油田地面站庫自控儀表的設計及選型探討

張楠

（大慶油田第四采油廠工藝研究所，黑龍江 大慶 163000）

在油田地面站庫的日常管理中，壓力、溫度、流量、液位等參數是日常管理工作重要的數據基礎。在油田地面站庫的自動化控制系統中，自控儀表是重要的原始數據參數收集設備，自控儀表將采集參數傳輸到中控設備中，由管理人員根據參數變化判斷系統的實際運行情況，制定進一步的下一步調節方案、自控儀表為管理人員提供了重要的實時數據，相比傳統的人工獲取方式，更加精準高效，同時，也降低了有毒有害生產區域的人力使用強度，在改善勞動條件上發揮了重要的作用。

1 自控儀表的方案設計原則

油田地面站庫管理的自動化、智能化管理方案，是為了提高日常管理的效率和質量，降低日常運行中的人力資源使用強度，改善員工的勞動條件，也實現對生產參數的實時監控，實現了更精準的運行控制。因此，自動化控制系統中，自動儀表方案設計應遵循方案合理性、技術先進性、運行可靠性、操作方便性的基本原則。首先，為了提高系統的運行穩定性以及成本控制，需要儀表設備具有較高可靠性，可以在相應的環境下穩定運行。其次，應根據設備類型以及實際的生產需求，選擇適當的控制系統，可以實現預期功能；再次，自動化控制設備更新十分迅速，我國油田地面站庫逐步實現無人值守的生產模式，儀器設備伴隨技術升級不斷更新，因此自動化儀表應具有技術的先進性，才可以與其他設備有著良好的兼容性，在保障技術先進性的基礎上也要充分考慮經濟成本，可能過多額追求高新型號的儀表設備，應結合系統的實際需求綜合考量；最后，針對需要在高溫、高壓、高黏度的特殊環境下工作的儀表設備，應充分考慮其環境的耐受性，以及使用安全性。

2 各類檢測儀表的選型設計思路

目前，我國油田地面站庫中應用的自控儀表種類繁多，但從功能角度可以分為檢測儀表、顯示儀表、控制儀表、執行器四大類。其中檢測儀表中根據檢測的參數類型又分為壓力、流量、物位、組分等五個類別。在型號選擇時，首先，要充分考量系統工藝基礎條件以及系統對儀表設備的功能需求，選擇精度、溫度壓力難受性以及其他性能參數均符合系統需求的儀表設備。

2.1 溫度儀表

油田地面站庫中應用的溫度計量儀表主要有玻璃管溫度計、金屬溫度計、壓力溫度計等幾個類型，其中玻璃管溫度計的測量精度最高，但受材質特性決定，玻璃管類溫度計對使用環境要求極高，僅適用于震動較小無機械損傷可能的使用環境中。雙金屬溫度計對使用環境要求較小，可以適應較為惡劣的環境，因此應用范圍最廣泛。雙金屬溫度計在選擇時應注意量程的選擇，量程選擇要充分考量實際的使用需求。測量溫度應在量程的中間位置，溫度最大峰值應低于量程的90%，同時，要注意溫度計的形狀以及安裝方式與系統有良好的兼容性。在存在腐蝕介質的管道或者其他需要在腐蝕環境下工作的溫度計，最好選用和工藝管道、設備一致或高一個級別的材質，插入長度一般應以測量元件插至被測介質溫度變化靈敏具有代表性的位置為原則，連接方式在腐蝕場合首選法蘭式連接方式。精度一般是1.5級或1級。

遠傳類溫度計的選擇也同樣如此，基于實際的使用需求和使用環境，確定溫度計的外殼材質以及量程。遠傳類溫度計還需要考慮溫度計分度號的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等類型的選擇。其中熱電偶兼容性較高，可以應用于多種使用環境，熱電阻適用于震動較小的使用環境，熱敏電阻則適用于對溫度測量實時性要求較高的環境中，此外，遠傳類溫度及需要安裝相應的溫度變送器。

2.2 壓力儀表

壓力儀表對使用環境有較高的要求，壓力儀表的選擇需要根據使用環境以及測量介質的性質進行綜合評定。主要可以分為以下幾個類別。其一，強腐蝕、潮濕、粉塵使用環境，該環境要求壓力儀表具備全密封外殼具備較強的防水、防塵能力；其二，一般腐蝕性介質，可以根據實際的腐蝕介質種類，選擇耐酸壓力表、氨壓力表或者不銹鋼膜片壓力表；其三，強腐蝕機制、黏稠介質使用環境，該環境需要使用膜片壓力表，膜片的選擇要根據介質特性進行選擇。

遠傳壓力變送器的選擇方法，普通介質可以使用通用型的壓力變送器。易燃易爆的高危環境中應選擇氣動變送器或防爆型變送器以此確保設備的使用安全。介質具有易結晶、結巴、固體顆粒物含量高、黏稠、腐蝕等性質時，應選擇使用法蘭式變送器，并根據實際的介質類型安裝接觸膜片。在測量壓力較低時應，選擇微差壓變送器。使用環境較好、測量精準度要求較低可以選擇成本相對低廉的霍爾壓力變送器。

2.3 流量儀表

2.3.1 流量儀表的刻度選擇

流量儀表的設計與選型首先要確定儀表的計量刻度以及量程范圍。刻度一般常規系列，在特殊條件下需要使用非整數的刻度讀數時，應可以圓整到最接近的序列數。方根刻度范圍：最大流量不超過滿刻度的95%，正常流量為滿刻度的70%～85%，最小流量不小于滿刻度的30%。

2.3.2 流體、液體、蒸汽流量計

我國油田地面站庫中流體、液體、蒸汽使用的流量計多數選擇差壓式流量計。在對此類介質進行流量時，出了選擇適當的計量方案外，還需要充分考慮不同狀態介質在不同溫度以及壓力下的流量波動情況，必要時，應進行溫度以及壓力補償。如在計量蒸汽介質時，需要階段性的給與溫度和壓力補償。此外，如果介質存在腐蝕性、導電性也可以使用抗干擾能力更強的電磁流量計，電磁流量計型號選擇在考慮系統兼容性的同時，還要充分考慮介質的導電效率。

2.4 物位儀表

物位測量儀表是測量介質位置的自動化儀表，在油田地面站庫中主要用于對液態介質、粉粒的液面以及裝載高度進行測量，其中測量塊狀、顆粒狀、粉料狀的計量儀表也被稱為料位計，而測量液體介質高度的儀表也被稱為液位計。物位儀表的種類較多，從結構原理角度可以分為浮力式、回波發射式、電容式、激光式等多種類型，在實際而應用中應根據系統情況和使用需求進行選擇。

2.5 分析儀表

我國在分析儀表的研究上起步較晚，雖然近年來研究速度有所加快，已經具備分析儀表的生產能力。但國產儀表和進口儀表在性能上仍存在巨大額差異，線性范圍和相應時間均弱于進口儀表。但國產儀表價格遠低于進口儀表，在實際選型中如果測量精度需求較低，可以使用成本更低廉的國產分析儀表設備。

3 選型項目設計

對自動儀表選型項目的設計應從質量、投資、進度三個維度進行全面設計，三者是統一又對立的關系，如何平衡好三者之間的關系，是制定科學完善選型方案的核心。

3.1 質量管理

儀表的質量、運行穩定性決定最終的使用效果以及應用成本，因此把好質量關是儀表選型設計的首要任務。選型時，應避免一味地追求技術先進性，應選擇成熟、穩定的可靠產品，確保產品的運行穩定性。儀表購買也要充分考量產品的市場情況，要確保整個項目中儀表的一致性、互換性，以此較少備品備件的儲備數量。

3.2 投資管理

投資管理也是儀表選型項目的重要工作，投資管理要和施工設計工作同時進行，投資管理工作質量和合理性對最終的投資規模影響范圍為5%～35%，儀表選型不僅需要考慮儀表性能以及適用性，還需要充分考量儀表的成本價格，做到精確計量、精確分析、精確調節。在儀表的選型過程中，首先，要確定儀表性能和質量需求，然后再限定范圍內按照國產、合資、進口迅速進行選擇。在滿足質量和性能需求時，盡可能降低儀表的引進成本，實現項目儀表選型過程中的投資控制。選購過程應一切以實踐檢驗為主，不過過于迷信進口產品優于國產產品的扭曲理論，投資控制也不代表著無條件的縮減成本，從而減低產品質量，應在質量與價格之間尋找一個平衡點。

3.3 進度管理

影響整個項目進度的因素極多，如人為因素、技術因素、儀表設備額引進安裝因素，部分定制儀表設備，還需要等待儀表制造完成。上述內容在管理不當時，均會對項目進度帶來一定影響。因此，進度管理應從以下方面加強，企業組建技術小組，由專家級人員帶頭組建，提高隊伍速度。在施工開始前，確定選型順序來進行主動的設計進度控制。比如，提前熟悉工藝流程，心中有個全局觀，了解土建施工進度，先把安裝時要用到的預埋件、預埋孔的儀表定下型號，并將條件及時提交給土建施工，制造周期長的儀表如特殊的閥門、成分分析儀等儀表先設計選型，以便先行訂貨。這樣就可以把不利因素的影響降到最低，從而提高進度，使工程項目能夠盡快完工，及早發揮投資效益。

4 結語

本文對油田地面站庫中自控儀表的設計與選型展開了研究，在分析儀表選擇原則與現狀后，詳細闡述了自控儀表的功能以及設計選擇方案，從投資管理、進度管理和質量管理三個方面提出了相應策略和建議。但本文基礎理論分析，目前仍缺少大面積的實踐驗證，仍需要進一步的研究和完善。