）/I]×100%=（1-V/α）×100%
V為結(jié)構(gòu)參數(shù)，制造完成后為定值。α與制造精度無關(guān)，也與流過液體的流量和粘度無關(guān)，而與齒輪的傳動比有關(guān)。當(dāng)α<V時，Ej<0，是因?yàn)辇X輪的傳動比太?。划?dāng)α>V時，Ej>0，則是傳動比太大。
2.2 泄漏量誤差
a）制造間隙引起的泄漏在測量流量時，腰輪流量計除了把體積VΣ的液體分割成n個計量容積V排出外，還多流出一部分液體。這部分液體不是被封閉后排出的，而是通過運(yùn)動部件和外殼之間或者運(yùn)動部件之間的間隙直接從入口流至出口，這種現(xiàn)象稱為泄漏。泄漏的油品雖然經(jīng)過流量計，但不被計量。僅從泄漏量誤差來看（假設(shè)制造誤差為零），腰輪流量計總是流出的量多而指示的量少，即是負(fù)誤差，此誤差與油品的粘度有關(guān)。
b）壓力損失對泄漏量的影響油品要推動運(yùn)動件動作，需要克服機(jī)械阻力和液體粘滯阻力造成的壓力損失。泄漏量與壓力損失密切相關(guān)，流量越大，壓力損失越大，泄漏量越大；流量計機(jī)械阻力越大，壓力損失越大，泄漏量越多。
2.3 油品粘度的影響
腰輪流量計的優(yōu)點(diǎn)是計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，但被測油品的粘度對測量精度也有影響，同一流量下，高粘度油品的測量誤差較小。
2.4 溫度的影響
溫度對油品測量誤差的影響主要是溫度對粘度的影響造成的。粘度與溫度、壓力有關(guān)，一般情況下，壓力對油品粘度的影響可以忽略，溫度對粘度的影響較大。當(dāng)油品溫度升高時，粘度下降，泄漏量增加，測量誤差較大。
2.5 油質(zhì)的影響
含烴組分較高的油品，當(dāng)溫度偏高時，油品中的烴組分揮發(fā)變成氣體。油氣混合通過腰輪流量計時，流量計對油品的檢測量就會大于實(shí)際通過的油品量，誤差>0；含蠟量高的油品，當(dāng)溫度較低時，轉(zhuǎn)子結(jié)蠟，使計量腔減小，誤差>0。
通過以上分析知，腰輪流量計的計量誤差與腰輪間隙成正比、與壓力差成正比、與油品粘度成反比（粘度與溫度成反比），即
E∝k△PLCWcβ（T-T1）/μ
式中，E為計量誤差；k為常數(shù)；△p為流量計前后壓力差；Lc為運(yùn)動部件之間的間隙長度；Wc為運(yùn)動部件之間的間隙寬度；β為流量計計量腔體材質(zhì)體積膨脹系數(shù)；T為流量計實(shí)驗(yàn)時油品溫度；T1為流量計檢定時油品溫度；μ為原油粘度。
3 誤差的確定
實(shí)際使用中要標(biāo)定腰輪流量計的誤差，主要是通過標(biāo)準(zhǔn)裝置對其檢定得到。其值為
E=[（Qzh-Qb）/Qzh]×100%=（1-ξ）×100%
式中，E為腰輪流量計的綜合誤差；Qzh為被檢腰輪流量計指示值；Qb為標(biāo)準(zhǔn)裝置容積值；ξ為流量計系數(shù)，ξ=Qb/Qzh。
4 減小誤差的方法
a）改變傳動齒輪傳動比。當(dāng)E>0時，齒輪傳動比向小于1的方向調(diào)整；當(dāng)E<0時，齒輪傳動比向大于1的方向調(diào)整。直到誤差在允許范圍內(nèi)。
b）當(dāng)油品中含有氣體時，在流量計前加消氣器，消除油品中的氣體。
c）采用分段修正的方法減小誤差。
d）根據(jù)使用情況縮短檢定周期。
e）優(yōu)化腰輪流量計的運(yùn)行環(huán)境。
5 注意事項
從上述分析可以看出，腰輪流量計的計量誤差不僅與流量計本身的制造精度有關(guān)，而且與被測流體的壓力、溫度、流量、粘度以及流體本身質(zhì)量密切相關(guān)。雖然，腰輪流量計的誤差可以通過標(biāo)準(zhǔn)體積管調(diào)整，但這只是調(diào)整了計量器具誤差，同時流量計檢定是有周期的，不是實(shí)時的，實(shí)際計量誤差只有通過改變腰輪流量計的運(yùn)行環(huán)境來減小。因此，在腰輪流量計的運(yùn)行過程中應(yīng)注意4點(diǎn)：
a）從結(jié)構(gòu)和工作原理可知，腰輪流量計屬于機(jī)械容積式流量計，沒有外力驅(qū)動，僅靠壓力差推動其運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)加強(qiáng)流量計的巡回檢查力度，觀察其運(yùn)行狀況，定期清潔位于流量計前邊的過濾器，防止腰輪被雜質(zhì)卡住使流量計不轉(zhuǎn)，造成嚴(yán)重的油量損失。
b）從腰輪流量計的誤差特性可以得知，流量計的漏失量與壓力差、流量、溫度、粘度等密切聯(lián)系在一起。因此，應(yīng)維護(hù)好流量計各運(yùn)動部件（如止推軸承、光電齒輪等）潤滑狀況，減小機(jī)械阻力，同時，將壓力、溫度、流量等參數(shù)控制平穩(wěn)，并且結(jié)合尕斯聯(lián)合站處理原油的粘溫特性和南北干線原油粘溫曲線（如圖5），將以上參數(shù)在適當(dāng)范圍內(nèi)做合理調(diào)整，當(dāng)溫度在60～70℃時，南北干線原油粘度幾乎不變，也就是說在此區(qū)間段，粘度對誤差值影響較小。為此，流量計的運(yùn)行溫度應(yīng)控制在50~70℃。
c）從腰輪流量計鑒定時確定的流量計系數(shù)（如表1～表3）可以看出，流量計系數(shù)為1時計量誤差最小。結(jié)合原油交接計量方法（通常采用平均值法），應(yīng)盡量將運(yùn)行參數(shù)（流量、溫度、壓力等）控制在流量計系數(shù)為1的附近。
表1 1#流量計系數(shù)對照表
檢測點(diǎn)排量
90
130
170
200
240
排量范圍Q/m3·h-1
<110
110≤Q
150≤Q
185≤Q
≥220
<150
<185
<220
流量計系數(shù)ξ
0.9998
1.0001
1.0004
1.0004
1.0002
表2 2#流量計系數(shù)對照表
檢測點(diǎn)排量
90
130
170
200
240
排量范圍Q/m3·h-1
<110
110≤Q
150≤Q
185≤Q
≥220
<150
<185
<220
流量計系數(shù)ξ
0.9995
1.0004
1.0007
1.0011
1.0011
表3 備用流量計系數(shù)對照表
檢測點(diǎn)排量
90
130
170
200
240
排量范圍Q/m3·h-1
<110
110≤Q
150≤Q
185≤Q
≥220
<150
<185
<220
流量計系數(shù)ξ
0.9989
0.9995
1.0005
1.0015
1.0017
d）為了更好地提高原油交接計量數(shù)值的準(zhǔn)確性，需要從事計量的管理和技術(shù)人員熟練掌握原油處理和計量專業(yè)技能，同時，應(yīng)具備一定的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，優(yōu)化原油處理系統(tǒng)和交接計量系統(tǒng)的運(yùn)行方式。
6 減小誤差的措施
1）定期用標(biāo)準(zhǔn)體積管在線標(biāo)定腰輪流量計，當(dāng)誤差超過規(guī)定值時，及時調(diào)整齒輪的傳動比，使其達(dá)到計量精度要求,, , , , 。
2）培訓(xùn)合格的管理和操作人員，及時檢查和清潔流量計及其過濾器。讓各運(yùn)動件始終處于良好潤滑狀態(tài)。
3）根據(jù)流量系數(shù)選擇合適的流量范圍；根據(jù)原油粘溫特性，讓流量計工作在溫度對粘度影響最小的溫度范圍。
4）控制液體的壓力、溫度、流量，達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)。