摘 要: 本文提出了建立可视化计量管理信息系统的总体思路和具体方案，它将数据和地图有机地结合起来，即在地理信息系统（GIS）的平台上，去实现管理信息系统（MIS）的功能，更能满足企业对计量仪表的实际管理需求， 使用户根据系统所提供的完整计量数据和实时现场工况，去指挥生产，调整操作，实现真正意义上的成本核算，不仅提高了决策能力和管理水平，还会带来可观的经济效益，树立起一个现代企业的崭新形象。
关键词: 炼油厂；计量管理； MIS； GIS
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，计量工作就更加重要。石油二厂是一个老厂，原有的计量仪表配备率很低，而且大部分计量仪表的精度较低，稳定性不好，故障率很高。近两年来，为了从根本上扭转石油二厂计量的被动局面，厂领导给予了相当的重视，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台计量表，使石油二厂计量仪表的配备率一越达到了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％。
但目前石油二厂的计量工作还存在两个至关重要的问题：一是采用人工抄表，表多人少，一天一次，甚至几天一次，对数据的整理和统计只是每月做一次，远远不能满足生产和管理的要求；二是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多块计量表的日常管理。
为使石油二厂的计量工作再上一个台阶，建立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，实现全厂动态的能量平衡和物料平衡，以及计量仪表运行的动态管理，是生产管理的需要，是企业上水平的需要，也是市场竞争的需要。
1 现场计量仪表配置
石油二厂计量仪表的选型，主要依据这样三个方面的考虑：
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、粘度等；
③被计量介质的精度要求，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（DCS）、辅助单位用能等。
1.1质量流量计
基于科里奥利（Coriolis）原理设计的质量流量计系统，完全克服了传统的体积流量测量方法因为受到温度、压力、粘度、密度等因素影响所造成的弊端，可直接用于测量介质的质量和密度，具有压力损失低、测量精度高（液体的测量精度为读数的0.10％，气体的测量精度为读数的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，即可水平安装，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。
1.2 涡街流量计
涡街流量计是一种数字式流量计，量程宽、重复性好，其计量精度不受介质的压力、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。但它不宜用于高粘度流体、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，甚至会失去计量的意义。石油二厂采用涡街流量计数量较多，有E+H的产品，有丹佛斯的产品，也有横河的产品，这几种涡街流量计都有较好的性能价格比，它们大部分被用在生产装置内部汽油、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，取得了较好的计量效果。
1.3 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。涡轮流量计是一种速度式流量仪表。石油二厂在七十年代末期时，曾经投用过数量较多的涡轮流量计，来实现对轻质油的计量。由于当时国产的涡轮流量计采用的是石墨轴承，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，安装过滤器、消气器等辅件，但计量精度不够理想，维护量也比较大，因此陆续逐一被更换。近年来，涡轮流量计在精度上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）已经超过上万小时。由于涡轮流量计具有精度较高、重复性好、安装使用方便等特点，也是炼油厂轻质油计量表的一种理想选择。
1.4 超声波流量计
超声波流量计是近年来得到快速发展起来的一种速度式计量仪表，通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用来完成流量测量，按测量原理分类有传播速度差法（时间差法、频率差法、相位差法）和多普勒法等，可以测水，也可以测气体。石油二厂采用超声波流量计主要用在新鲜水的计量，选用的是丹佛斯SONO系列计量仪表，测量精度高，在很大范围量程内误差低于±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，具体应用在和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。石油二厂对火炬放空气体的计量，也采用了超声波流量计，安装使用了二年，运行稳定，数据可靠，完全满足了火炬放空气体的测量要求。
1.5 电磁流量计
电磁流量计石油二厂近两年才开始接触，用于新鲜水和循环水的计量。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、密度和黏度介质参数的影响，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，具有读数0.25％的精度，流量调节比为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。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。
1.6 差压式流量计
差压式流量计以节流装置（如孔板、喷嘴、文丘利管等）的应用最为广泛。这是因为流量测量用的节流装置，结构简单，无可动部件，使用寿命长，可靠性高，适应性广，测量技术发展成熟，有相应的国家标准和国际标准作支持，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。石油二厂在生产装置上的DCS，多数计量检测回路采用了孔板。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），压力损失也较大。其它形式的差压式流量计，如靶式流量计、浮子流量计等，在石油二厂的生产装置的过程控制系统中，也有一定数量的应用。
1.7 ProBar质量流量计
石油二厂对外购和外供蒸汽的计量，经过近二十年的摸索实践，最终选择了Rosemount公司生产的阿纽巴（ProBar）质量流量计。ProBar质量流量计是一种新型插入式流量计，它集DS公司阿纽巴技术和Rosemount公司3095 MV多参数质量流量变送器技术于一体，其精度为读数的0.5％，量程比超过10：1，压损小，可靠性好。一体化的ProBar质量流量计还具有对由于温度和压力变化引起密度变化而自动进行温压补偿功能。 抚顺石化公司热电厂供石油二厂的3.5Mpa蒸汽、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，就是采用了这种的ProBar质量流量计，效果十分理想。
1.8 其它流量计
石油二厂已安装各种不同类型的计量仪表1000多台，除了上述几种使用得比较理想的计量表外，还安装有刮板流量计、腰轮流量计、旋翼式流量计和热差式（EPI）气体质量流量计等。另外，对FCI气体质量流量计、旋涡流量计、椭圆齿轮流量计、威力巴（Verabar）流量计、金属转子流量计和弯管流量计等，在选型调研时，也见到过其它石化企业使用的个例。
2 系统建设决策
2.1 总体方案思路
石油二厂现场在运的各种计量仪表共有1000多台，数量多，类型复杂。为更好地满足现代化的管理需求，我们提出建设可视化的计量管理信息系统，其总体方案的思路是：
①完善现场计量仪表，重点配齐一次表的数字量（或脉冲量、或模拟量）的发送接口；
②按地理位置，分片新建5个仪表间，设立无人职守的前置数据采集站；
③各前置数据采集站附近计量一次表输出的数字量（或脉冲量、或模拟量），通过新铺设的仪表电缆，传输到该前置数据采集站；
④每个仪表间的前置数据采集站，各上一套数据采集系统，对传送上来的计量一次表输出的数字量（或脉冲量、或模拟量），进行计数、累计，然后通过HUB，经新铺设的光纤，上连到厂主干网；
⑤生产装置控制系统（DCS）使用的计量数据，由DCS直接上连到厂主干网；
⑥增加配置专用计量数据处理服务器，对上网的计量数据进行收集和处理；
⑦开发应用软件，实现石油二厂动态的能量平衡和物料平衡，以及计量仪表运行状态的动态管理；
⑧在计量处建立石油二厂计量仪表运行状态监测模拟盘；
⑨现场的计量数据、动态的能量平衡和物料平衡数据、计量仪表运行状态的管理数据，通过网络，分层次地供给不同客户端浏览。
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