引言
腰輪式流量計,又稱羅茨流量計,是一種高精度的容積式流量測量儀表。其精確度一般可達0.5級,在油田、石油化工、煉油、鋼鐵廠、電站等部門得到廣泛應用。在油田原油外輸計量中,腰輪流量計往往占據流量計總量的80%以上,其工作性能和運行狀況直接影響著交接雙方的經濟利益。
腰輪式流量計主要由計量腔、密封聯軸器和計數器三部分組成。計量腔包括殼體、一對腰輪轉子(腰輪、軸、驅動齒輪)、上蓋和下蓋等部件,共同構成測量流量的計量腔體。密封聯接部分傳遞腰輪轉子軸的轉動,并阻止流體沿轉動軸泄漏,包括磁鋼聯接機構和軸密封機構。積算部分則將腰輪軸轉動輸出到適當的速度,由計數器計數,從而實現流量的測量。
其工作原理是:當被測流體流經計量室時,在流量計的進出口形成壓差,腰輪在此壓差的推動下旋轉。通過固定在腰輪軸上的一對驅動齒輪,使兩個腰輪保持連續旋轉。由于計量腔的容積是一個固定值,被測流體的流量與腰輪轉數成正比,通過一定的傳動比變速機構傳給計數器,計數器的累計值即是被測流體在某段時間內的體積流量。
一、安裝要求與規范
正確的安裝是
腰輪式流量計長期穩定運行和保證計量精度的基礎。安裝過程中任何疏忽都可能導致后期使用故障。
1.安裝前準備
管道清掃:安裝流量計前,管道必須徹底清掃干凈。特別是新鋪設的管道,可能會有大量鱗片狀的雜質或焊渣等顆粒,裝表前應先清洗管路,讓流體通過管道沖掉管內的殘存固體異物。在清掃管路操作期間,應拆下流量計以免測量部件受到嚴重損壞。如管道配焊,應使用過渡管,不可直接與流量計焊接。
內部清潔:將流量計進出口封裝物去掉,防止顆粒狀雜質掉入計量室內。如計量室表面涂有防銹油,可用汽油或煤油沖洗干凈。
流向確認:管道內流體的流動方向必須與流量計外殼上箭頭所指方向一致。
2.安裝場地選擇
流量計應安裝在振動盡量小的地方。安裝場所應避開強電力設備、高頻設備、強電源開關設備,避開高溫熱源和輻射熱源影響,避開高溫和強腐蝕氣氛影響。如安裝了光電式電脈沖轉換器,還應考慮避免磁場的干擾。
流量計可安裝在室內或室外,但室外安裝應增加保護措施,避免因受雨水、風沙等侵害而導致外殼銹蝕。計數器表面玻璃老化后,如果雨水、風沙等進入計數器內,計數齒輪會被卡死。
3.安裝方式
安裝方向:一般要求水平安裝,被測流體的流向應與殼體上指示流向的箭頭一致。不論管路是垂直還是水平安裝,流量計的腰輪軸應安裝成水平位置(即表度盤應與地面垂直)。對于氣體腰輪流量計,強烈建議垂直安裝(上進下出),這樣的安裝使轉子對管路中的雜質具有自清潔能力,可減少維修、提高使用壽命并保證計量精度。
固定方式:公稱通徑小于80mm的流量計,可架在管道中,亦可將底座落在水泥地基上。公稱通徑80mm及以上、耐壓6.3MPa或公稱通徑150mm以上的流量計,可用地腳螺釘固定在水泥地基上。
直管段要求:腰輪式流量計對前后直管段的要求較低,原理上允許流量計前后不需要直管段。但為保證流場穩定,一般建議儀表前有3D長度的直管段,儀表后有1D長度的直管段,特殊情況要求5D和3D長度。
對中要求:安裝時應確保流量計中心線與管道中心線對齊,無錯位,使流量計不受外力影響(包括軸向與徑向)。
4.配套設備安裝
過濾器:流量計前必須安裝過濾器。大量實踐證明,安裝良好的過濾器是減少故障和延長使用壽命的有效途徑。建議過濾器直接與流量計相連,為便于觀察過濾器的流通能力,建議在過濾器前后裝上壓力表。若流體中雜質較多,可以并聯安裝兩只過濾器,輪流清洗和使用。
消氣器:當液體中含氣量大時,應在過濾器前裝消氣器。測量液體時,為防止氣體在傳感器內滯留,必須安裝氣體分離器。
旁通管路:為便于維修和清洗過濾器且不影響生產,連續運行的系統建議設旁通管路??刹⒙摪惭b兩臺或兩臺以上的流量計,與旁通管道共用。
調壓器:當氣體壓力波動范圍較大時,為保證計量精度,流量計上游應安裝調壓器。
5.安裝后檢查
安裝完畢后,從注油口注入專用潤滑油至油窗中線。可擰下后蓋上螺塞,用內六角扳手轉動轉子,檢查轉子是否自由轉動。若轉子轉動有卡阻,應拆下儀表清除贓物,然后重新安裝。

二、操作使用
1.投運前準備
新選型設計的或重新安裝的腰輪流量計,經安裝檢查無誤后,應進行試運行工作檢驗。
首先關閉流量計前后的閥門(開關閥和調節閥),緩慢打開旁通閥,使流體從旁通閥流過,沖洗管道中殘留的雜物并使流量計進出口壓力平衡。若無旁通管路,可先用一短管代替流量計裝在管路中使流體通過,待管路被洗干凈后,取下短管換上流量計。
對有電信號遠傳的智能型流量計,先接好信號線和電源線,接通電源使儀表正常工作。
2.啟動操作
啟動流量計時,先緩慢打開流量計前的開關閥,再緩慢打開流量計后的調節閥,最后緩慢關閉旁通閥門。
關鍵注意事項:所有閥門開閉運作一定要緩慢,以防止氣流的強烈沖擊而損壞流量計。嚴禁快速開啟閥門,應讓流量計和管道逐漸充滿介質并升壓,避免對轉子造成劇烈沖擊(水錘效應)。
流量計投入運行時,先讓流量計在小流量下運轉幾分鐘,傾聽是否有異常聲音,待流量計啟動正常后,逐漸關閉旁通閥,調節出口閥至某一開度,使流量計在某一流量下正常運轉。用流量計出口的調節閥調節流量,使流量計在正常流量下工作。
如果被測流體的溫度很高,與環境溫度的溫差較大,流量計運行前應注意對計量系統進行預熱,使流量計和管路系統慢慢升溫。
觀察記錄各項運行參數的變化,如溫度、壓力等。系統應沒有大的振動、噪聲和泄漏等情況,經穩定運行一段時間后,試運行結束。
3.正常運行
腰輪流量計運行過程中,沒有繁瑣的操作要求,只要監視運行正常與否即可。運行時要注意被測介質的流量、溫度、壓力等參數是否符合流量計的使用范圍。如偏離較大,應查明原因并考慮解決方法。
啟動和關閉流量計的工作仍應按試運行時的順序進行,一般應制定嚴格的操作程序及規范。流量計在投入運行前應將指針、計數器撥回零位,嚴禁工作時撥動。
4.流量計選型要點
流量計規格選擇不當會導致很大測量誤差——管道輸送流量較小卻選用測量范圍較大的流量計,或流量較大卻選用測量范圍較小的流量計,都會使流量計在超下限或超上限范圍下運行。正確選擇流量計是保證使用壽命和計量精度的前提。選型時應把握兩條基本原則:一要保證使用精度,二要保證生產安全。
三、讀數方法
1.機械計數器讀數
腰輪式流量計的積算部分通常由指針、度盤和機械計數器組成。指針指示的是最低位數,指針的示數與機械計數器的示數合起來就是所要讀取的數值。
讀數示例:指針指示為7.2,計數器示數為0012345,此時流量計示值應為0012345.7.2。應用時應預先記下示值,以便計算某段時間內的累計流量。
2.計數器調整
流量計在正確安裝情況下,如果不易看清讀數,可把計數器旋轉180度或90度??蓪⒘髁坑嬅芊廨S以上的部分拆下,旋轉后再裝上即可。
3.智能型流量計讀數
智能型腰輪式流量計在腰輪流量計基礎上集成了流量、溫度、壓力傳感器和智能化儀表??涩F場指示累積流量和瞬時流量。配以發信器及流量智能控制儀,還可實現遠距離測量和控制。智能表通常通過液晶屏幕顯示累積流量、瞬時流量、溫度、壓力等多參數信息。
四、維護保養
1.潤滑管理
潤滑是腰輪流量計維護的核心。良好的潤滑可以減少轉子與殼體、轉子與轉子之間的磨損,保證精度、降低噪音、延長壽命。
潤滑油加注:流量計正確安裝后,從注油口注入專用潤滑油至油窗中線(注意不能多加)。加注潤滑油時,必須關閉流量計前后閥門,將流量計內氣體排空后再加注。
油位檢查:使用過程中應定期檢查潤滑油的充足及清潔程度。若發現潤滑油發黑或油位高于油窗中線,則說明潤滑油變質或有雜質,此時應更換新潤滑油。若油位低于油窗中線3mm,則說明潤滑油損耗,需補充至油窗中線。
潤滑周期:連續運行的流量計每隔半年加油一次,斷續運行的流量計每隔一年加油一次。介質比較干凈、使用流量在50%Qmax左右、每天運行不超過10小時的,三個月加一次油即可;隨著使用流量增大或介質變臟,加油周期應相應縮短。
2.過濾器維護
定期清洗或更換過濾器濾網。流量計投入運行一段時間后,如果發現過濾器壓降增大,應清洗過濾器或更換過濾介質。定期檢查更換濾網,防止雜質卡死腰輪。
3.日常巡檢
運行狀態檢查:聽運行聲音是否正常,有無異常振動。觀察指針或計數器是否勻速轉動。
泄漏檢查:檢查表體、法蘭、連接件等處有無泄漏。
數據記錄:定期記錄累積流量、瞬時流量、壓力、溫度等數據,便于趨勢分析和故障排查。
系統檢查:定期對整個計量系統進行檢查、維護和檢驗,內容包括流量計、閥門和管路系統、過濾器等配套設備,溫度計、壓力表和密度計等測量儀表,安全閥、限流閥和報警器等保護設備,以及流量顯示儀表、記錄裝置、補償裝置等流量輔助設備。
4.定期檢定
腰輪式流量計的精度會隨著使用時間的增加而逐漸降低??刂蒲喠髁坑嬚`差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。
檢定周期:經常使用和連續運行的流量計,建議每隔半年至多不超過一年重新標定一次。根據JJG633-2005《氣體容積式流量計》規程,準確度等級為0.2級和0.5級的流量計檢定周期為2年,其余等級的流量計檢定周期為3年。通常用于貿易結算的儀表檢定周期為2-3年。
校準方法:腰輪流量計的校準通常遵循“實流校準”原則,即在接近實際工作條件的流場下,將其測量結果與更高精度等級的標準器進行比對。校準流程包括外觀和密封性檢查,隨后在流量校準裝置上,在不同流量點進行校準。
五、常見故障及處理
腰輪不轉或卡死:多為臟物卡死管道或被測液體凝固所致。應清洗管道、過濾器和流量計。
腰輪轉動而指針不動或時走時停:多為表頭拔叉脫節所致。
測量精度偏差:可能是由于傳感器受到雜質覆蓋或電纜連接不良所致。應進行清洗或檢查電纜連接。
測量值波動:可能是由于傳感器安裝位置不良或管道內部存在氣泡所致。應調整傳感器安裝位置或排除管道內氣泡。
信號丟失:可能是由于電纜連接不良、傳感器損壞或供電故障所致。應檢查電纜連接、更換傳感器或修復供電故障。
結語
腰輪式流量計作為一種高精度的容積式流量計,在天然氣、原油及石油制品的精確計量中發揮著不可替代的作用。從正確的安裝選型到規范的操作使用,從準確的讀數記錄到定期的維護保養,每一個環節都直接影響著流量計的計量精度和使用壽命。
安裝時需重視管道清掃、過濾器配置和旁通管路設置;使用時須嚴格執行緩慢開閥的啟動程序;讀數時應注意指針與計數器的配合讀取;維護中要特別重視潤滑管理和定期檢定。只有將安裝、使用、讀數、維護各環節做到位,才能充分發揮腰輪流量計高精度、高可靠性的優勢。