容积式流量计在石油产品的计量方面有悠久的使用历史,石油行业积累了丰富的经验,其中ISO2714:19804液态烃一一用除计量泵以外的定排量(容积式)仪表系统的体积测量》就包含了很多实践经验[2。容积式流量计在石油计量中具有独特的优势,关键原因是流体本身的自润滑作用,使这种仪表能长期、稳定运行,而且精确度高,范围度较大(一般可达10:1)。
石油计量用的容积式流量计常用的有椭圆齿轮式、腰轮式、螺杆式、旋转活塞式、刮板式等多种,不同的种类其口径、范围和适用的流体黏度也不同。
容积式流量计选型和使用中应注意如下几点。
a.精确度与流量范围度有关。同一台仪表如果额定精确度等级较高,只能在较低的范围度内得到,如果想得到较大的范围度则必须要降低精确度等级。例如,各类转子式液体仪表范围度为5:1时,基本误差为士0.2%R;范围度为10:1时,则降为士0.5%R。
b.流体黏度对测量误差有一定影响。与涡轮流量计等其他流量计相比,黏度影响较小,此外,还与许多其他流量计随黏度增大而误差增大不同,黏度增大因间隙间泄漏减小而性能改善。
d.流体温度对测量误差的影响。容积式流量计的测量误差同仪表计量室容积和间隙大小密切相关。流体温度升高时,计量室容积增大。转动部件每转一周,通过仪表的液体量相应增大。例如椭圆齿轮流量计量室和齿轮均为铸钢时,测量值变化+0.36%/10℃[30];均为铸铁时,测量值变化+0.3%/10℃;计量室为铸铁,齿轮为铸铝时,则为+0.14%/10℃[15]。
e.压力损失及黏度对压力损失的影响。容积式流量计是由流体能量来推动测量元件,因此带来相当高的压力损失。此压力损失要比同样口径和流量的涡轮式或其他有阻碍流量计大。液体用仪表在最大流量时黏度为1~5mPas,液体的压力损失在20~100kPa之间。若黏度增加,压力损失随着增加。图3.30所示为椭圆齿轮流量计在不同黏度液体下流量压力损失曲线151,从中可以看到在相同流量下,黏度增加造成压损增加的程度。
g用于测量液化石油气时需特殊处理。液化石油气(LPG)槽车发送,加油站加液常用容积式流量计(如螺杆式)计量。石油气的组成以丁烷为主,常处于气液平衡状态,环境温度变化引起LPG温度相应变化,从而使得其压力相应变化,夏季压力常高于2MPa,此压力还受其组成影响。LPG的密度较小,介于0.51~0.58g/cm3之间,是其组成、温度和压力的函数。
h.预防转子卡死。转子式容积流量计转子一旦卡死,液体就无法通过,因此在设计操作和维护时都应注意,预防转子卡死。在设计阶段应考虑在仪表前加装过滤器,如果液体中固体较多,可分多级过滤,前级滤网目数少,后级滤网目数逐级增多。在维护时应注意过滤器的定期排放清理。如果没有停车排放的机会,可并联设置过滤器,用阀门切换轮换清理。
容积式流量计的缺点。容积式流量计的缺点除了上面所述转子易卡而影响通液之外主要还有下面几点。
1、结构复杂,体积大,笨重,尤其是口径较大时,体积庞大,故一般只适用于中小口径。
2、由于高温条件下零件热膨胀、变形,低温条件下材料变脆等问题,容积式流量计不适用于高低温场合,流体温度范围只能达到-30~160℃,压力最高10MPa。
3、对流体洁净程度要求高,当含有颗粒等各种固形物时,流量计上游须装滤网目数足够多的过滤器,并要经常清理,维护工作量大。
4、转动部分长期运转,引起机械磨损,一般都导致计量误差增大。部分型式容积流量计(如椭圆齿轮式、腰轮式、旋转活塞式)在测量过程中会引起流动脉动,较大口径仪表噪声较大,甚至使管道产生振动。