[導(dǎo)讀] 腰輪流量計(jì)是目前原油輸送過(guò)程中精確度高，使用較廣的一種計(jì)量器具，本文介紹了腰輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、工作原理、檢定過(guò)程，分析了它在使用過(guò)程中產(chǎn)生計(jì)量誤差的原因，依據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況提出具體做法，以保證腰輪流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度，盡量減少經(jīng)濟(jì)損失。
腰輪流量計(jì)是一種容積式流量測(cè)量?jī)x表，廣泛應(yīng)用于油田管道輸送中粘度較大的油品計(jì)量交接，其設(shè)計(jì)制造工藝已比較成熟，計(jì)量精度可達(dá)±0.2%，可以實(shí)現(xiàn)各種油品的準(zhǔn)確計(jì)量，是計(jì)量交接雙方普遍接受的一種計(jì)量器具。通過(guò)對(duì)腰輪流量計(jì)的誤差因素進(jìn)行分析，在日常的使用過(guò)程中盡量滿足其使用條件，降低計(jì)量誤差，使流量計(jì)始終運(yùn)行在所要求的計(jì)量精度范圍內(nèi)，不僅有利于“維護(hù)科學(xué)、公平、公正”的計(jì)量交接原則，而且保證計(jì)量交接雙方的利益不受損失。
一、腰輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理
1.腰輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)
腰輪流量計(jì)也稱羅茨流量計(jì)，屬于容積式流量計(jì)，從結(jié)構(gòu)形式分為立式和臥式兩種，其外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1和圖2。腰輪流量計(jì)輪由計(jì)量腔、密封連接和計(jì)數(shù)器三部分組成，其中計(jì)量部分的腰輪轉(zhuǎn)子又分為單腰輪（一對(duì)腰輪）和雙腰輪（兩對(duì)腰輪），腰輪之間夾角為45°。采用雙腰輪結(jié)構(gòu)，可保證腰輪在液體流速不變的情況下，呈等速運(yùn)轉(zhuǎn)，減小或消除流量計(jì)的震動(dòng)。
圖1 腰輪流量計(jì)外觀
圖2 腰輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
2.工作原理
腰輪流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、牢固耐用、測(cè)量精度高、量程范圍寬等特點(diǎn)。其工作原理是：當(dāng)被測(cè)液體流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，出口端產(chǎn)生一個(gè)壓差間形成一定容積的計(jì)量腔，其間充滿液體，在流量計(jì)進(jìn)出口壓力差的作用下，推動(dòng)一對(duì)（或兩對(duì)）互相嚙合的腰輪流量計(jì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子B按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子和流量計(jì)殼體之間的液體隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，被分隔連續(xù)不斷的排出，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將排出液體的體積顯示在計(jì)數(shù)器的表盤(pán)上，也可通過(guò)脈沖發(fā)信器進(jìn)行信號(hào)遠(yuǎn)傳。其工作過(guò)程如圖3所示：
圖3 腰輪流量計(jì)的工作原理圖
二、誤差因素分析
腰輪流量計(jì)用于測(cè)量通過(guò)流量計(jì)的液體油品的體積量。測(cè)量是一個(gè)對(duì)比、示差、平衡和讀數(shù)的過(guò)程，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于測(cè)量對(duì)象、測(cè)量方法、測(cè)量器具和測(cè)量者本身會(huì)不同程度地受環(huán)境和測(cè)量條件的影響，使顯示值和“真值”之間出現(xiàn)差異，這個(gè)差異就是測(cè)量誤差。腰輪流量計(jì)的誤差主要是指在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下，被測(cè)量油品通過(guò)流量計(jì)后的體積誤差或瞬時(shí)流量誤差。影響腰輪流量計(jì)計(jì)量誤差主要有以下幾方面因素：
1.漏失因素
腰輪流量計(jì)的腰輪通過(guò)一對(duì)導(dǎo)向齒輪互相嚙合，兩腰輪之間及它們與殼體內(nèi)壁之間始終保持著動(dòng)接觸狀態(tài)，當(dāng)被測(cè)油品通經(jīng)流量計(jì)時(shí)，有一小部分油品就會(huì)從兩轉(zhuǎn)子間及轉(zhuǎn)子與殼體內(nèi)壁的間隙流過(guò)，這部分油品雖然流經(jīng)流量計(jì)，但沒(méi)被流量計(jì)計(jì)量，這種現(xiàn)象稱為泄露。由于流量計(jì)制造材料及制造工藝等因素影響，腰輪與殼體之間的間隙不可能完全消除，所以存在不同程度的漏流量。由于泄漏的存在，腰輪流量計(jì)出現(xiàn)負(fù)誤差。
2.溫度因素
流體在流經(jīng)腰輪流量計(jì)計(jì)量室時(shí)，為使流體推動(dòng)轉(zhuǎn)子靈活自如地轉(zhuǎn)動(dòng)，流量計(jì)轉(zhuǎn)子與殼體、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間留有一定的間隙；而且因流量計(jì)材質(zhì)不同，受不同溫度條件的影響，發(fā)生不同的變化，因此產(chǎn)生一定的漏失量。油品溫度對(duì)計(jì)量誤差的影響有兩個(gè)方面：一方面溫度升高，油品中部分輕組分逸出，增大了液體體積，出現(xiàn)正誤差。另一方面隨著溫度升高，粘度下降，油品流動(dòng)性增強(qiáng)，從而泄漏量增大，出現(xiàn)負(fù)誤差。同時(shí)，原油粘度與溫度成反比關(guān)系，溫度升高，原油粘度減小，流量計(jì)漏失量也將增大。
3.附件誤差
由于流量計(jì)的輔助設(shè)備而造成的計(jì)量誤差稱為附件誤差。流量計(jì)的輔助設(shè)備主要包括過(guò)濾器、消氣器、壓力表、溫度計(jì)、發(fā)訊器等，這些設(shè)備的安裝位置及工作狀態(tài)都直接影響到流量計(jì)的測(cè)量。以溫度計(jì)為例，首先應(yīng)符合精度要求，即使用最小分度值為0.2℃（或更精確）的全浸入式溫度計(jì)，其次要合理安裝，測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)具有代表性，不在死角區(qū)，盡量避開(kāi)電磁干擾，溫度計(jì)的保護(hù)管與管道垂直成45℃逆流安裝，端部應(yīng)處于管道的中心區(qū)域內(nèi)，管內(nèi)應(yīng)注入防凍保溫的液體。這樣，測(cè)量結(jié)果才能接近“真值”，否則就會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。
4.壓力損失因素
油品要推動(dòng)腰輪流量計(jì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，需要克服機(jī)械阻力和油品粘滯阻力，而造成壓力損失，引起油品泄露。壓力損失越大，泄露就越多，測(cè)量誤差越大。壓力變化對(duì)誤差的影響主要有兩方面：
（1）壓力對(duì)計(jì)量腔容積的影響
由于壓力作用，流量計(jì)殼體的彈性變形，隨著壓力增高，計(jì)量腔體積增大，由此引起轉(zhuǎn)子與殼體之間的間隙增大，漏失量也隨著增大。
（2）壓力對(duì)原油體積的影響
壓力不僅對(duì)流量計(jì)計(jì)量腔有影響，而且對(duì)原油體積也有影響，當(dāng)生產(chǎn)運(yùn)行壓力高于檢定的壓力時(shí)，原油體積相應(yīng)變小。在流量較小時(shí)，由于流量計(jì)進(jìn)出口壓差小，腰輪的轉(zhuǎn)速低，漏流量大，誤差較大；大流量時(shí)，由于腰輪回轉(zhuǎn)力矩大，誤差也較大。當(dāng)流量在某一確定范圍內(nèi)，誤差曲線較平穩(wěn)，是流量計(jì)最佳工作狀態(tài)。
4、粘度因素
腰輪流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)量數(shù)據(jù)精密準(zhǔn)確，但被測(cè)油品的粘度對(duì)測(cè)量精度也有影響，同一流量下，高粘度油品的測(cè)量誤差較小。粘度較高的油品，流動(dòng)性差，泄漏量小，誤差較小。含輕組分較高的油品，其中輕組分易于揮發(fā)變成氣體，油氣混合通過(guò)腰輪流量計(jì)輪流量計(jì)時(shí)，流量計(jì)對(duì)油品的檢測(cè)量會(huì)大于實(shí)際通過(guò)的油品量，誤差E>0.。蠟量高的油品，當(dāng)溫度偏低時(shí)，易于結(jié)蠟，使計(jì)量腔體積減少，誤差E<0。
三、幾點(diǎn)建議
1.腰輪流量計(jì)的型號(hào)應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)流程、泵排量相匹配，工作流量在流量范圍最大值的1/3—2/3范圍內(nèi)，腰輪流量計(jì)的附件配置應(yīng)符合規(guī)程要求，整改不合理處，以保證流量計(jì)的使用條件。
2.檢定流量計(jì)時(shí)，液體的粘度應(yīng)盡量與流量計(jì)實(shí)際測(cè)量液體的粘度基本相一致；若流量計(jì)工作液體的粘度為5～50mPas時(shí)，則檢定液體的粘度應(yīng)不小于5mPas，且與流量計(jì)實(shí)際測(cè)量液體的粘度之差，一般不大于9mPas；若一臺(tái)流量計(jì)工作液體的粘度大于50mPas則檢定液體的粘度僅要求不小于50mPas時(shí)；若滿足不了規(guī)定要求，可按流量計(jì)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)提供的粘度修正計(jì)算公式（或修正曲線，修正數(shù)據(jù)表）進(jìn)行粘度修正。
3.若油品含氣量較大、流態(tài)不穩(wěn)定，須安裝消氣器和整流器。
4.檢定液的溫度與實(shí)際測(cè)量液的溫度差控制在±5℃以內(nèi)，否則要進(jìn)行溫度修正。
5.根據(jù)檢定周期，按時(shí)送檢流量計(jì)，及時(shí)調(diào)整齒輪比等?，F(xiàn)場(chǎng)使用情況異常時(shí)，應(yīng)縮短檢定周期，及時(shí)維修檢定、排除故障。