腰轮流量计是一种容积式流量测量仪表，广泛应用于油田管道输送中粘度较大的油品计量交接，其设计制造工艺已比较成熟，计量精度可达±0.2%，可以实现各种油品的准确计量，是计量交接双方普遍接受的一种计量器具。通过对腰轮流量计的误差因素进行分析，在日常的使用过程中尽量满足其使用条件，降低计量误差，使流量计始终运行在所要求的计量精度范围内，不仅有利于“维护科学、公平、公正”的计量交接原则，而且保证计量交接双方的利益不受损失。

 

    一、腰轮流量计的结构及原理

 

    1.腰轮流量计的结构

 

    腰轮流量计也称罗茨流量计，属于容积式流量计，从结构形式分为立式和卧式两种，其外观和内部结构见图1和图2。腰轮流量计轮由计量腔、密封连接和计数器三部分组成，其中计量部分的腰轮转子又分为单腰轮（一对腰轮）和双腰轮（两对腰轮），腰轮之间夹角为45°。采用双腰轮结构，可保证腰轮在液体流速不变的情况下，呈等速运转，减小或消除流量计的震动。

 

 

 

图1 腰轮流量计外观

 

 

 

图2 腰轮流量计结构示意图

 

    2.工作原理

 

    腰轮流量计具有结构简单、工作稳定、牢固耐用、测量精度高、量程范围宽等特点。其工作原理是：当被测液体流经流量计时，出口端产生一个压差间形成一定容积的计量腔，其间充满液体，在流量计进出口压力差的作用下，推动一对（或两对）互相啮合的腰轮流量计转子转动，转子B按顺时针方向转动，转子在转动过程中，转子和流量计壳体之间的液体随转子的转动，被分隔连续不断的排出，通过传动机构将排出液体的体积显示在计数器的表盘上，也可通过脉冲发信器进行信号远传。其工作过程如图3所示：

 

 

 

图3 腰轮流量计的工作原理图

 

    二、误差因素分析

 

    腰轮流量计用于测量通过流量计的液体油品的体积量。测量是一个对比、示差、平衡和读数的过程，在实际生产中，由于测量对象、测量方法、测量器具和测量者本身会不同程度地受环境和测量条件的影响，使显示值和“真值”之间出现差异，这个差异就是测量误差。腰轮流量计的误差主要是指在标准参比条件下，被测量油品通过流量计后的体积误差或瞬时流量误差。影响腰轮流量计计量误差主要有以下几方面因素：

 

    1.漏失因素

 

    腰轮流量计的腰轮通过一对导向齿轮互相啮合，两腰轮之间及它们与壳体内壁之间始终保持着动接触状态，当被测油品通经流量计时，有一小部分油品就会从两转子间及转子与壳体内壁的间隙流过，这部分油品虽然流经流量计，但没被流量计计量，这种现象称为泄露。由于流量计制造材料及制造工艺等因素影响，腰轮与壳体之间的间隙不可能完全消除，所以存在不同程度的漏流量。由于泄漏的存在，腰轮流量计出现负误差。

 

    2.温度因素

 

    流体在流经腰轮流量计计量室时，为使流体推动转子灵活自如地转动，流量计转子与壳体、转子与转子之间留有一定的间隙；而且因流量计材质不同，受不同温度条件的影响，发生不同的变化，因此产生一定的漏失量。油品温度对计量误差的影响有两个方面：一方面温度升高，油品中部分轻组分逸出，增大了液体体积，出现正误差。另一方面随着温度升高，粘度下降，油品流动性增强，从而泄漏量增大，出现负误差。同时，原油粘度与温度成反比关系，温度升高，原油粘度减小，流量计漏失量也将增大。

 

    3.附件误差

 

    由于流量计的辅助设备而造成的计量误差称为附件误差。流量计的辅助设备主要包括过滤器、消气器、压力表、温度计、发讯器等，这些设备的安装位置及工作状态都直接影响到流量计的测量。以温度计为例，首先应符合精度要求，即使用最小分度值为0.2℃（或更精确）的全浸入式温度计，其次要合理安装，测温点应具有代表性，不在死角区，尽量避开电磁干扰，温度计的保护管与管道垂直成45℃逆流安装，端部应处于管道的中心区域内，管内应注入防冻保温的液体。这样，测量结果才能接近“真值”，否则就会造成较大的测量误差。

 

    4.压力损失因素

 

    油品要推动腰轮流量计转子转动，需要克服机械阻力和油品粘滞阻力，而造成压力损失，引起油品泄露。压力损失越大，泄露就越多，测量误差越大。压力变化对误差的影响主要有两方面：

 

    （1）压力对计量腔容积的影响

 

    由于压力作用，流量计壳体的弹性变形，随着压力增高，计量腔体积增大，由此引起转子与壳体之间的间隙增大，漏失量也随着增大。

 

    （2）压力对原油体积的影响

 

    压力不仅对流量计计量腔有影响，而且对原油体积也有影响，当生产运行压力高于检定的压力时，原油体积相应变小。在流量较小时，由于流量计进出口压差小，腰轮的转速低，漏流量大，误差较大；大流量时，由于腰轮回转力矩大，误差也较大。当流量在某一确定范围内，误差曲线较平稳，是流量计最佳工作状态。

 

    4、粘度因素

 

    腰轮流量计的优点是计量数据精密准确，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。粘度较高的油品，流动性差，泄漏量小，误差较小。含轻组分较高的油品，其中轻组分易于挥发变成气体，油气混合通过腰轮流量计轮流量计时，流量计对油品的检测量会大于实际通过的油品量，误差E>0.。蜡量高的油品，当温度偏低时，易于结蜡，使计量腔体积减少，误差E<0。    

 

    三、几点建议

 

    1.腰轮流量计的型号应与现场流程、泵排量相匹配，工作流量在流量范围最大值的1/3—2/3范围内，腰轮流量计的附件配置应符合规程要求，整改不合理处，以保证流量计的使用条件。

 

    2.检定流量计时，液体的粘度应尽量与流量计实际测量液体的粘度基本相一致；若流量计工作液体的粘度为5～50mPas时，则检定液体的粘度应不小于5mPas，且与流量计实际测量液体的粘度之差，一般不大于9mPas；若一台流量计工作液体的粘度大于50mPas则检定液体的粘度仅要求不小于50mPas时；若满足不了规定要求，可按流量计产品说明书提供的粘度修正计算公式（或修正曲线，修正数据表）进行粘度修正。

 

    3.若油品含气量较大、流态不稳定，须安装消气器和整流器。

 

    4.检定液的温度与实际测量液的温度差控制在±5℃以内，否则要进行温度修正。

 

    5.根据检定周期，按时送检流量计，及时调整齿轮比等。现场使用情况异常时，应缩短检定周期，及时维修检定、排除故障。