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淺議腰輪流量計的誤差

來源:昆山科爾源儀器儀表有限公司   2025年07月13日 07:05  

      一、引言

      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%(甚至±0.1%),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。分析腰輪流量計的誤差因素,盡量減少計量誤差,使流量計始終運行在所要求的計量精度范圍內,有利于維護“科學、公平、公正”的計量交接原則,有效緩解交接雙方的矛盾,保證計量交接雙方的利益不受損失。

      二、結構原理

      腰輪流量計也稱羅茨流量計,分為立式和臥式兩種,主要由計量腔、密封連接和計數顯示三部分組成,圖1為腰輪流量計的總體結構框圖,圖2為腰輪流量計的結構圖。

 

 

 

 

 

 

      腰輪流量計具有結構簡單、工作可靠、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,在進出口端產生一個壓差,推動一對(或兩對)互相嚙合的腰輪轉子轉動。轉子在轉動過程中,轉子和流量計殼體之間形成一定容積的計量腔,其間充滿液體,隨轉子的轉動,被分隔連續不斷地排出,通過傳動機構將排出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。

 

 

 

      三、誤差確定

      腰輪流量計用于測量液體油品通過的體積量。測量是一個對比、示差、平衡和讀數的過程,如果這一過程是在理想的環境和條件下進行的,即一切影響都不存在,測量將是十分精確的,但在實際中并不存在理想條件,測量對象、測量方法、測量器具和測量者本身都要不同程度地受各種因素的影響;當這些因素變化時,必然影響測量示值的大小,使示值和“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。使用標準裝置對其檢定可以確定計量誤差的大小,按下列公式計算:

          E=(Q1-Q0)÷Q0X99% 

         ξ=Q0÷Q1

式中  E   ―― 基本誤差;
        Q1 ―― 流量計計量流量;
        Q0 ―― 標準裝置的體積量;
        ξ ―― 流量計系數。

      反映腰輪流量計流量和計量誤差關系的曲線,稱為誤差曲線。

      四、誤差分析

      1 裝置誤差

      腰輪流量計因本身結構調整和量值沒有達到規定狀態產生的誤差,稱為裝置誤差。

      腰輪流量計的誤差公式可表示為:

      E=1-q/α

      其中q為轉子循環動作一次排出的油品體積,α為常數,二者同為體積單位,α是由齒輪傳動比和指針轉一周的刻度值所決定的,與流量計本身的結構有關,與油品的流量、黏度、溫度等因素無關。當α

      另外,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。當被測油品通過流量計時,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,這部分油品雖然經過流量計,但沒被計量,這種現象稱為泄漏。由于泄漏的存在,腰輪流量計流出的量總是多而指示的量少,呈負誤差。

      2 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或成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。

      3 壓力損失誤差

      油品要推動腰輪轉子轉動,需要克服機械阻力和油品黏滯阻力,而造成壓力損失,引起油品泄漏。壓力損失越大,泄漏量就越多,測量誤差越大。

      4 油溫誤差

      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,黏度下降,油品流動性增強,從而泄漏量增大,出現負誤差。

      5 油質誤差

      黏度較高的油品,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,使計量腔減少,誤差E<0 。

      6 人為誤差

      由于測量者固有習慣,對事物變化的反應速度、分辨能力等有所不同而造成的記錄信號超前或滯后,讀取測量數據時產生偏差,或油量換算中出現查表失誤、計算錯誤等等,這些情況都會造成不同程度的誤差。

      五、幾點建議

      1、腰輪流量計的型號應與現場流程、油品排量相匹配,工作流量為值的1/3~2/3范圍內。腰輪流量計及其輔助設備的配置應符合規程要求,如有不合理處,應盡快整改。
      2、日常使用中要嚴格按要求操作和維護,倒換流程要平穩,拆裝流量計要小心輕放,及時加注潤滑油,保證流量計安全平穩運行。
      3、流量計前后壓差應小于0.05MPa,若大于此值,可能存在雜質堵塞,重者腰輪轉子卡死,導致憋壓噴油,嚴重影響生產。因此,應定期檢查、清洗、更換過濾器的濾網,確保流量計正常運行。
      4、若油品含氣量較大、流態不穩定,須安裝消氣器和整流器。黏度較大、溫度過高的油品通過流量計前應進行降黏降溫處理。
      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。
     6、加強職工的工作責任心,引導他們熟練掌握操作規程,提高職工業務素質,盡量減小人為誤差。

      參考文獻:

      [1] 謝建昌,王克華,測量儀表及自動化,北京:石油工業出版社,1996,43~49

 

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