李瑞伟,雷 力,孟庆生

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300456)

海洋石油仪表的精确度选型原则

李瑞伟,雷 力,孟庆生

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300456)

随着我国经济的快速发展，对石油的需求量越来越大。石油行业关系到我国的经济命脉，其健康可持续发展关系到我国经济的未来。在石油行业中，石油仪表用于石油工况的测量比较常见。用于石油工况测量的仪表在石油的输送，开采和提炼过程中起到了非常重要的作用。石油仪表在实际的选择运用时，不同工况条件下，精确度要求不同。文章以海洋石油平台的仪表为研究对象简要的探讨了各种石油仪表的精确度选型原则。

石油仪表;海洋平台;精确度;选型原则

石油无论是在使用过程中，还是在开采过程中，都离不开仪表的使用，高精确度的石油仪表在石油的测量中会起到积极的作用，可以促进石油工业的发展。因此，石油仪表的选择过程应该要慎重，在不同的使用情况下，选择精确度合适的仪表是非常关键的。

1 仪表精确度简介和选择

1.1 仪表精确度简介

仪表精确度简言之就是仪表测量值接近真实值的准确程度，通常用相对百分误差(也称相对折合误差)表示。相对百分误差公式如下：

δ= Δζ/ 仪表量程 × 100%，

(1)

式中：δ为检测过程相对百分误差；Δζ为绝对误差，是被测参数值与被测参数标准值之差；仪表量程为标尺上限值减去标尺下限值。

从公式(1)中可以看出，仪表精确度不仅和绝对误差有关，而且和仪表的测量范围有关。绝对误差大，相对百分误差就大，仪表精确度就低。如果绝对误差相同的2台仪表，其测量范围不同，那么测量范围大的仪表相对百分误差就小，仪表精确度就高。精确度是仪表很重要的一个质量指标，常用精确度等级来规范和表示。精确度等级就是最大相对百分误差去掉正负号和%。我国仪表精确度等级有：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。数值越小，说明仪表精确度越高。

1.2 应用精确度的选择

在实际应用过程中，要根据测量的实际情况来选择仪器的量程和精确度，精确度等级小的仪器并不一定有最好的测量效果。例如：有1个10 kPa的标准压力，用1块100 kPa、0.5级和15 kPa、2.5级的各1块压力表进行测量。

第一块表测：最大绝对允许误差：

第二块表测：最大绝对允许误差：

2 各种石油仪表精确度选型的原则

海洋石油仪表的选型原则是要根据工艺的要求、生产规模和工艺的参数的要求，来确定测量和调节的仪表；在爆炸、火灾的危险现场也要选择合适的仪表，这时候要按照仪表的使用场所来进行选择，一定要先确定仪表的防爆要求。根据海洋平台的环境以及海域的环境特点比如温度、湿度、空气中的盐碱度，来确定仪表的防腐蚀要求。在海洋上的原油一般都比较黏稠，在选择现场仪表时特别是液位仪表和流量仪表时，一定要充分考虑到石油高黏度特点，根据实际情况选择合适的仪表，在选用仪表时尽量选用标准系列产品，这样更加便于维修和维护。

2.1 记录机构类仪表的选用

记录机构有2种形式，一种是钟表机构,另一种是同步电动机机构。在易燃易爆的场所应该安装记录机构仪表。其精确度的要求是，速度要求20 mm/h、40 mm/h、80 mm/h，但是在实际的选用中一般选用20 mm/h，但是也可以根据现场的情况，选择精确度适合的仪表。

2.2 温度测量仪表的选用

在海洋平台上选择的石油温度仪表要有很强的抗腐蚀性，对仪表的表面材料要求比较高，一般就地温度测量采用的都是不锈钢双金属的温度计，同时还要配上相应的套管。在具体的选用过程中，要选用一体化的PT100铂电阻智能温度变送器，也要配上相应的套管。一般温度参数关系着工艺处理效果，在有热介质锅炉的平台同时也关系到热介质油的温度控制，并和节能减排息息相关。

温度表建议根据情况选用1.5级或1级；温度变送器建议根据情况选用0.35级或0.2级。

2.3 压力仪表的选用

在海上平台，对于压力指示一定要采用全不锈钢表面，分别有压力表和压力变送器，其安装位置在管线的取压管上，其中安装的智能压力变送器需带有显示功能；对于压差的检测要选用智能压差的变送器，还要配上一体式的5个阀组。对于精确度的要求是压力式的工作仪表指示作用测量的范围可以达到-80～+400 ℃，而记录式的只能达到0～300 ℃，他们的精确度要求要达到1.5级～2.5级的级别(压力变送器)[1]。

压力仪表选用的最大量程应该接近但是又要大于测量值的1.5倍，但是在测量交变压力值时其最大的测量范围要接近于测量值的2倍；精确度的选择如果仅仅从经济适用方面选择1.5级或者是2.5级其它的精确度就可以了，但是要用于科研或者是精密测量时应该选用0.4级或者是0.25级别以上的，在校验测量中一般选用0.16级、0.25级别以上的标准压力表(压力表)。选用的原则是要在防腐和防爆的场合使用，它可以测量黏性和沉淀性的介质压力。

压力参数同样关系到工艺处理效果，并和安全有密切联系，所以建议根据情况选用，压力表建议根据情况选用1.5级～2.5级，压力变送器建议根据情况选用0.35级～0.5级。

2.4 流量类仪表的选用

流量仪表的种类非常多，在海洋平台上一般使用电磁、超声波、质量、涡轮、转子、孔板流量计等等。对于向外输出的天然气计量要采取多声道超声波的流量计，同时还要配上压力和温度的变送器和信号远传到流量计算机，也可以采用高级别的孔板阀流量计同时配上温度变速器、压力变送器和差压变送器还要配上信号远传到流量计算机。这里的涡轮流量计主要用于洁净的液体和气体测量，分气体涡轮和液体涡轮2种，也可测纯净水；对于水流量计要选择电磁流量计。其精确度一般都在2.5级以上，其主要的应用场合是有空气氮气和水的环境当中，其测量的比值为10∶1。

在海洋平台，流量仪表涉及范围较广，但大多数仅仅是作为监测参考使用。所以一般是0.5级的基本够用，但外输计量流量计精确度按国家规定需不大于0.2级[2]。

2.5 液位类仪表的选用

液位类仪表的种类非常繁多，我们在这里只分析较为常用的仪表，如直读式的玻璃液位计、磁翻柱液位计等。玻璃液位计其精确度要求要达到1.5级以上，使用的场合为操作要求不高、液体的沸点较低的容器上。对于常压容器的设备液体测量仪要采用法兰液位变送器和浮筒式的变送器，其中的油水界面测量仪表要采用频射导纳的界面变送器和浮筒变送器。这里的液位开关也要有相应的变化，一般选用浮球式的液位控制器也可以选择浮筒式的液位控制器。

海洋平台因为工艺流程对液位参数的精确度并不敏感，基本上只是用于控制容器液位高度，所以精确度在1.5级～2.5级完全够用。

2.6 过程分析仪表的选用

选用过程分析仪表时，应详尽了解被分析对象工艺过程介质特性、仪表的技术性能及其它限制条件。应对分析仪表的技术性能和经济效果作充分评估，使之能在保证产品质量和生产安全、减轻环境污染等方面起到应有的效果。选用的分析仪表的技术指标，应能满足被分析介质操作温度、压力和物料性质。仪表的选择性、适用范围、精确度、测量范围、最小检测量和稳定性等技术指标，应满足工艺流程性能可靠，操作、维修简便等方面要求。用于腐蚀性介质测量或安装在易燃、易爆、危险场所的分析仪表，应符合有关标准规范的规定。用于控制系统的分析仪表，其线性范围和响应时间应满足控制系统的要求。分析仪表需要与分散型控制系统(DCS)进行数据通信时，应选用通用的通信接口，其通信协议、通信速率应相同。

海洋平台过程分析仪表根据使用工况和介质的不同，精确度的选用范围很大，一般精确度在1级～10级之间。

2.7 显示调节仪表的选用

关于海洋平台气动与电动显示、调节仪表的选用，应符合工艺装置仪表选型原则，并应符合当信号传送距离较远，要求响应速度快、运算比较复杂或与计算机系统联用时，宜选用电动仪表。当控制系统较简单，气动仪表能满足控制要求时，可选用气动仪表。

显示调节仪表的功能，应根据工艺过程的要求确定，对工艺过程需经常监视的各种工艺变量，应设指示功能。对需了解其变化趋势或历史情况的重要工艺变量，宜设记录功能。对工艺过程影响较大，必须严格控制变量，应设自动调节功能。某些变量需进行适当调节，但不频繁时，宜增设遥控功能。某些主要工艺变量，当超过正常值范围时需操作人员处理的，应设信号报警功能。要求计量或经济核算的流量，宜设积算功能。需与智能仪表、可编程序控制系统(PLC)、分散型控制系统(DCS)和数据处理等计算机系统联表，应设通信接口。

仪表的精确度应按工艺要求确定，一般指示的精确度不应低于1级，记录的精确度不应低于1.5级。

仪表刻度或量程示值的使用范围，应符合下述规定。

1)对于0～100%线性刻度，变量的正常值宜为50%～70%，最大值可为90%,10%以下不宜使用，液位正常值宜为50%左右。

2)对0～10方根刻度，流量的正常值宜为6.5级～8.5级，最大值可为9.5级，当在3级以下时，不宜使用。

3)对于数字显示仪表，变量的最大示值、最小示值必须在量程示值范围之内。

3 结束语

海洋石油仪表在石油行业中起到很大的作用，由于其使用数量大，种类多在选择时应该根据不同的场合选用合适量程和精确度的仪表。不同的工作仪表其具体的工作原理和使用范围都有很大的不同，所以在使用中一定要注意其精确度的选择，要适合使用的环境。

[1] 郭文斌. 海洋油气生产设施中压力仪表选用原则[C]// 第六届全国石油和化学工业仪表及自动化技术交流研讨会.重庆：2007.

[2] 李俊, 吴朝晖, 倪学莉. 流量仪表在石油行业中的合理选型和应用[C]// 中国石油和化工自动化第八届技术年会. 郑州：2009.

With the rapid development of our economy,the demand for oil is increasing.The oil industry is related to the economic lifeline of our country,and its healthy and sustainable development is related to the future of our economy.The use of oil meter is more common in the oil industry,which plays a very important role in the process of oil transportation,mining and refining.In the practical application of oil meter,the different accuracy requirements are chosen for the different working conditions.In this paper,the principle of the accuracy of various oil meters is discussed.

oil meter;offshore platform;accuracy;selection principle

李瑞伟(1970-)，男，山东烟台人，工程师，大学本科，主要从事海洋石油平台设计工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.02.015

2015-12-18