[導讀] 腰輪流量計是目前原油輸送過程中精確度高、使用較廣的一種計量器具，介紹了腰輪流量計的結構、工作原理，分析了該流量計在原油外輸計量及檢定中出現的問題，以及在檢定流程設計安裝、四通換向閥漏失、介質粘度變化對檢定結果的影響，并根據實踐經驗提出了具體建議。
腰輪流量計是目前油田和原油管道輸送中使用較廣且時間較長的一種流量計量器具，其設計技術和制造工藝已比較成熟，為之配套的檢定、安裝、維護服務也已達到了一定水準，其計量精度可達到±0.2%（甚至±0.1%），符合國家標準對外輸計量器具的精度要求，可以實現各種油品的準確計量，是買賣雙方普遍接受的一種計量器具。目前塔河油田年產原油200×104t，90%的原油通過單井和外輸站的腰輪流量計計量后裝車外運，其工作性能、運行狀況直接關系到企業和用戶的經濟利益。為此，正確地使用、檢定和維護腰輪流量計是非常必要的。
一、腰輪流量計的使用與檢定
腰輪流量計主要由殼體、腰輪、機械傳動和數據顯示（信號遠傳）等部分組成。其原理是在流體壓差作用下推動流量計中的一對表面光滑的腰輪轉動，由于兩腰輪通過一對導向齒輪嚙合保持相對位置，并與殼體形成計量腔，腰輪轉動時流經的原油經計量腔連續不斷的排出，并通過傳動機構將體積量顯示在屏幕上，也可通過并聯的脈沖發訊器進行信號遠傳。為了確保腰輪流量計良好的工作狀態，在日常使用中要嚴格按要求操作和維護，定期加注潤滑油，嚴禁超極限使用，定期檢查更換濾網，防止雜質卡死腰輪，加強流量計的比對和檢定工作，防止出現計量誤差。
作為一種機械儀表，腰輪流量計在使用一段時間后由于止推軸承，石墨軸承、驅動齒輪的磨損，腰輪間隙發生變化（標準為0.05mm），精度將降低。運行時間超過5年的流量計一般會出現超差現象。針對此問題，一方面要開展維護工作，另一方面要加強與儲油罐數據比對和體積管加密測試，及時掌握流量計運行狀態，以維護買賣雙方的經濟利益。由于單井站計量點多，因此只能在周期中間進行一次加密測試，掌握流量計系數變化情況，其它時間由外輸站做好每次外輸時流量計量和儲油罐的數據比對工作。流量計與儲油罐屬于同精度計量器具，而儲油罐的容積值在常態下相對穩定，在單位時間內兩者比對的差值應是一個常數，由差值的變化可以判斷流量計的系數變化。
控制流量計誤差最有效的辦法是進行檢定，即通過標準器的量值傳遞進行精度修正，將誤差控制在規程允許范圍內。目前常用的檢定方法有標準秤法、標準罐法、標準流量計法和標準體積管法。標準體積管法在國內使用較廣，其特點如下。
（1）檢定時不影響流量計正常工作，不產生油品蒸發，流量計脈沖發訊器分辨率為0.1%，體積管復現性在0.02%以上，系統精確度高。
（2）操作簡便，自動化程度高，可實現計算機管理。
二、檢定流程對流量計檢定的影響
在線檢定就是對正常工作狀態下的流量計進行現場檢定。影響檢定結果的關鍵因素有介質的溫度、壓力、密度和工作點的選擇。對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的工作流量相匹配，只有這樣才能準確掌握流量計各流量點的誤差特性曲線，真實了解流量計的工作狀態。現舉例說明流量計檢定流程與工作流程不匹配的問題。
某外輸站正常外輸時流量計工作流量為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工作流量的一半，檢定結果無法說明流量計的真實計量精度。解決方法是將檢定儀移到A點或將流量計送到檢定站檢定。某外輸站的工作流程如圖1所示。
三、換向閥漏失對檢定的影響
用體積管檢定流量計的原理是利用兩檢測開關間標準容積（3年檢定1次）作為標準，檢定介質在泵壓作用下推動彈性橡膠球在標準管段內移動，分別觸發檢測開、關向頻率計數器發出開、關信號，累計被檢流量計在此區間內所發出的脈沖信號，將標準狀態下的容積值經過溫度、壓力修正后得到Vifpf，通過式（1）可求出流量計系數MF。
MF=Vifpf/NK
式中 MF — 流量計系數；
Vifpf— 現場溫度、壓力下的標準容積值，m3；
N — 被檢流量計體積脈沖數；
K — 脈沖系數，一般取1。
從式（1）中可以看出，在溫度、壓力不變的情況下，影響流量計系數MF的主要因素是流量計脈沖數N。N的取值取決于走球時間和關門信號時間。一般彈性橡膠球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1000L的標準管段只有0.06個脈沖數誤差，因此關鍵取決于換向閥柱塞密封程度。如果單側閥體產生漏失，走球時間就會延長，導致累計脈沖數增多，流量計特性曲線下移，以現場一臺DN150、編號為971213的流量計為例，在與儲油罐數據比對中，每外輸1000m3原油，流量計與儲油罐相比總有4~5m3的差量，其它流量計也相應出現負誤差。為此，請有關人員到現場檢定，得出該流量計系數為0.9994。檢查流程無誤后，對脈沖數進行分解，結果是正程比反程多7~10個脈沖數（LJG-22型體積以正反程為一組數），經檢查，發現正程閥體漏失。對體積管掃線后拆開閥腔檢查，發現密套缸“O”形密封圈損壞，造成原油串流。更換密封圈，并對閥體進行清洗，重新安裝，通油檢定得出流量計實際系數為1.0052。經精度修正器調整合格后，流量計在使用中與油罐比對差值減小到正常范圍。檢定結果見表1。
表1 流量計比對差值檢定結果
檢定次數 流量（m3/h） 正程脈沖 反程脈沖 累計脈沖 正反差值 流量計系數 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。
在腰輪流量計檢定中要隨時監測體積管正、反程脈沖的變化，尤其在流量大于150m3/h時，要密切注意四通閥雙側柱塞連桿是否到位，雙向行程差是否小于3個脈沖數。對三位四通電磁閥、齒輪油泵、溢流閥等關鍵部件要定期進行維護保養，更換柱塞密封膠皮墊和液壓油，防止產生液壓沖擊和氣穴現象，使整個換向密封系統處于良好的工作狀態。
四、介質粘度變化對檢定結果的影響
由于兩腰輪間有微小間隙，在工作時會有一定體積的漏失量（精度允許范圍），漏失量與介質粘度成反比，因此介質粘度變化會造成腰輪流量計誤差特性曲線移動，從而產生系統誤差。
采用離線檢定流量計測量不同粘度的介質時，可參考《JJG232-81腰輪流量計檢定規程》附錄3的粘度修正公式進行粘度修正。由于油品粘度對溫度變化很敏感，在外輸計量和單井計量中，原油在通過流量計前應采用升溫方法降粘。控制好原油溫度也是保證流量計精度的一個重要措施。在設備磨合期流量計系數不穩定，且變化幅度大，誤差曲線一般向負方向移動，運轉一段時間后才能使特性曲線達到穩定狀態。圖2、圖3為兩臺DN1500、編號分別為971205和971005的腰輪流量計兩次檢定對比后的特性曲線。
編號為971005的流量計初檢時的誤差特性曲線較陡，極值流量點幾乎超差。經磨臺后特性曲線日漸平滑，流量點調節范圍擴大。
五、建議
原油計量工作直接關系到買賣雙方的經濟利益，流量計的數據是貿易結算憑證，必須加強管理。
（1）流量計型號應與現場流程、泵的排量相匹配，工作流量應為最大值的70%左右。
（2）流量計前后壓差應小于0.05MPa，在計量介質流態不穩定、含氣量較大時要安裝整流器和消氣器。粘度較大的原油通過流量計前一定要進行降粘處理，否則，由于兩腰輪間間隙較小，會影響原油流通，導致壓力容器憋壓而影響生產。
（3）檢定中要監測四通閥密封情況，定期檢查彈性橡膠球的過盈量。
（4）加強設備磨合期問的加密測試和數據比對，條件許可時應安裝標準流量計。
（5）新購置的流量計要經過人廠檢定才能使用。要監測磨合期內的系數變化，并要求廠家提供流量計出廠原始記錄，必要時可派人參加出廠檢定。應挑選復現性穩定、質量好的流量計，力求嚴格按規程進行操作、維護和檢定，保證流量計處于良好的工作狀態