[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，本文介紹了腰輪流量計的結構、工作原理、檢定過程，分析了它在使用過程中產生計量誤差的原因，依據實際運行情況提出具體做法，以保證腰輪流量計的計量準確度，盡量減少經濟損失。
腰輪流量計是一種容積式流量測量儀表，廣泛應用于油田管道輸送中粘度較大的油品計量交接，其設計制造工藝已比較成熟，計量精度可達±0.2%，可以實現各種油品的準確計量，是計量交接雙方普遍接受的一種計量器具。通過對腰輪流量計的誤差因素進行分析，在日常的使用過程中盡量滿足其使用條件，降低計量誤差，使流量計始終運行在所要求的計量精度范圍內，不僅有利于“維護科學、公平、公正”的計量交接原則，而且保證計量交接雙方的利益不受損失。
一、腰輪流量計的結構及原理
1.腰輪流量計的結構
腰輪流量計也稱羅茨流量計，屬于容積式流量計，從結構形式分為立式和臥式兩種，其外觀和內部結構見圖1和圖2。腰輪流量計輪由計量腔、密封連接和計數器三部分組成，其中計量部分的腰輪轉子又分為單腰輪（一對腰輪）和雙腰輪（兩對腰輪），腰輪之間夾角為45°。采用雙腰輪結構，可保證腰輪在液體流速不變的情況下，呈等速運轉，減小或消除流量計的震動。
圖1 腰輪流量計外觀
圖2 腰輪流量計結構示意圖
2.工作原理
腰輪流量計具有結構簡單、工作穩定、牢固耐用、測量精度高、量程范圍寬等特點。其工作原理是：當被測液體流經流量計時，出口端產生一個壓差間形成一定容積的計量腔，其間充滿液體，在流量計進出口壓力差的作用下，推動一對（或兩對）互相嚙合的腰輪流量計轉子轉動，轉子B按順時針方向轉動，轉子在轉動過程中，轉子和流量計殼體之間的液體隨轉子的轉動，被分隔連續不斷的排出，通過傳動機構將排出液體的體積顯示在計數器的表盤上，也可通過脈沖發信器進行信號遠傳。其工作過程如圖3所示：
圖3 腰輪流量計的工作原理圖
二、誤差因素分析
腰輪流量計用于測量通過流量計的液體油品的體積量。測量是一個對比、示差、平衡和讀數的過程，在實際生產中，由于測量對象、測量方法、測量器具和測量者本身會不同程度地受環境和測量條件的影響，使顯示值和“真值”之間出現差異，這個差異就是測量誤差。腰輪流量計的誤差主要是指在標準參比條件下，被測量油品通過流量計后的體積誤差或瞬時流量誤差。影響腰輪流量計計量誤差主要有以下幾方面因素：
1.漏失因素
腰輪流量計的腰輪通過一對導向齒輪互相嚙合，兩腰輪之間及它們與殼體內壁之間始終保持著動接觸狀態，當被測油品通經流量計時，有一小部分油品就會從兩轉子間及轉子與殼體內壁的間隙流過，這部分油品雖然流經流量計，但沒被流量計計量，這種現象稱為泄露。由于流量計制造材料及制造工藝等因素影響，腰輪與殼體之間的間隙不可能完全消除，所以存在不同程度的漏流量。由于泄漏的存在，腰輪流量計出現負誤差。
2.溫度因素
流體在流經腰輪流量計計量室時，為使流體推動轉子靈活自如地轉動，流量計轉子與殼體、轉子與轉子之間留有一定的間隙；而且因流量計材質不同，受不同溫度條件的影響，發生不同的變化，因此產生一定的漏失量。油品溫度對計量誤差的影響有兩個方面：一方面溫度升高，油品中部分輕組分逸出，增大了液體體積，出現正誤差。另一方面隨著溫度升高，粘度下降，油品流動性增強，從而泄漏量增大，出現負誤差。同時，原油粘度與溫度成反比關系，溫度升高，原油粘度減小，流量計漏失量也將增大。
3.附件誤差
由于流量計的輔助設備而造成的計量誤差稱為附件誤差。流量計的輔助設備主要包括過濾器、消氣器、壓力表、溫度計、發訊器等，這些設備的安裝位置及工作狀態都直接影響到流量計的測量。以溫度計為例，首先應符合精度要求，即使用最小分度值為0.2℃（或更精確）的全浸入式溫度計，其次要合理安裝，測溫點應具有代表性，不在死角區，盡量避開電磁干擾，溫度計的保護管與管道垂直成45℃逆流安裝，端部應處于管道的中心區域內，管內應注入防凍保溫的液體。這樣，測量結果才能接近“真值”，否則就會造成較大的測量誤差。
4.壓力損失因素
油品要推動腰輪流量計轉子轉動，需要克服機械阻力和油品粘滯阻力，而造成壓力損失，引起油品泄露。壓力損失越大，泄露就越多，測量誤差越大。壓力變化對誤差的影響主要有兩方面：
（1）壓力對計量腔容積的影響
由于壓力作用，流量計殼體的彈性變形，隨著壓力增高，計量腔體積增大，由此引起轉子與殼體之間的間隙增大，漏失量也隨著增大。
（2）壓力對原油體積的影響
壓力不僅對流量計計量腔有影響，而且對原油體積也有影響，當生產運行壓力高于檢定的壓力時，原油體積相應變小。在流量較小時，由于流量計進出口壓差小，腰輪的轉速低，漏流量大，誤差較大；大流量時，由于腰輪回轉力矩大，誤差也較大。當流量在某一確定范圍內，誤差曲線較平穩，是流量計最佳工作狀態。
4、粘度因素
腰輪流量計的優點是計量數據精密準確，但被測油品的粘度對測量精度也有影響，同一流量下，高粘度油品的測量誤差較小。粘度較高的油品，流動性差，泄漏量小，誤差較小。含輕組分較高的油品，其中輕組分易于揮發變成氣體，油氣混合通過腰輪流量計輪流量計時，流量計對油品的檢測量會大于實際通過的油品量，誤差E>0.。蠟量高的油品，當溫度偏低時，易于結蠟，使計量腔體積減少，誤差E<0。
三、幾點建議
1.腰輪流量計的型號應與現場流程、泵排量相匹配，工作流量在流量范圍最大值的1/3—2/3范圍內，腰輪流量計的附件配置應符合規程要求，整改不合理處，以保證流量計的使用條件。
2.檢定流量計時，液體的粘度應盡量與流量計實際測量液體的粘度基本相一致；若流量計工作液體的粘度為5～50mPas時，則檢定液體的粘度應不小于5mPas，且與流量計實際測量液體的粘度之差，一般不大于9mPas；若一臺流量計工作液體的粘度大于50mPas則檢定液體的粘度僅要求不小于50mPas時；若滿足不了規定要求，可按流量計產品說明書提供的粘度修正計算公式（或修正曲線，修正數據表）進行粘度修正。
3.若油品含氣量較大、流態不穩定，須安裝消氣器和整流器。
4.檢定液的溫度與實際測量液的溫度差控制在±5℃以內，否則要進行溫度修正。
5.根據檢定周期，按時送檢流量計，及時調整齒輪比等。現場使用情況異常時，應縮短檢定周期，及時維修檢定、排除故障。