[導(dǎo)讀] 腰輪流量計(jì)是目前原油輸送過(guò)程中精確度高、使用較廣的一種計(jì)量器具，介紹了腰輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、工作原理，分析了該流量計(jì)在原油外輸計(jì)量及檢定中出現(xiàn)的問題，以及在檢定流程設(shè)計(jì)安裝、四通換向閥漏失、介質(zhì)粘度變化對(duì)檢定結(jié)果的影響，并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了具體建議。
腰輪流量計(jì)是目前油田和原油管道輸送中使用較廣且時(shí)間較長(zhǎng)的一種流量計(jì)量器具，其設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝已比較成熟，為之配套的檢定、安裝、維護(hù)服務(wù)也已達(dá)到了一定水準(zhǔn)，其計(jì)量精度可達(dá)到±0.2%（甚至±0.1%），符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)外輸計(jì)量器具的精度要求，可以實(shí)現(xiàn)各種油品的準(zhǔn)確計(jì)量，是買賣雙方普遍接受的一種計(jì)量器具。目前塔河油田年產(chǎn)原油200×104t，90%的原油通過(guò)單井和外輸站的腰輪流量計(jì)計(jì)量后裝車外運(yùn)，其工作性能、運(yùn)行狀況直接關(guān)系到企業(yè)和用戶的經(jīng)濟(jì)利益。為此，正確地使用、檢定和維護(hù)腰輪流量計(jì)是非常必要的。
一、腰輪流量計(jì)的使用與檢定
腰輪流量計(jì)主要由殼體、腰輪、機(jī)械傳動(dòng)和數(shù)據(jù)顯示（信號(hào)遠(yuǎn)傳）等部分組成。其原理是在流體壓差作用下推動(dòng)流量計(jì)中的一對(duì)表面光滑的腰輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于兩腰輪通過(guò)一對(duì)導(dǎo)向齒輪嚙合保持相對(duì)位置，并與殼體形成計(jì)量腔，腰輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)流經(jīng)的原油經(jīng)計(jì)量腔連續(xù)不斷的排出，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將體積量顯示在屏幕上，也可通過(guò)并聯(lián)的脈沖發(fā)訊器進(jìn)行信號(hào)遠(yuǎn)傳。為了確保腰輪流量計(jì)良好的工作狀態(tài)，在日常使用中要嚴(yán)格按要求操作和維護(hù)，定期加注潤(rùn)滑油，嚴(yán)禁超極限使用，定期檢查更換濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)卡死腰輪，加強(qiáng)流量計(jì)的比對(duì)和檢定工作，防止出現(xiàn)計(jì)量誤差。
作為一種機(jī)械儀表，腰輪流量計(jì)在使用一段時(shí)間后由于止推軸承，石墨軸承、驅(qū)動(dòng)齒輪的磨損，腰輪間隙發(fā)生變化（標(biāo)準(zhǔn)為0.05mm），精度將降低。運(yùn)行時(shí)間超過(guò)5年的流量計(jì)一般會(huì)出現(xiàn)超差現(xiàn)象。針對(duì)此問題，一方面要開展維護(hù)工作，另一方面要加強(qiáng)與儲(chǔ)油罐數(shù)據(jù)比對(duì)和體積管加密測(cè)試，及時(shí)掌握流量計(jì)運(yùn)行狀態(tài)，以維護(hù)買賣雙方的經(jīng)濟(jì)利益。由于單井站計(jì)量點(diǎn)多，因此只能在周期中間進(jìn)行一次加密測(cè)試，掌握流量計(jì)系數(shù)變化情況，其它時(shí)間由外輸站做好每次外輸時(shí)流量計(jì)量和儲(chǔ)油罐的數(shù)據(jù)比對(duì)工作。流量計(jì)與儲(chǔ)油罐屬于同精度計(jì)量器具，而儲(chǔ)油罐的容積值在常態(tài)下相對(duì)穩(wěn)定，在單位時(shí)間內(nèi)兩者比對(duì)的差值應(yīng)是一個(gè)常數(shù)，由差值的變化可以判斷流量計(jì)的系數(shù)變化。
控制流量計(jì)誤差最有效的辦法是進(jìn)行檢定，即通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)器的量值傳遞進(jìn)行精度修正，將誤差控制在規(guī)程允許范圍內(nèi)。目前常用的檢定方法有標(biāo)準(zhǔn)秤法、標(biāo)準(zhǔn)罐法、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法和標(biāo)準(zhǔn)體積管法。標(biāo)準(zhǔn)體積管法在國(guó)內(nèi)使用較廣，其特點(diǎn)如下。
（1）檢定時(shí)不影響流量計(jì)正常工作，不產(chǎn)生油品蒸發(fā)，流量計(jì)脈沖發(fā)訊器分辨率為0.1%，體積管復(fù)現(xiàn)性在0.02%以上，系統(tǒng)精確度高。
（2）操作簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理。
二、檢定流程對(duì)流量計(jì)檢定的影響
在線檢定就是對(duì)正常工作狀態(tài)下的流量計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢定。影響檢定結(jié)果的關(guān)鍵因素有介質(zhì)的溫度、壓力、密度和工作點(diǎn)的選擇。對(duì)檢定流程的要求是必須使體積管的檢定流量與被檢流量計(jì)的工作流量相匹配，只有這樣才能準(zhǔn)確掌握流量計(jì)各流量點(diǎn)的誤差特性曲線，真實(shí)了解流量計(jì)的工作狀態(tài)?，F(xiàn)舉例說(shuō)明流量計(jì)檢定流程與工作流程不匹配的問題。
某外輸站正常外輸時(shí)流量計(jì)工作流量為120m3/h，原油由兩條直徑為100mm的管道外輸。受直徑和背壓限制，單根管道只占總外輸量的50%。由于檢定儀（體積管）只安裝在其中一條管道上，這樣體積管最大檢定流量只有流量計(jì)工作流量的一半，檢定結(jié)果無(wú)法說(shuō)明流量計(jì)的真實(shí)計(jì)量精度。解決方法是將檢定儀移到A點(diǎn)或?qū)⒘髁坑?jì)送到檢定站檢定。某外輸站的工作流程如圖1所示。
三、換向閥漏失對(duì)檢定的影響
用體積管檢定流量計(jì)的原理是利用兩檢測(cè)開關(guān)間標(biāo)準(zhǔn)容積（3年檢定1次）作為標(biāo)準(zhǔn)，檢定介質(zhì)在泵壓作用下推動(dòng)彈性橡膠球在標(biāo)準(zhǔn)管段內(nèi)移動(dòng)，分別觸發(fā)檢測(cè)開、關(guān)向頻率計(jì)數(shù)器發(fā)出開、關(guān)信號(hào)，累計(jì)被檢流量計(jì)在此區(qū)間內(nèi)所發(fā)出的脈沖信號(hào)，將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的容積值經(jīng)過(guò)溫度、壓力修正后得到Vifpf，通過(guò)式（1）可求出流量計(jì)系數(shù)MF。
MF=Vifpf/NK
式中 MF — 流量計(jì)系數(shù)；
Vifpf— 現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力下的標(biāo)準(zhǔn)容積值，m3；
N — 被檢流量計(jì)體積脈沖數(shù)；
K — 脈沖系數(shù)，一般取1。
從式（1）中可以看出，在溫度、壓力不變的情況下，影響流量計(jì)系數(shù)MF的主要因素是流量計(jì)脈沖數(shù)N。N的取值取決于走球時(shí)間和關(guān)門信號(hào)時(shí)間。一般彈性橡膠球與標(biāo)準(zhǔn)管段內(nèi)徑相比有2%~4%的過(guò)盈量，檢定介質(zhì)在其前后的漏失量小于總體積的0.006%即容積為1000L的標(biāo)準(zhǔn)管段只有0.06個(gè)脈沖數(shù)誤差，因此關(guān)鍵取決于換向閥柱塞密封程度。如果單側(cè)閥體產(chǎn)生漏失，走球時(shí)間就會(huì)延長(zhǎng)，導(dǎo)致累計(jì)脈沖數(shù)增多，流量計(jì)特性曲線下移，以現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)DN150、編號(hào)為971213的流量計(jì)為例，在與儲(chǔ)油罐數(shù)據(jù)比對(duì)中，每外輸1000m3原油，流量計(jì)與儲(chǔ)油罐相比總有4~5m3的差量，其它流量計(jì)也相應(yīng)出現(xiàn)負(fù)誤差。為此，請(qǐng)有關(guān)人員到現(xiàn)場(chǎng)檢定，得出該流量計(jì)系數(shù)為0.9994。檢查流程無(wú)誤后，對(duì)脈沖數(shù)進(jìn)行分解，結(jié)果是正程比反程多7~10個(gè)脈沖數(shù)（LJG-22型體積以正反程為一組數(shù)），經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)正程閥體漏失。對(duì)體積管掃線后拆開閥腔檢查，發(fā)現(xiàn)密套缸“O”形密封圈損壞，造成原油串流。更換密封圈，并對(duì)閥體進(jìn)行清洗，重新安裝，通油檢定得出流量計(jì)實(shí)際系數(shù)為1.0052。經(jīng)精度修正器調(diào)整合格后，流量計(jì)在使用中與油罐比對(duì)差值減小到正常范圍。檢定結(jié)果見表1。
表1 流量計(jì)比對(duì)差值檢定結(jié)果
檢定次數(shù) 流量（m3/h） 正程脈沖 反程脈沖 累計(jì)脈沖 正反差值 流量計(jì)系數(shù) 第一次檢定 105 997 990 1987 7 0.9998 999 989 1988 10 0.9992 998 990 1988 8 0.9992 第二次檢定
（3個(gè)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。
在腰輪流量計(jì)檢定中要隨時(shí)監(jiān)測(cè)體積管正、反程脈沖的變化，尤其在流量大于150m3/h時(shí)，要密切注意四通閥雙側(cè)柱塞連桿是否到位，雙向行程差是否小于3個(gè)脈沖數(shù)。對(duì)三位四通電磁閥、齒輪油泵、溢流閥等關(guān)鍵部件要定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，更換柱塞密封膠皮墊和液壓油，防止產(chǎn)生液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象，使整個(gè)換向密封系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)。
四、介質(zhì)粘度變化對(duì)檢定結(jié)果的影響
由于兩腰輪間有微小間隙，在工作時(shí)會(huì)有一定體積的漏失量（精度允許范圍），漏失量與介質(zhì)粘度成反比，因此介質(zhì)粘度變化會(huì)造成腰輪流量計(jì)誤差特性曲線移動(dòng)，從而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。
采用離線檢定流量計(jì)測(cè)量不同粘度的介質(zhì)時(shí)，可參考《JJG232-81腰輪流量計(jì)檢定規(guī)程》附錄3的粘度修正公式進(jìn)行粘度修正。由于油品粘度對(duì)溫度變化很敏感，在外輸計(jì)量和單井計(jì)量中，原油在通過(guò)流量計(jì)前應(yīng)采用升溫方法降粘?？刂坪迷蜏囟纫彩潜ＷC流量計(jì)精度的一個(gè)重要措施。在設(shè)備磨合期流量計(jì)系數(shù)不穩(wěn)定，且變化幅度大，誤差曲線一般向負(fù)方向移動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后才能使特性曲線達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。圖2、圖3為兩臺(tái)DN1500、編號(hào)分別為971205和971005的腰輪流量計(jì)兩次檢定對(duì)比后的特性曲線。
編號(hào)為971005的流量計(jì)初檢時(shí)的誤差特性曲線較陡，極值流量點(diǎn)幾乎超差。經(jīng)磨臺(tái)后特性曲線日漸平滑，流量點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)大。
五、建議
原油計(jì)量工作直接關(guān)系到買賣雙方的經(jīng)濟(jì)利益，流量計(jì)的數(shù)據(jù)是貿(mào)易結(jié)算憑證，必須加強(qiáng)管理。
（1）流量計(jì)型號(hào)應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)流程、泵的排量相匹配，工作流量應(yīng)為最大值的70%左右。
（2）流量計(jì)前后壓差應(yīng)小于0.05MPa，在計(jì)量介質(zhì)流態(tài)不穩(wěn)定、含氣量較大時(shí)要安裝整流器和消氣器。粘度較大的原油通過(guò)流量計(jì)前一定要進(jìn)行降粘處理，否則，由于兩腰輪間間隙較小，會(huì)影響原油流通，導(dǎo)致壓力容器憋壓而影響生產(chǎn)。
（3）檢定中要監(jiān)測(cè)四通閥密封情況，定期檢查彈性橡膠球的過(guò)盈量。
（4）加強(qiáng)設(shè)備磨合期問的加密測(cè)試和數(shù)據(jù)比對(duì)，條件許可時(shí)應(yīng)安裝標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)。
（5）新購(gòu)置的流量計(jì)要經(jīng)過(guò)人廠檢定才能使用。要監(jiān)測(cè)磨合期內(nèi)的系數(shù)變化，并要求廠家提供流量計(jì)出廠原始記錄，必要時(shí)可派人參加出廠檢定。應(yīng)挑選復(fù)現(xiàn)性穩(wěn)定、質(zhì)量好的流量計(jì)，力求嚴(yán)格按規(guī)程進(jìn)行操作、維護(hù)和檢定，保證流量計(jì)處于良好的工作狀態(tài)