液體容積式流量計漏失量引起的誤差分析

白東豐 ，黃飛飛 ,張才忠 ，樊 靖，趙 媛

1.中國石油長慶油田分公司技術監測中心計量檢定站 （陜西 西安 710018）

2.中國石油長慶油田分公司第一采油廠 （陜西 西安 710018）

液體容積式流量計因其測量精度高、測量范圍廣和具有較寬的量程而被廣泛地應用于現代測量之中。但是在實際測量工作中，由于這樣或那樣的原因，就會導致其測量誤差的存在，而為了消除這些誤差，作為專業計量檢測人員，必須切實掌握其形成誤差的原因，認真分析液體容積式流量計漏失誤差帶來的影響，從而采取有效的措施降低液體容積式流量計漏失量引起的誤差，為誤差的消除提供科學的決策和依據。

1 液體容積式流量計工作原理及其誤差成因分析

1.1 液體容積式流量計的工作原理

為了更好地掌握液體容積式流量計誤差的成因，首先就必須對液體容積式流量計的工作原理有一個基本的認識，才能更好的對其成因進行分析。液體容積式流量計是采用機械測量元件，將所測液體連續的分割成多個單位體積，再將其累加后計算得出的流量就是所測液體的流量，達到計量流體的目的[4]。其工作流程是：首先將流體持續的注入計量儀器固定容積的容器之中，再將注入的流體持續的通過通道的出口，對這一過程的持續次數記錄的基礎上，將其與計量儀器容積相乘，最終得到所注入液體的流量。因此，其與容積對液體體積進行計量的道理類似，而不同的是將其注入管道，并對其體積進行不斷的測量，從而得到測量的數據。

1.2 誤差成因分析

液體容積式流量計誤差主要是因為測量過程中漏失所引發的[5]。而導致漏失的出現，主要是由于液體容積式流量計的計量空間由機械裝置組成，所以其所有部件均在運動，而運動中的流體就會隨著流量計計量腔體與轉動部件（簡稱轉子）間的運動間隙出現漏失。為了更好地分析誤差的成因，就必須利用計算流量計誤差的公式找出影響漏失量的因素。其誤差計算公式：

其中：E為流量計誤差；V為液體體積；a為轉子比；Δg為漏失量；q為流量。

結合誤差計算公式，就能得出以下結論：由于a為定值，那么E就會隨著單位時間內Δg的變化而變化。所以導致誤差出現的成因是漏失量，但是漏失量的大小與轉子比的大小有關，轉子比越大，漏失量就越大，而轉子比不可能為0，所以誤差就不可能完全消除[1]。

2 液體容積式流量計漏失量大小的影響因素

通過對液體容積式流量計工作原理及其誤差成因分析，認識到誤差不可能消除，只能盡可能的降低誤差。為了降低誤差，提高測量的精準性，就必須確保其誤差始終處于允許的最大誤差范圍之內。而這就需要對液體容積式流量計漏失量大小的影響因素有一個全面的認識，才能更好地開展誤差計算工作。其影響因素主要有以下幾點：

1）機械磨損是影響液體容積式流量計漏失量大小的重要因素之一。主要是因為液體容積式流量計投入使用之后，若經過一段時間，轉子與計量空間磨合后的間隙合適，漏失量較小，而誤差就會較小，但是隨著使用年限的增加，轉子與計量空間出現磨損，就會增大轉子與計量空間的間隙，從而增大漏失量，最終增大誤差。因此，必須加強對其的檢查，尤其是頻繁使用的液體容積式流量計，必須加大流量計比對和期間核查的力度，發現問題后應及時更換磨損嚴重的轉子，進而恢復其功能，進行高效的測量。

2）物體的基本屬性就是熱脹冷縮，而液體容積式流量計的溫度上升，勢必導致液體容積式流量計轉子間隙的增加，進而增大漏失量，導致誤差上升。因此，為了減少漏失量，就必須注意溫度因素導致計量空間增大的問題，且流體還會隨著溫度的上升而膨脹，所以溫度也是一個不可忽視的因素。

3）壓差也是影響液體容積式流量計漏失量大小的重要因素之一。若流量計的進出口存在的壓差較小，那么就會降低轉子轉動速度，流體就會在重力作用下增加流動速度，導致漏失量增大，同時誤差也相應的增大。若流量計的進出口的壓差較大，那么就會增大轉子的回轉力矩，提高轉子轉動速度，流體就會在慣性作用下加大流動速度，從而導致漏失量變大，最終增大誤差。所以，流量計在正常工作時，必須對其進出口壓力進行有效的控制，才能從根本上確保漏失量始終處于最小的狀態。

4）隨流體黏度變化，漏失量也會隨著改變。若流體的黏度較大，那么其漏失量就會較小；而流體的黏度較小，那么其漏失量就會較大。所以在實際測量過程中，應確保所檢測的流體與實際流體的黏度相同，否則就會影響其誤差。若采用其它流體檢測，那么就應確保其誤差不得大于流量計最大誤差的30%。在對液體流量檢測裝置進行檢測時，所采用的流體主要是水。然而液體容積式流量計在實際使用中并非檢測水流量，而是石油流量。水和石油之間的密度相差較大，水的黏度相對較低，勢必會增加漏失量，其所得出的誤差就會大于實際誤差。所以，必須加強對其黏度的修正。修正公式為：

其中：E為誤差；E1為流量計比實際黏度檢測誤差大的誤差；E2為流量計比實際粘度檢測誤差小的誤差；μ為實際流體的黏度；μ1為大于實際流體的黏度；μ2為小于實際流體的黏度。

從公式（2）可以看出，關鍵就在于不同黏度流體的綜合使用，而這就對檢測人員的專業技術水平要求較高，且難以完成。因此，在檢測過程中，應盡可能地確保所檢測流體與實際流體一致，才能更好地降低漏失量，降低誤差[2]。

3 液體容積式流量計漏失量引起的誤差

為了更好地降低漏失量引起的誤差，就必須加強對誤差的計算，從而結合確定的誤差采取針對性的措施予以應對。

3.1 精準計算漏失量引起的誤差

漏失是因為存在間隙所導致，而且漏失量的大小與間隙寬度的三次方成正比。在計算漏失量引起的誤差時，應利用公式（3）進行計算。

其中：qv為流體的流量；qs為單位時間內經過流量計的漏失量；v為流體通過流量計從間隙中所漏失體的體積。

由此可見，由于轉子比與計量室的容積不變，流量計誤差主要來源于漏失量。

3.2 降低誤差

當得出漏失量引起的誤差之后，應采取有效的措施，從以下幾方面切實加強對誤差的控制。

1）由于液體容積式流量計在測量中勢必會產生誤差，所以誤差不可能完全消除，但是我們可以采取一定的措施，降低誤差，最大限度的提高測量的精準度。而加強對其的維護就是一項十分重要的措施，這就需要科學使用，切實加強對其的維護，尤其是新裝的流量計量系統，必須確保其安裝準確，并開展試運行工作。在流量計的閥門關閉之前，應結合系統安裝的方向，針對性的打開管道的閥門。若計量系統水平安裝，那就應將旁通管路閥門打開；若計量系統垂直安裝，那么就應將主管線閥門打開。確保流體通過所打開閥門的管道中流通，從而在沖洗管道雜物的同時平衡流量計的進出口壓力。

2）在運行過程中，若實液掃線工作完成，此時管道內殘留的空氣較多，油需要加壓運行才能進入下一環節。此時管道內的空氣就會以很高的速度通過流量計，導致轉子出現運轉速度過快、超量程計量等情況，使得軸與軸承被損傷。所以在一開始時，就應緩慢地增加流量，確保空氣及時排除。

3）液流從旁路管轉入儀表時，啟閉要緩慢，特別在高溫高壓管線上更應注意。

4）用于高黏度液體，一般經加熱后使之流動。當儀表停用后，其內部液體冷卻而變稠，再啟用時必須先加熱待液體黏度降低后才讓液體流過儀表，否則會咬住活動測量元件使儀表損壞。使用容積式流量計時，因容積式流量計的慣性作用，急劇流量變化將產生較大附加慣性力，使轉子損壞[3]。

4 結語

液體容積式流量計漏失量引起的誤差只能降低不能消除，誤差的存在勢必會影響測量的精準性。測量人員必須想方設法降低漏失量，從而降低誤差，提高測量的精準性。加強流量計的維護；若掃線工作完成，要緩慢地增加流量，確保空氣及時排除；液流從旁路管轉入儀表時，啟閉要緩慢；對于高黏度液體，要加熱后再使用。

[1]楊懷德，柴奇勇.液體容積式流量計的誤差特性及使用注意事項[J].工業計量，2006（增 2）：71-73.

[2]程競豪.液體容積式流量計漏失引起的誤差分析[J].科技傳播，2011（9）：96-97.

[3]王永忠.液體容積式流量計的漏流量變化原因分析[J].計量與測試技術，2010，37（4）：47-48.

[4]洪生偉.計量管理[M].北京：中國計量出版社，2012.

[5]虞慶文.腰輪流量計在油品計量中的誤差分析[J].油氣儲運，2004,23（3）：48-49.