本文作者李实先生，中国石油抚顺石化分公司石油二厂副总工程师、高级工程师。 关键词：炼油厂　计量管理　MIS　GIS 一 前言 抚顺石油二厂是中国石油抚顺石化分公司下属的大型石油化工生产企业，每天消耗大量的水、电、汽等，同时生产大量的汽油、柴油、液化气等产品。对这些物料和能耗的准确计量，直接关系到企业的生产成本和经济效益。 显而易见，计量对于一个企业来说举足轻重，生产靠计量提供的数据去指挥，成本靠计量提供的数据去核算。尤其是在企业改制后，为适应关联交易和市场经济的需求，计量工作就显得更加重要。抚顺石油二厂是一个老厂，原有的计量仪表配备率很低，只有51%，而且大部分计量仪表的精确度较低，稳定性不好，故障率很高。近两年来，为了从根本上扭转计量的被动局面，厂领导相当重视，无论是管理的力度，还是资金的投入，都是从未有过的。仅仅用了一年多的时间，累计安装投用了536台计量仪表，其中油表15台，水表283台，汽表86台，气相表(瓦斯、风、氮气、氢气)77台，电表68台和互供料表7台，使全厂计量仪表的配备率一跃达到了98.86%，其中互供、外供和关联交易计量仪表的配备率达到了100%，投用率99.7%，完好率99.39%，准确率98.17%。 但目前该厂的计量工作还存在两个至关重要的问题：(1)采用人工抄表，表多人少，一天一次，几天一次，甚至一周一次，对数据的整理和统计只是每月进行一次，远远不能满足生产和管理的要求；(2)如何保证计量表的投用率、完好率和准确率达标，还要采用现代化的管理手段和方法，以加强对全厂1000多台计量仪表的日常管理。 为使计量工作再上一个台阶，全厂建立起一套自动计量监测系统，实时采集水、电、油、汽、液化气、瓦斯、风、氮气、氢气等计量数据，及时供生产指挥和管理部门浏览；并在此基础上，开发可视化的管理信息系统，实现全厂动态能量平衡以及计量仪表运行的动态管理。这是生产管理、企业水平提高的需要，也是市场竞争的需要。 二 现场计量仪表配置 计量仪表的选型，主要依据3方面的考虑：(1)被计量介质的类型要求，如水、电、汽、油、液化气、瓦斯、风、氮气、氢气等；(2)被计量介质的工况要求，如组分、流量、压力、温度、黏度等；(3)被计量介质的精确度要求，如原油进厂和产品出厂、动力外购和供外、进装置原料和出装置产品、生产系统成本核算、生产过程控制系统、辅助单位用能等。 现场安装的计量仪表主要有： (1)质量流量计 基于科里奥利(Coriolis)原理的质量流量计系统，由一台传感器和一台用于信号处理的变送器组成。这种质量流量计完全克服了传统的体积流量测量方法因温度、压力、黏度、密度等因素的影响所造成的弊端，可直接用于测量介质的质量和密度，具有压力损失小、测量精确度高(液体的测量精确度为读数的±0.10%，气体的测量精确度为读数的±0.50%)、稳定性高、量程比宽、测量范围广等优点。由于检测器无可动部件，因此日常维护量极少，而且无直管段要求，既可水平安装，又能垂直安装，给安装施工带来很大的方便。近几年来，质量流量计在抚顺石油二厂得到了越来越广泛的应用，特别是原油进厂和产品出厂、进装置原料和出装置产品的计量，大都采用了美国Rosemount的DS和CMF系列产品，用来对大庆原油、汽油、柴油和液化气的计量。应该注意的是，当被测液体携带气体时，会使计量精确度大大降低。有文献记载：当含气体1%时，计量误差为±(1~2)%；当含气体5%时，计量误差达±10%；当含气体10%时，计量误差增加到±(15~20)%，甚至是±80%。 (2)涡街流量计 涡街流量计于20世纪70年代用于测量蒸汽和其他多种液体，它属于振荡型流量计，不含运动部件，能耐流体的冲刷，可靠性高、使用寿命长，还具有节流式流量计的优点。涡街流量计是一种数字式流量计，它输出的脉冲信号的频率与流量成线性关系，量程宽，重复性好，其计量精确度不受介质的压力、温度、密度影响，便于远距离传输。涡街流量计可以实现对液体、气体、蒸汽等各种介质的体积测量。但它不宜用于高黏度流体、低密度气体、低流速流体、易粘附流体的计量，而且要求安装现场无机械振动、无电磁干扰，计量仪表前后应留有足够的直管段。需要特别指出的是，涡街流量计在量程下限运行时，其计量误差会显著加大，基至会失去计量的意义。抚顺石油二厂采用涡街流量计的数量较多，有E+H、丹佛斯、横河的产品。这些厂家的涡街流量计都有较好的性能价格比，大部分被用在于对汽油、柴油、瓦斯、蒸汽、风和水的计量，能够较好地满足能量平衡、物料平衡和生产装置成本核算的需求，计量效果较好。 (3)涡轮流量计 涡轮流量计由变送器、前置放大器和显示仪表组成。它是一种速度式流量仪表。抚顺石油二厂在70年代末期时，曾经投用过较多的涡轮流量计，来实现对轻质油的计量。由于当时国产涡轮流量计采用石墨轴承，防腐能力较差，在不干净的介质中容易磨损，尽管为克服这一弊端，曾安装过滤器、消气器等辅件，但计量精确度不够理想，维护量也较大，因此陆续被更换。近年来，涡轮流量计在精确度和质量上取得了新的进展，突出体现在原来的石墨轴承现已改为硬质合金(碳化钨)，使平均无故障工作时间(MTBF)超过上万小时。由于涡轮流量计具有精确度较高、重复性好、安装使用方便等特点，它也是炼油厂轻质油计量仪表的一种理想选择。 (4)超声流量计 超声流量计是近年来快速发展起来的一种速度式计量仪表，可以测水或气体。抚顺石油二厂采用的超声流量计主要用于新鲜水的计量，选用的是丹佛斯SONO系列产品，有两路传感器，带法兰盘及一体式变送器，测量精确度高，在很大测量范围内误差小于±0.5%，测量过程与介质的温度、密度、压力及导电率无关，既能输出累计体积流量，又能输出累计质量流量，具体应用于由自来水公司供水的贸易结算，以及厂内用水大户的成本核算。 抚顺石油二厂对火炬放空气体的计量，也采用了超声流量计，是巴纳公司的产品，型号为MODE 7168。对火炬放空气体的测量有一定难度，原因是其组分非常复杂，含有氢气、氮气、硫化氢、碳氢化合物等，且组分不断变化，系统操作压力低，流量的波动范围宽。这台MODE 7168超声波流量计已经安装使用了两年，运行稳定，数据可靠，完全满足了火炬放空气体的测量要求。 (5)电磁流量计 抚顺石油二厂近两年才开始接触电磁流量计，主要用于新鲜水和循环水的计量。电磁流量计由检测单元和转换单元两部分组成，被测流体的流量经检测单元变换成感应电动势，再由转换单元将感应电动势放大，转换成0~10mA(或4~20mA)的直流标准化信号输出。电磁流量计仅适用于导电液体的计量，它不受流体的温度、压力、密度和黏度的影响，压力损失小，反应灵敏，测量范围宽，可测正反方向流体的流量。电磁流量计适应能力较强，即使含有多种杂质的流体也能准确测量，精确度为读数的±0.25%，流量可调比为3000:1，抗干扰性能极佳，能够适应较恶劣的安装环境，长期浸泡在水中也能正常工作。抚顺石油二厂采用丹佛斯MAG系列电磁流量计，主要用来对循环水的计量。虽然现场环境条件较差，但计量数据准确，安装后基本没有维护量，受到了用户和维护部门的肯定。 (6)差压流量计 产生差压的装置按其工作原理可分为节流式、动压头式、离心式、射流式、水力阻力式和动压增压式等几大类，其中以节流装置(如孔板、喷嘴、文丘里管等)的应用最为广泛。这是因为这类节流装置结构简单，无可动部件，使用寿命长，可靠性高，适应性广；且测量技术成熟，有相应的国家和国际标准支持，不需要单独标定，精确度可达±1%；与其配套的差压计系列齐全，在生产过程控制的计量检测回路中得到广泛的使用。抚顺石油二厂在常减压、催化裂化、焦化、重整、乙苯、糠醛、石蜡加氢、酮苯脱蜡等生产装置上的DCS，多数计量检测回路采用了孔板流量计。节流装置的设计、加工和安装要求严格，上下游需要有足够长度的直管段，其测量范围较窄(一般为3:1)，压力损失较大。其他形式的差压流量计，如靶式流量计、浮子流量计等，也有一定数量的应用。 (7)ProBar质量流量计 抚顺石油二厂对外购和外供蒸汽的计量，经过近20年的摸索实践，最终选择了Rosemount公司的阿纽巴(An nular Bar)质量流量计(ProBar)。它是一种新型插入式流量计，集DS公司的阿纽巴技术和Rosemount公司的3095 MV多参数质量流量变送器技术于一体，其精确度为读数的±0.5%，量程比超过10:1，压力损失小，可靠性高。特殊的阿纽巴传感器MSL，可承受高速、高温、高压流体(546℃/17926kPa)，具有多管、坚固的结构，有双均压测量室，检测管截面为菱形，可以测量双向流量。依据伯努利原理，阿纽巴传感器产生一个与流量平方根成正比的差压信号(DP)，该信号由两部分组成，即高压(PH)和低压(PL)，DP=PH-PL，由于阿纽巴传感器的特殊结构，确保其受雷诺数影响很小。一体化的ProBar质量流量计还具有对因温度和压力变化引起密度变化而自动进行温压补偿的功能。配套的3095MV多参数质量流量变送器，可以测量差压、温度、压力，计算真实的质量流量，并对所测量的参数可以按HART协议远传。特别要指出的是，这种质量流量计的安装十分简单，其插入的检测管小且仪表为两线制结构，不需要外接三阀组，也不需要切断工艺管道进行安装。抚顺石化公司热电厂供抚顺石油二厂的3.5MPa蒸汽、抚顺石油二厂供抚顺乙烯化工厂的3.5MPa蒸汽和供抚顺腈纶化工厂1.0MPa蒸汽的计量，就是采用了这种质量流量计，