腰轮流量计是目前油田和原油管道输送中使用较广且时间较长的一种流量计量器具，其设计技术和制造工艺已比较成熟，为之配套的检定、安装、维护服务也已达到了一定水准，其计量精度可达到±0.2%（甚至±0.1%），符合国家标准对外输计量器具的精度要求，可以实现各种油品的准确计量，是买卖双方普遍接受的一种计量器具。目前塔河油田年产原油200×104t，90%的原油通过单井和外输站的腰轮流量计计量后装车外运，其工作性能、运行状况直接关系到企业和用户的经济利益。为此，正确地使用、检定和维护腰轮流量计是非常必要的。

 

    一、腰轮流量计的使用与检定

 

    腰轮流量计主要由壳体、腰轮、机械传动和数据显示（信号远传）等部分组成。其原理是在流体压差作用下推动流量计中的一对表面光滑的腰轮转动，由于两腰轮通过一对导向齿轮啮合保持相对位置，并与壳体形成计量腔，腰轮转动时流经的原油经计量腔连续不断的排出，并通过传动机构将体积量显示在屏幕上，也可通过并联的脉冲发讯器进行信号远传。为了确保腰轮流量计良好的工作状态，在日常使用中要严格按要求操作和维护，定期加注润滑油，严禁超极限使用，定期检查更换滤网，防止杂质卡死腰轮，加强流量计的比对和检定工作，防止出现计量误差。

 

    作为一种机械仪表，腰轮流量计在使用一段时间后由于止推轴承，石墨轴承、驱动齿轮的磨损，腰轮间隙发生变化（标准为0.05mm），精度将降低。运行时间超过5年的流量计一般会出现超差现象。针对此问题，一方面要开展维护工作，另一方面要加强与储油罐数据比对和体积管加密测试，及时掌握流量计运行状态，以维护买卖双方的经济利益。由于单井站计量点多，因此只能在周期中间进行一次加密测试，掌握流量计系数变化情况，其它时间由外输站做好每次外输时流量计量和储油罐的数据比对工作。流量计与储油罐属于同精度计量器具，而储油罐的容积值在常态下相对稳定，在单位时间内两者比对的差值应是一个常数，由差值的变化可以判断流量计的系数变化。

 

    控制流量计误差最有效的办法是进行检定，即通过标准器的量值传递进行精度修正，将误差控制在规程允许范围内。目前常用的检定方法有标准秤法、标准罐法、标准流量计法和标准体积管法。标准体积管法在国内使用较广，其特点如下。

 

    （1）检定时不影响流量计正常工作，不产生油品蒸发，流量计脉冲发讯器分辨率为0.1%，体积管复现性在0.02%以上，系统精确度高。

    （2）操作简便，自动化程度高，可实现计算机管理。

 

    二、检定流程对流量计检定的影响

 

    在线检定就是对正常工作状态下的流量计进行现场检定。影响检定结果的关键因素有介质的温度、压力、密度和工作点的选择。对检定流程的要求是必须使体积管的检定流量与被检流量计的工作流量相匹配，只有这样才能准确掌握流量计各流量点的误差特性曲线，真实了解流量计的工作状态。现举例说明流量计检定流程与工作流程不匹配的问题。

 

    某外输站正常外输时流量计工作流量为120m3/h，原油由两条直径为100mm的管道外输。受直径和背压限制，单根管道只占总外输量的50%。由于检定仪（体积管）只安装在其中一条管道上，这样体积管最大检定流量只有流量计工作流量的一半，检定结果无法说明流量计的真实计量精度。解决方法是将检定仪移到A点或将流量计送到检定站检定。某外输站的工作流程如图1所示。

 

 

 

    三、换向阀漏失对检定的影响

 

    用体积管检定流量计的原理是利用两检测开关间标准容积（3年检定1次）作为标准，检定介质在泵压作用下推动弹性橡胶球在标准管段内移动，分别触发检测开、关向频率计数器发出开、关信号，累计被检流量计在此区间内所发出的脉冲信号，将标准状态下的容积值经过温度、压力修正后得到Vifpf，通过式（1）可求出流量计系数MF。

 

    MF=Vifpf/NK

 

    式中 MF — 流量计系数；

         Vifpf— 现场温度、压力下的标准容积值，m3；

         N — 被检流量计体积脉冲数；

         K — 脉冲系数，一般取1。

 

    从式（1）中可以看出，在温度、压力不变的情况下，影响流量计系数MF的主要因素是流量计脉冲数N。N的取值取决于走球时间和关门信号时间。一般弹性橡胶球与标准管段内径相比有2%~4%的过盈量，检定介质在其前后的漏失量小于总体积的0.006%即容积为1000L的标准管段只有0.06个脉冲数误差，因此关键取决于换向阀柱塞密封程度。如果单侧阀体产生漏失，走球时间就会延长，导致累计脉冲数增多，流量计特性曲线下移，以现场一台DN150、编号为971213的流量计为例，在与储油罐数据比对中，每外输1000m3原油，流量计与储油罐相比总有4~5m3的差量，其它流量计也相应出现负误差。为此，请有关人员到现场检定，得出该流量计系数为0.9994。检查流程无误后，对脉冲数进行分解，结果是正程比反程多7~10个脉冲数（LJG-22型体积以正反程为一组数），经检查，发现正程阀体漏失。对体积管扫线后拆开阀腔检查，发现密套缸“O”形密封圈损坏，造成原油串流。更换密封圈，并对阀体进行清洗，重新安装，通油检定得出流量计实际系数为1.0052。经精度修正器调整合格后，流量计在使用中与油罐比对差值减小到正常范围。检定结果见表1。

 

    表1 流量计比对差值检定结果

 

检定次数 流量（m3/h） 正程脉冲 反程脉冲 累计脉冲 正反差值 流量计系数 第一次检定 105 997 990 1987 7 0.9998   999 989 1988 10 0.9992   998 990 1988 8 0.9992 第二次检定

（3个月后） 110 989 987 1976 2 1.0054   989 988 1977 1 1.0049   989 987 1976 2 1.0054

 

    注 Vifpd=1986.506，MF1=0.9994，Vifpf=1986.771，MF2=1.0052。

 

    在腰轮流量计检定中要随时监测体积管正、反程脉冲的变化，尤其在流量大于150m3/h时，要密切注意四通阀双侧柱塞连杆是否到位，双向行程差是否小于3个脉冲数。对三位四通电磁阀、齿轮油泵、溢流阀等关键部件要定期进行维护保养，更换柱塞密封胶皮垫和液压油，防止产生液压冲击和气穴现象，使整个换向密封系统处于良好的工作状态。

 

    四、介质粘度变化对检定结果的影响

 

    由于两腰轮间有微小间隙，在工作时会有一定体积的漏失量（精度允许范围），漏失量与介质粘度成反比，因此介质粘度变化会造成腰轮流量计误差特性曲线移动，从而产生系统误差。

 

    采用离线检定流量计测量不同粘度的介质时，可参考《JJG232-81腰轮流量计检定规程》附录3的粘度修正公式进行粘度修正。由于油品粘度对温度变化很敏感，在外输计量和单井计量中，原油在通过流量计前应采用升温方法降粘。控制好原油温度也是保证流量计精度的一个重要措施。在设备磨合期流量计系数不稳定，且变化幅度大，误差曲线一般向负方向移动，运转一段时间后才能使特性曲线达到稳定状态。图2、图3为两台DN1500、编号分别为971205和971005的腰轮流量计两次检定对比后的特性曲线。

 

 

 

 

 

    编号为971005的流量计初检时的误差特性曲线较陡，极值流量点几乎超差。经磨台后特性曲线日渐平滑，流量点调节范围扩大。

 

    五、建议

 

    原油计量工作直接关系到买卖双方的经济利益，流量计的数据是贸易结算凭证，必须加强管理。

 

    （1）流量计型号应与现场流程、泵的排量相匹配，工作流量应为最大值的70%左右。

    （2）流量计前后压差应小于0.05MPa，在计量介质流态不稳定、含气量较大时要安装整流器和消气器。粘度较大的原油通过流量计前一定要进行降粘处理，否则，由于两腰轮间间隙较小，会影响原油流通，导致压力容器憋压而影响生产。

    （3）检定中要监测四通阀密封情况，定期检查弹性橡胶球的过盈量。

    （4）加强设备磨合期问的加密测试和数据比对，条件许可时应安装标准流量计。

    （5）新购置的流量计要经过人厂检定才能使用。要监测磨合期内的系数变化，并要求厂家提供流量计出厂原始记录，必要时可派人参加出厂检定。应挑选复现性稳定、质量好的流量计，力求严格按规程进行操作、维护和检定，保证流量计处于良好的工作状态