液体容积式流量计漏失量引起的误差分析

2015-07-16白东丰黄飞飞张才忠

石油工业技术监督 2015年8期

白东丰，黄飞飞 ,张才忠，樊靖，赵媛

1.中国石油长庆油田分公司技术监测中心计量检定站（陕西西安 710018）

2.中国石油长庆油田分公司第一采油厂（陕西西安 710018）

液体容积式流量计因其测量精度高、测量范围广和具有较宽的量程而被广泛地应用于现代测量之中。但是在实际测量工作中，由于这样或那样的原因，就会导致其测量误差的存在，而为了消除这些误差，作为专业计量检测人员，必须切实掌握其形成误差的原因，认真分析液体容积式流量计漏失误差带来的影响，从而采取有效的措施降低液体容积式流量计漏失量引起的误差，为误差的消除提供科学的决策和依据。

1 液体容积式流量计工作原理及其误差成因分析

1.1 液体容积式流量计的工作原理

为了更好地掌握液体容积式流量计误差的成因，首先就必须对液体容积式流量计的工作原理有一个基本的认识，才能更好的对其成因进行分析。液体容积式流量计是采用机械测量元件，将所测液体连续的分割成多个单位体积，再将其累加后计算得出的流量就是所测液体的流量，达到计量流体的目的[4]。其工作流程是：首先将流体持续的注入计量仪器固定容积的容器之中，再将注入的流体持续的通过通道的出口，对这一过程的持续次数记录的基础上，将其与计量仪器容积相乘，最终得到所注入液体的流量。因此，其与容积对液体体积进行计量的道理类似，而不同的是将其注入管道，并对其体积进行不断的测量，从而得到测量的数据。

1.2 误差成因分析

液体容积式流量计误差主要是因为测量过程中漏失所引发的[5]。而导致漏失的出现，主要是由于液体容积式流量计的计量空间由机械装置组成，所以其所有部件均在运动，而运动中的流体就会随着流量计计量腔体与转动部件（简称转子）间的运动间隙出现漏失。为了更好地分析误差的成因，就必须利用计算流量计误差的公式找出影响漏失量的因素。其误差计算公式：

其中：E为流量计误差；V为液体体积；a为转子比；Δg为漏失量；q为流量。

结合误差计算公式，就能得出以下结论：由于a为定值，那么E就会随着单位时间内Δg的变化而变化。所以导致误差出现的成因是漏失量，但是漏失量的大小与转子比的大小有关，转子比越大，漏失量就越大，而转子比不可能为0，所以误差就不可能完全消除[1]。

2 液体容积式流量计漏失量大小的影响因素

通过对液体容积式流量计工作原理及其误差成因分析，认识到误差不可能消除，只能尽可能的降低误差。为了降低误差，提高测量的精准性，就必须确保其误差始终处于允许的最大误差范围之内。而这就需要对液体容积式流量计漏失量大小的影响因素有一个全面的认识，才能更好地开展误差计算工作。其影响因素主要有以下几点：

1）机械磨损是影响液体容积式流量计漏失量大小的重要因素之一。主要是因为液体容积式流量计投入使用之后，若经过一段时间，转子与计量空间磨合后的间隙合适，漏失量较小，而误差就会较小，但是随着使用年限的增加，转子与计量空间出现磨损，就会增大转子与计量空间的间隙，从而增大漏失量，最终增大误差。因此，必须加强对其的检查，尤其是频繁使用的液体容积式流量计，必须加大流量计比对和期间核查的力度，发现问题后应及时更换磨损严重的转子，进而恢复其功能，进行高效的测量。

2）物体的基本属性就是热胀冷缩，而液体容积式流量计的温度上升，势必导致液体容积式流量计转子间隙的增加，进而增大漏失量，导致误差上升。因此，为了减少漏失量，就必须注意温度因素导致计量空间增大的问题，且流体还会随着温度的上升而膨胀，所以温度也是一个不可忽视的因素。

3）压差也是影响液体容积式流量计漏失量大小的重要因素之一。若流量计的进出口存在的压差较小，那么就会降低转子转动速度，流体就会在重力作用下增加流动速度，导致漏失量增大，同时误差也相应的增大。若流量计的进出口的压差较大，那么就会增大转子的回转力矩，提高转子转动速度，流体就会在惯性作用下加大流动速度，从而导致漏失量变大，最终增大误差。所以，流量计在正常工作时，必须对其进出口压力进行有效的控制，才能从根本上确保漏失量始终处于最小的状态。

4）随流体黏度变化，漏失量也会随着改变。若流体的黏度较大，那么其漏失量就会较小；而流体的黏度较小，那么其漏失量就会较大。所以在实际测量过程中，应确保所检测的流体与实际流体的黏度相同，否则就会影响其误差。若采用其它流体检测，那么就应确保其误差不得大于流量计最大误差的30%。在对液体流量检测装置进行检测时，所采用的流体主要是水。然而液体容积式流量计在实际使用中并非检测水流量，而是石油流量。水和石油之间的密度相差较大，水的黏度相对较低，势必会增加漏失量，其所得出的误差就会大于实际误差。所以，必须加强对其黏度的修正。修正公式为：

其中：E为误差；E1为流量计比实际黏度检测误差大的误差；E2为流量计比实际粘度检测误差小的误差；μ为实际流体的黏度；μ1为大于实际流体的黏度；μ2为小于实际流体的黏度。

从公式（2）可以看出，关键就在于不同黏度流体的综合使用，而这就对检测人员的专业技术水平要求较高，且难以完成。因此，在检测过程中，应尽可能地确保所检测流体与实际流体一致，才能更好地降低漏失量，降低误差[2]。

3 液体容积式流量计漏失量引起的误差

为了更好地降低漏失量引起的误差，就必须加强对误差的计算，从而结合确定的误差采取针对性的措施予以应对。

3.1 精准计算漏失量引起的误差

漏失是因为存在间隙所导致，而且漏失量的大小与间隙宽度的三次方成正比。在计算漏失量引起的误差时，应利用公式（3）进行计算。

其中：qv为流体的流量；qs为单位时间内经过流量计的漏失量；v为流体通过流量计从间隙中所漏失体的体积。

由此可见，由于转子比与计量室的容积不变，流量计误差主要来源于漏失量。

3.2 降低误差

当得出漏失量引起的误差之后，应采取有效的措施，从以下几方面切实加强对误差的控制。

1）由于液体容积式流量计在测量中势必会产生误差，所以误差不可能完全消除，但是我们可以采取一定的措施，降低误差，最大限度的提高测量的精准度。而加强对其的维护就是一项十分重要的措施，这就需要科学使用，切实加强对其的维护，尤其是新装的流量计量系统，必须确保其安装准确，并开展试运行工作。在流量计的阀门关闭之前，应结合系统安装的方向，针对性的打开管道的阀门。若计量系统水平安装，那就应将旁通管路阀门打开；若计量系统垂直安装，那么就应将主管线阀门打开。确保流体通过所打开阀门的管道中流通，从而在冲洗管道杂物的同时平衡流量计的进出口压力。

2）在运行过程中，若实液扫线工作完成，此时管道内残留的空气较多，油需要加压运行才能进入下一环节。此时管道内的空气就会以很高的速度通过流量计，导致转子出现运转速度过快、超量程计量等情况，使得轴与轴承被损伤。所以在一开始时，就应缓慢地增加流量，确保空气及时排除。

3）液流从旁路管转入仪表时，启闭要缓慢，特别在高温高压管线上更应注意。

4）用于高黏度液体，一般经加热后使之流动。当仪表停用后，其内部液体冷却而变稠，再启用时必须先加热待液体黏度降低后才让液体流过仪表，否则会咬住活动测量元件使仪表损坏。使用容积式流量计时，因容积式流量计的惯性作用，急剧流量变化将产生较大附加惯性力，使转子损坏[3]。