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橢圓齒輪流量計高溫環(huán)境下計量誤差分析與處理

摘要：橢圓齒輪流量計作為冬季原油長輸管道加注降凝劑的主要計量設(shè)備，加注量的準(zhǔn)確與否影響著長輸管道的安全性。本文結(jié)合日常生產(chǎn)實際情況，對橢圓齒輪流量計高溫環(huán)境下引起計量誤差的主要原因進(jìn)行分析。

  某油田長輸管道企業(yè)為保障冬季輸油安全生產(chǎn)，添加降凝劑以降低長輸管道中原油凝固點。降凝劑加注量必須，過多造成成本浪費，過少起不到降低凝固點效果，反而會對冬季管線安全輸送造成隱患。

  降凝劑使用溫度在≥35℃時效果***佳，過低的溫度下降凝劑呈現(xiàn)膠狀，失去流動性。因此降凝劑生產(chǎn)企業(yè)慣常做法是接到訂單后連夜生產(chǎn)，然后使用保溫罐車長距離運抵使用單位，使用單位安排人員卸放至儲存罐內(nèi)以備今后一段時間使用。為此該單位安裝降凝劑加注設(shè)備2套，一用一備使用。在使用期間為保障降凝劑溫度在合適范圍內(nèi)，儲存罐通常為保溫罐，加裝電加熱棒用以提升降凝劑溫度。
 

1、橢圓齒輪流量計工作原理：

  為確保降凝劑加注量滿足管輸要求，通常選用橢圓齒輪流量計作為計量設(shè)備（見圖1）。橢圓齒輪流量計是用于管道中液體流量連續(xù)或間斷測量和控制的容積式計量儀表。它具有量程范圍大、準(zhǔn)確度高、壓力損失小、粘度適應(yīng)性強、能測量高溫高粘液體、標(biāo)定方便、安裝建議等諸多優(yōu)點。廣泛適用于石油、化工、化纖、交通、商貿(mào)、食品、醫(yī)藥衛(wèi)生等部門的流量計量。

圖1 橢圓齒輪流量計外觀
  橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計由流量變送器和計數(shù)機構(gòu)組成（見圖2）。計量室內(nèi)由一對橢圓齒輪與蓋板構(gòu)成初月形空腔作為流量的計量單位。橢圓齒輪靠流量計進(jìn)出口壓力差推動而旋轉(zhuǎn)，從而不斷地將液體經(jīng)初月形空腔計量后送到出口處，每轉(zhuǎn)流過的液體是初月形空腔的四倍，由密封聯(lián)軸器將橢圓齒輪轉(zhuǎn)的總數(shù)以及旋轉(zhuǎn)的快慢傳遞給計數(shù)機構(gòu)或發(fā)訊器，便可知道通過管道中液體總量和瞬時流量。計數(shù)機構(gòu)則包含減速機構(gòu)、調(diào)節(jié)機構(gòu)、計數(shù)器、發(fā)訊器。



圖2 橢圓齒輪流量計工作原理

2、計量誤差原因分析及處理：
   2015年冬季該單位投用降凝劑加注設(shè)備設(shè)施，在使用一周后發(fā)現(xiàn)計量數(shù)據(jù)存在偏差，并且偏差情況呈非線性變化，相關(guān)數(shù)據(jù)摘錄如表1所示。
 
表1 2015年1月2日流量計讀數(shù)表
 

 
依據(jù)現(xiàn)場故障現(xiàn)象判斷分析產(chǎn)生計量誤差原因如下幾點：
1）降凝劑流動性變差，造成計量數(shù)據(jù)波動；
 
2）流量計安裝過程中管線存在施工質(zhì)量問題，存在泄漏；
 
3）流量計橢圓齒輪偶發(fā)性卡阻，致使計量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；
4）流量計計量腔磨損，計量數(shù)據(jù)偏差；
 
5）流量計計數(shù)器損壞，造成計量數(shù)據(jù)偏差。
  根據(jù)上述原因，該單位組織技術(shù)力量對上述原因進(jìn)行逐項驗證，排查引起流量計計量誤差的主要原因。
  在對橢圓齒輪流量計進(jìn)行拆解過程中發(fā)現(xiàn)，流量計計數(shù)器采用磁力耦合方式進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，未發(fā)現(xiàn)計量數(shù)據(jù)偏差問題；流量計計量腔內(nèi)完好，未出現(xiàn)磨損情況；流量計橢圓齒輪嚙合良好，轉(zhuǎn)動未出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象；流量計安裝管網(wǎng)采用原裝不銹鋼管材，安裝質(zhì)量完好，未發(fā)現(xiàn)泄漏等情況；降凝劑在電加熱棒高溫預(yù)熱情況下使用，不存在流動性變差等情況。
  在隨后拆解檢查過程中發(fā)現(xiàn)，橢圓齒輪流量計計量腔壓蓋側(cè)密封墊圈出現(xiàn)破損（圖3），經(jīng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)密封墊圈內(nèi)側(cè)為高溫燙化變形，計量腔壓蓋側(cè)外壁降凝劑流出受溫降影響已形成膠裝物質(zhì)，失去流動性。


圖3 變形的密封墊圈
  據(jù)此判斷，降凝劑預(yù)熱溫度過高導(dǎo)致橢圓齒輪流量計計量腔密封墊圈破損（見圖4），計量腔內(nèi)降凝劑溢流，從而導(dǎo)致計量數(shù)據(jù)發(fā)生偏差。由于密封墊圈破損并非一次性形成，所以偏差數(shù)據(jù)呈非線性變化。


圖4 破損的密封墊圈

觀察該單位在用的橢圓齒輪流量計為LC-A型，要求被測介質(zhì)溫度-20～100℃，而降凝劑罐預(yù)熱用的電加熱棒溫度雖然設(shè)定在50℃，但實際電加熱棒出口加熱溫度達(dá)到了240℃，遠(yuǎn)高于流量計對被測流量溫度要求。
 
故障原因判斷清楚后，該單位技術(shù)人員尋找到合適的高溫墊片對橢圓齒輪流量計計量腔密封問題進(jìn)行修復(fù)，重新調(diào)整設(shè)置了電加熱棒的工作溫度。修復(fù)后重新啟動加注設(shè)備，并對降凝劑加注量進(jìn)行比對標(biāo)定，相關(guān)數(shù)據(jù)摘錄見表2。
 
表2 2015年1月6日流量計讀數(shù)
 

 
3、結(jié)束語：
   經(jīng)過運行崗位人員使用，橢圓齒輪流量計未再發(fā)生計量偏差問題。使用橢圓齒輪流量計要注意被測介質(zhì)的溫度不能過高，否則不僅會增加計量誤差，而且有使齒輪發(fā)生卡死的可能。為此，橢圓齒輪流量計在儀表所規(guī)定的使用溫度范圍內(nèi)使用。