[导读] 分析了腰轮流量计的制造误差以及泄漏量、油品粘度、温度等因素对测量精度的影响，提出了减少计量误差的办法以及在运行过程中的注意事项，保证流量计在要求的计量精度下运行，尽量减少由此带来的经济损失。
青海油田采油一厂所管辖的尕斯联合站是采油一厂的油、气、水处理中心，同时也是对外交接合格原油的重要关口。该站自建成时就采用精度高、误差小的LL-150型腰轮流量计向管道首站交油。在计量系统规划、设计时就把该流量计的量值溯源于标准体积管，体积管的误差≤土0.05%，重复性误差≤土0.02%。体积管安装在交接油计量流程上，进行在线实液检定，掌握流量计的误差变化情况。一旦发现流量计的误差超过基本误差，应立即停用，启用备用流量计，确保交油量值准确。
虽然流量计的误差、计量准确度可以通过标准体积管鉴定、调整，但是流量计的计量误差是客观存在的。如何尽量提高交油量的准确性，与交接计量操作人员实际操作的熟练程度、判断分析能力，对腰轮流量计的误差特性了解程度有着直接的关系。为此，对腰轮流量计的结构、工作原理与误差特性以及运行注意事项做具体分析。
1 腰轮流量计的结构和工作原理
1.1 结构
腰轮流量计属于容积式流量计，结构如图1。它的转子是一对摆线腰形轮，按照工作状态可分为立式和卧式；按照其结构可分为单转子（图2）和双转子（图3）。通常大口径流量计均采用立式或卧式双转子结构，小口径流量计均采用单转子结构。二者的工作原理相同，区别在于双转子流量计在同一根轴上固定了2个转子，转子之间的夹角为45o，相当于2个流量计并联运行，运转平稳，管道内压力波动较小，因此，许多计量交接点都在使用。
1.2 工作原理
当被测液体流经计量腔时，流量计的进出门端形成一个差压，在此压力推动下，便腰轮旋转。同时通过固定在腰轮轴上的一对驱动齿轮使2个腰轮交换驱动旋转（如图4）。由于计量腔的容积是一个固定值，所以，被测液体的流量与腰轮转数成正比，并通过一定传动比的变速机构传给计数器，计数器的累计值即是被测液体在某段时间内的体积流量。
2 腰轮流量计的误差组成
2.1 结构参数引起的误差
在不考虑其他因素引起的误差时，假设流过的液体体积为VΣ，腰轮流量计把VΣ分割成n个相等的体积V（V为腰轮流量计的计量空问），即，VΣ=nV。如果与VΣ对应的表头指示值为I；与V对应的表头指示值为α，则I=nα。其误差为
Ej=[（I-VΣ）/I]×100%=（1-V/α）×100%
V为结构参数，制造完成后为定值。α与制造精度无关，也与流过液体的流量和粘度无关，而与齿轮的传动比有关。当α<V时，Ej<0，是因为齿轮的传动比太小；当α>V时，Ej>0，则是传动比太大。
2.2 泄漏量误差
a）制造间隙引起的泄漏在测量流量时，腰轮流量计除了把体积VΣ的液体分割成n个计量容积V排出外，还多流出一部分液体。这部分液体不是被封闭后排出的，而是通过运动部件和外壳之间或者运动部件之间的间隙直接从入口流至出口，这种现象称为泄漏。泄漏的油品虽然经过流量计，但不被计量。仅从泄漏量误差来看（假设制造误差为零），腰轮流量计总是流出的量多而指示的量少，即是负误差，此误差与油品的粘度有关。
b）压力损失对泄漏量的影响油品要推动运动件动作，需要克服机械阻力和液体粘滞阻力造成的压力损失。泄漏量与压力损失密切相关，流量越大，压力损失越大，泄漏量越大；流量计机械阻力越大，压力损失越大，泄漏量越多。
2.3 油品粘度的影响
腰轮流量计的优点是计量数据准确，但被测油品的粘度对测量精度也有影响，同一流量下，高粘度油品的测量误差较小。
2.4 温度的影响
温度对油品测量误差的影响主要是温度对粘度的影响造成的。粘度与温度、压力有关，一般情况下，压力对油品粘度的影响可以忽略，温度对粘度的影响较大。当油品温度升高时，粘度下降，泄漏量增加，测量误差较大。
2.5 油质的影响
含烃组分较高的油品，当温度偏高时，油品中的烃组分挥发变成气体。油气混合通过腰轮流量计时，流量计对油品的检测量就会大于实际通过的油品量，误差>0；含蜡量高的油品，当温度较低时，转子结蜡，使计量腔减小，误差>0。
通过以上分析知，腰轮流量计的计量误差与腰轮间隙成正比、与压力差成正比、与油品粘度成反比（粘度与温度成反比），即
E∝k△PLCWcβ（T-T1）/μ
式中，E为计量误差；k为常数；△p为流量计前后压力差；Lc为运动部件之间的间隙长度；Wc为运动部件之间的间隙宽度；β为流量计计量腔体材质体积膨胀系数；T为流量计实验时油品温度；T1为流量计检定时油品温度；μ为原油粘度。
3 误差的确定
实际使用中要标定腰轮流量计的误差，主要是通过标准装置对其检定得到。其值为
E=[（Qzh-Qb）/Qzh]×100%=（1-ξ）×100%
式中，E为腰轮流量计的综合误差；Qzh为被检腰轮流量计指示值；Qb为标准装置容积值；ξ为流量计系数，ξ=Qb/Qzh。
4 减小误差的方法
a）改变传动齿轮传动比。当E>0时，齿轮传动比向小于1的方向调整；当E<0时，齿轮传动比向大于1的方向调整。直到误差在允许范围内。
b）当油品中含有气体时，在流量计前加消气器，消除油品中的气体。
c）采用分段修正的方法减小误差。
d）根据使用情况缩短检定周期。
e）优化腰轮流量计的运行环境。
5 注意事项
从上述分析可以看出，腰轮流量计的计量误差不仅与流量计本身的制造精度有关，而且与被测流体的压力、温度、流量、粘度以及流体本身质量密切相关。虽然，腰轮流量计的误差可以通过标准体积管调整，但这只是调整了计量器具误差，同时流量计检定是有周期的，不是实时的，实际计量误差只有通过改变腰轮流量计的运行环境来减小。因此，在腰轮流量计的运行过程中应注意4点：
a）从结构和工作原理可知，腰轮流量计属于机械容积式流量计，没有外力驱动，仅靠压力差推动其运转。因此，应加强流量计的巡回检查力度，观察其运行状况，定期清洁位于流量计前边的过滤器，防止腰轮被杂质卡住使流量计不转，造成严重的油量损失。
b）从腰轮流量计的误差特性可以得知，流量计的漏失量与压力差、流量、温度、粘度等密切联系在一起。因此，应维护好流量计各运动部件（如止推轴承、光电齿轮等）润滑状况，减小机械阻力，同时，将压力、温度、流量等参数控制平稳，并且结合尕斯联合站处理原油的粘温特性和南北干线原油粘温曲线（如图5），将以上参数在适当范围内做合理调整，当温度在60～70℃时，南北干线原油粘度几乎不变，也就是说在此区间段，粘度对误差值影响较小。为此，流量计的运行温度应控制在50~70℃。
c）从腰轮流量计鉴定时确定的流量计系数（如表1～表3）可以看出，流量计系数为1时计量误差最小。结合原油交接计量方法（通常采用平均值法），应尽量将运行参数（流量、温度、压力等）控制在流量计系数为1的附近。
表1 1#流量计系数对照表
检测点排量
90
130
170
200
240
排量范围Q/m3·h-1
<110
110≤Q
150≤Q
185≤Q
≥220
<150
<185
<220
流量计系数ξ
0.9998
1.0001
1.0004
1.0004
1.0002
表2 2#流量计系数对照表
检测点排量
90
130
170
200
240
排量范围Q/m3·h-1
<110
110≤Q
150≤Q
185≤Q
≥220
<150
<185
<220
流量计系数ξ
0.9995
1.0004
1.0007
1.0011
1.0011
表3 备用流量计系数对照表
检测点排量
90
130
170
200
240
排量范围Q/m3·h-1
<110
110≤Q
150≤Q
185≤Q
≥220
<150
<185
<220
流量计系数ξ
0.9989
0.9995
1.0005
1.0015
1.0017
d）为了更好地提高原油交接计量数值的准确性，需要从事计量的管理和技术人员熟练掌握原油处理和计量专业技能，同时，应具备一定的数学应用能力，优化原油处理系统和交接计量系统的运行方式。
6 减小误差的措施
1）定期用标准体积管在线标定腰轮流量计，当误差超过规定值时，及时调整齿轮的传动比，使其达到计量精度要求,, , , , 。
2）培训合格的管理和操作人员，及时检查和清洁流量计及其过滤器。让各运动件始终处于良好润滑状态。
3）根据流量系数选择合适的流量范围；根据原油粘温特性，让流量计工作在温度对粘度影响最小的温度范围。
4）控制液体的压力、温度、流量，达到平稳状态。