淺析腰輪流量計檢定中的影響因素

武士振

摘要：在本文通過分析流量計檢定過程中，影響流量計檢定結果的因素，從流量計的誤差特性、流體介質的物性參數、現場工況條件及檢定裝置的問題等方面開展分析，討論各種實際對示值誤差造成影響的原因，并有針對性地提出解決方法和措施，從而有效地指導正常檢定工作，保證流量計檢定的公正性。

關鍵詞：腰輪流量計;檢定;誤差

計量站大流量室主要承擔著油田范圍內大口徑原油流量計的檢定維修工作，使用標準體積管對液體容積式流量計開展檢定工作。流量計檢定結果偏差將很大程度影響到計量交接雙方的經濟利益，通過儀器檢定而確定流量計系數，保證流量計數據的公正準確。在實際檢定過程中，存在一定的檢定誤差的影響因素，有流量計誤差特性、流體參數、檢測室和實際工況條件差別及標準器設施等原因，都會對流量計檢定結果產生影響，從而造成油品交接誤差增加。以下筆者從各個方面進行分析，并討論解決影響因素的對策措施。

一、流量計的誤差特性對流量計檢定的影響

1、腰輪流量計的工作原理

腰輪流量計具有安裝操作方便，準確度高、維保工作量較小等優點，在石油石化企業中應用極其廣泛。腰輪流量計主體由殼體與轉子所組成，其轉子和殼體間構成一個固定的容積，通過上部的導向齒輪帶動腰輪轉子不間斷地轉動，在壓差作用下輸送出定容積介質。當流體經過流量計內部時，轉子每旋轉一周就會排出定量的液體，通過累計腰輪轉動的周數，經過齒輪、密封聯軸器機構帶動指示裝置的動作，就可直接讀出累積液體的容積數值，也可通過并聯的脈沖發訊器進行信號遠傳。

腰輪流量計作為一種機械儀表，在使用一段時間后由于石墨軸承、驅動齒輪等內部附件的磨損，其轉子與殼體之間的間隙增大，導致流量計漏失量逐漸增加，其示值誤差增大，直接影響著儀表的準確度。

2、腰輪流量計的誤差特性

腰輪流量計在運行中，當液體流量穩定在儀表標稱流量范圍內，在液體流量上限與下限區間工作時，一般都呈現出穩定的誤差值，這是由流量儀表的誤差特性決定的。可當流量發生變化時，由于輸送液體介質的泵體排量產生調整，在流量計標稱流量范圍以外，流量計的誤差會急劇發生變化。

流量計的誤差特性與儀表內部計量腔體積、儀表齒輪比常數有關。確切地說，容積式流量計的示值誤差與內部轉子結構有關，和液體流體性質、瞬時流量無關，容積式流量計的理想誤差特性曲線是一條平行于水平軸的直線。

在小流量狀態時，流量計的示值誤差值在負方向傾斜程度較大;增加流量后，其示值誤差逐漸向正方向偏移且比較穩定，誤差曲線平行于橫軸。在瞬時流量增大到一定程度后，其誤差值又會偏負。容積式流量計的實際誤差特性曲線情況，是由于流量儀表存在漏流現象，流體介質通過轉子與內壁的間隙直接流向出口，這些流量沒有被計量。

二、檢定介質的物性參數對檢定的影響

影響流量計檢定的檢定介質物性參數有溫度、密度及粘度等因素，以油庫內在用某臺流量計作為實驗對象進行檢定實驗，以確定各物性參數對流量計檢定造成的影響。

當原油介質溫度升高時，原油介質的密度和粘度降低，該流量計的漏失量增大，其流量計特性曲線向負的方向偏移，而且由于流量計本身金屬材料受熱膨脹，導致計量腔體積發生相對變化，傳動機構膨脹變形，造成流量計示值誤差增大。

由于流量計的腰輪與殼體之間存在一定間隙，因此運行運行中存在漏流量，漏流量的大小隨液體介質粘度不同而變化。在高粘度流體流動時，漏流量變小，誤差偏負，反之則變大。

三、現場檢定與工況條件對流量計檢定的影響

在檢定流量計過程中，介質的各項參數有比較大的影響，例如介質溫度、密度、流量值及管段內壓力等。只有做到將檢定狀態下的介質與實際使用情況下介質的流量、溫度、密度等物性參數相匹配，才能比較準確地掌握流量計的誤差特性曲線，從而確定流量計各點的流量系數。

在線檢定就是對正常工作狀態下的流量計進行現場檢定，由于是將相關流程中液體介質切換至體積管標準裝置進行流量計檢定，其中介質的溫度、壓力、密度等參數的幾乎相同，其影響可忽略不計。而離線檢定是將不同使用條件下的流量計安裝在標準流量裝置的前端進行現場檢定，由于實際使用條件與檢定條件差別較大，被檢流量計在正常運行時使用檢定條件下儀表系數進行交接，造成一定的測量誤差。

現舉例說明流量計檢定與工作情況不匹配的問題：某聯合站現場使用的腰輪流量計輸送介質溫度一般在（70～75）℃，流量計出口壓力為（0.40～0.60）MPa，而在離線檢定過程中，現場實際介質液體溫度為（45～55）℃，流量計出口壓力為（0.06～0.15） MPa，相應的介質密度也不相同，這樣就造成了流量計檢定結果與現場使用中產生比較大的偏差，被檢流量計的檢定誤差曲線被降低，使實際運行時的曲線高于檢定曲線，導致流量計的基本誤差偏正。

四、檢定標準裝置對檢定的影響

體積管流量標準裝置的工作原理比較簡單，兩個檢測開關之間容積值是標準值，液體介質在標準管段內的壓力作用下，推動置換球向前移動，先后觸發檢測開關，分別向頻率計數器發出啟停信號，流量計在這個時間內累積的脈沖信號數量，經過標準狀態下的溫度、壓力修正后換算成標準容積值，通過公式可求出流量計系數MF。

在溫度、壓力不變的情況下，影響流量計系數MF的主要因素是流量計累計脈沖數N。脈沖數N來源于置換球觸發檢測開關，發出啟停信號時間。置換球是一個中空的彈性橡膠球，其直徑與標準管段內徑相比有（2～4）%的過盈量，檢定介質在其前后的漏失量小于總體積的0.006%，即容積為6000L的標準管段有0.36個脈沖數誤差，因此檢測開關的靈敏度和推球器與閥座密封程度直接影響著脈沖數量。如果檢測開關靈敏度偏差，置換球接觸到檢測開關后動作較慢，脈沖數值未被及時檢測到，標準管段內容積值會相應的變小，脈沖數相應對比的增大;推球器端面與閥座之間密封不嚴，介質會從縫隙間產生漏失，置換球在標準管段里運行時間延長，結果是累計脈沖數增多，流量計特性曲線下移。

結束語：腰輪流量計實際檢定工作中存在很多影響因素，只有正確認識流量計誤差特性對流量計運行造成的影響，避免現場檢定原油介質的溫度、密度及粘度等物性參數在檢定過程中的變化，盡可能消除檢定與工況條件下的差異，以及加強對體積管流量標準裝置的維護保養，確保檢定標準裝置處于良好的工作狀態等等，是做好腰輪流量計檢定工作的基礎，以確保計量交接結果的公平公正。

參考文獻：

[1] JJG 667-2010.液體容積式流量計檢定規程[S].中國國家質量監督檢驗檢疫總局，2010.

[2] 趙峰.液體容積式流量計漏失量引起的誤差分析[J].石油工業技術監督，2015（09）.