近年來，隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，石化部門對油罐自動計量技術(shù)也越來越重視。由于目前采用的儲罐容量較大，因此油罐的計量精度要求非常高，因為很小的液位高度測量誤差都會帶來很大的容量誤差。一些發(fā)達國家從八十年代開始，就借助于微電子、計算機、光纖、超聲波、傳感器等高科技的迅猛發(fā)展，將各種新技術(shù)、新方法應(yīng)用到儲罐計量領(lǐng)域，使儲罐自動計量呈現(xiàn)出集功能、精度、現(xiàn)場一體化的新局面。 　　1、國外罐區(qū)自動化計量儀表技術(shù) 　　目前從自動化計量方法看，國外采用的主要有三種方法：檢尺法、靜壓法和液位法。檢尺法是全球通用的測量方法；靜壓法是利用壓力傳感器（變送器）測量罐內(nèi)液體的靜壓力，根據(jù)儲罐幾何參數(shù)計算出容量和重量；液位法是通過測量罐內(nèi)液體的液位高度及密度等參數(shù)，來獲得罐內(nèi)儲液的容量及重量。歐美油罐儲量測量儀表不但品種齊全、方法多、技術(shù)先進而且性能優(yōu)良。他們在發(fā)展高精度、多功能測量儀表的同時，著重考慮性能可靠、價格便宜，適應(yīng)不同目的和用途；尤其強調(diào)使用周期長，減少維護費用以及時間浪費；重視尖端技術(shù)、先進技術(shù)和工藝的應(yīng)用，及時引入各種現(xiàn)代化技術(shù)，推出各種新型測量儀表。 　　靜壓計量儀表 靜壓計量技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是制造精度高、穩(wěn)定性好的壓力傳感器。從七十年代起，各發(fā)達國家開始致力于研究各種壓力傳感器，在傳感器的制造工藝、電路補償及智能化方面作了大量工作。主要的生產(chǎn)廠商有美國霍尼維爾公司、美國羅斯蒙特公司、德國恩德斯豪斯公司、英國德魯克公司等。 　　美國霍尼維爾公司在總結(jié)分析了Class41型擴散硅力敏傳感器的基礎(chǔ)上，開發(fā)研究出來ST3000智能型壓阻傳感器。在工藝上，ST3000的電阻獲得不是用擴散法而是用離子注入法實現(xiàn)，這樣阻值均勻，一致性好；配置差壓、靜壓及溫度三種傳感元件，可進行輸入數(shù)據(jù)的補償、標度變換、具有自動采樣掃描、自診斷、自動校正等功能，采用微處理器和大規(guī)模集成電路，其量程比可達100：1（最大可達400：1），精度一般為±0.1%，使用溫度范圍為-40～+100℃，并具有數(shù)字通訊接口，能與計算機直接連接。 　　羅斯蒙特公司的3001C電容變送器，采用以自由懸浮電容為基礎(chǔ)的硅傳感器技的CERABAR過程壓力變送器系列是取代傳統(tǒng)變送器及壓力表的現(xiàn)代化高精度儀表。CERABAR過程壓力變送器采用電容式陶瓷測量元件作為傳感器，無中間液，無磨損，極耐過壓和壓力交替變化，抗沖擊能力強，溫度穩(wěn)定性0.1%F.S，長期穩(wěn)定性0.15%F.S，儀表可輸出模擬信號（4～20mA），并與HART協(xié)議兼容，可以方便地進行計算機組態(tài)。 　　液位計量儀表 國外液位儀表主要發(fā)展了許多新的測量原理。智能化液位計、非接觸測量方式的液位計、新原理的小型液位開關(guān)為當前的主要發(fā)展方向，通過利用電子技術(shù)及微機技術(shù)，使得儀表的結(jié)構(gòu)和功能都有很大改進，并且儀表在朝著總線式方向發(fā)展。 　　伺服式液位計是屬于一種智能化儀表。這類儀表通過一個平衡浮子和重力敏感裝置測量浮子的重量（在液面、液內(nèi)、界面上有相應(yīng)不同的浮力），并控制伺服電機動作升降浮子，跟蹤液位變化，同時發(fā)出遠傳信號。伺服式液位計的微機智能化，使得它的跟蹤誤差可達0.1mm。同時還能補償液面高低對鋼絲繩產(chǎn)生的附加重量的誤差，最高精度可達±0.7mm。另外，還可測量密度、界位等計量參數(shù)，具有自診斷及通信功能。由于幾乎沒有傳動部件，因此儀表可靠性高。目前荷蘭Enraf公司的ATG854和XTG854伺服液位計精度可達±1mm，主要適用于儲罐的精密計量，在美國、荷蘭和德國等國家都已被計量管理部門認可，可以作為貨物交接依據(jù)。 　　非接觸測量液位計主要包括超聲波液位計、微波液位計、激光液位計和γ射線液位計等。 　　超聲波液位計是非接觸液位計中發(fā)展最快的一種。該技術(shù)基于超聲波在空氣中的傳播速度及遇到被測物體表面產(chǎn)生反射的原理。智能化的超聲波液位計帶有一個功能很強的智能回波分析軟件包，它可以將攪拌器產(chǎn)生的干擾過濾出來；識別多重回波；分析信號強度和環(huán)境溫度等有關(guān)信息，這樣即便在有擾動條件下讀數(shù)也是精確的。新型氣密結(jié)構(gòu)、耐腐蝕的超聲換能器可測量高達15m的液位，E+H公司研制的Prosonic FMU860/861/862超聲液位計精度可達0.2%，F(xiàn)MU40/41超聲液位計精度可達±2mm，輸出信號符合HART協(xié)議或Profibus總線標準或FF總線標準。 　　連續(xù)式微波液位計這幾年逐步推向市場。它通常采用調(diào)頻雷達原理，利用同步調(diào)頻脈沖技術(shù)，微波發(fā)射和接收器安裝在罐頂，向液面發(fā)射頻率調(diào)制的微波信號。當接收到回波信號時，由于來回傳播的時間延遲，發(fā)射頻率已改變了。將兩者信號混合處理，所得的差頻信號正比于罐頂?shù)揭好嬷g的距離。荷蘭Enraf公司的Radar872液位計采用同步調(diào)頻脈沖技術(shù)，精度達±2mm，95年新推出的SmartRadar雷達液位計利用平面天線技術(shù)（PAT）、高級數(shù)字信號處理技術(shù)（ADSP）和虛擬天線技術(shù)（VAT）結(jié)合寬陣列線性平面天線，提高了信號純凈度，能夠分析全反射譜，考慮假回波、蒸氣影響和其他因素，避免了由于墻壁反射干擾效應(yīng)造成的精度損失，使測量精度可達±1mm。法國AUXITROL公司的TA840雷達液位計采用多點平面天線技術(shù)，精度可達±1mm。激光液位計的測量原理與超聲波式相同，只是用光波代替聲波。即由傳感器發(fā)射激光照射被測物面，并接收反射光，將這從發(fā)射至接收到光的時間換算成液位。激光的光束是很窄的，在液位計中通過光學系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成約20mm寬的光束，這樣即使被測物面很粗糙，漫反射光也能被傳感器接收。激光液位計非常適用于開口很狹的容器及高溫、高粘度的測量對象。 γ射線液位計技術(shù)是基于γ射線對不同物質(zhì)產(chǎn)生不同衰減的理論，將放射源鈷60或銫137置于一防護容器內(nèi)，放在被測容器的一側(cè)，在被測容器的另一側(cè)裝有一檢測器，當γ射線穿透容器時它被衰減，其衰減率取決于被測液體的密度、吸收系數(shù)和厚度。液位越高，衰減越大，接收器將γ射線量變?yōu)楣饷}沖信號，再由光電倍增管轉(zhuǎn)換為電脈沖信號。由于液位與γ射線衰減量是非線性關(guān)系，所以必須通過統(tǒng)計標定。γ射線液位計特別適用于傳統(tǒng)測量儀表不能解決的測量問題，因為，測量件沒任何部件與被測物體相接觸。E+H公司提出了一個點放射/棒探頭接收的概念，這樣放射源被降到最小，而且容易安裝，目前該公司研制的FMG671已用于過程控制。 　　在液位計智能化的同時，一些利用新檢測原理、新型電子部件構(gòu)成的小型現(xiàn)場液位開關(guān)大量推向市場，使液位儀表呈現(xiàn)兩極發(fā)展的趨勢。較典型的是利用超聲波穿透空氣及液體時衰減率的顯著差別來檢測液面的超聲液位開關(guān)和利用空氣和液體對振動體的阻尼差別來檢測液位的振動式液位開關(guān)，以及利用空氣和液體電導(dǎo)率的不同來檢測液位的電導(dǎo)式液位開關(guān)。液位開關(guān)信號可現(xiàn)場顯示，還能發(fā)出控制信號，有的還采用二線制，能直接和計算機接口。精度可達±1mm，混合式儲罐計量系統(tǒng)（HIMS） HIMS綜合應(yīng)用現(xiàn)代高精度液位計（伺服式或雷達式）及HTG技術(shù)，在一個罐上安裝一臺高精度伺服式（或雷達式）液位計，在罐底部安裝一臺高精度壓力變送器。伺服式液位計精確地測量液位及界位，從而獲得高精度的儲液體積。壓力變送器精確地測量總的儲液壓強，從而獲得從上到下整個儲液的高精度平均密度。然后計算出高精度的儲液質(zhì)量。HIMS能獲得儲罐計量所需的各種高精度參數(shù)，廣泛應(yīng)用于常壓罐和高壓罐。 　　2．國外罐區(qū)自動化的主要特點 　　高技術(shù)領(lǐng)域與國際市場接軌 德國恩德斯豪斯公司其總部設(shè)在毛爾堡，在世界上40多個國家和地區(qū)設(shè)有分公司，并有一個全球的儀表銷售網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)。荷蘭ENRAF公司在70多個國家有銷售工程師和分銷商，在世界各大石油公司幾乎都擁有煉廠，各種儲罐多達9000個，和各煉廠有著密切的聯(lián)系，同時還與ROSEMOUNT公司有著密切的合作關(guān)系，羅斯蒙特公司的所有變送器和ENRAF的儀表系統(tǒng)具有相同的通訊協(xié)議。使得其在國際工程招標和國際市場銷售上屢屢中標，在市場上占有很大的優(yōu)勢。 　　技術(shù)和生產(chǎn)與市場緊密聯(lián)系 荷蘭ENRAF公司的集散式控制測量系統(tǒng)應(yīng)用在各煉廠罐區(qū)，系統(tǒng)測量精度高，運行穩(wěn)定可靠；工作環(huán)境適應(yīng)性強；現(xiàn)場一次儀表雷擊防護能力強；通訊協(xié)議靈活；系統(tǒng)擴展性好。罐區(qū)儲量可達到國際認可的商業(yè)化交接。EN-BUS總線替代了原來的現(xiàn)場信號集中器，為了適合HTG測量方法的應(yīng)用和推廣，ROSEMOUNT公司的壓力變送器也是按EN-BUS通訊協(xié)議生產(chǎn)的，可以方便地組成DCS測量系統(tǒng)。為創(chuàng)造一個開放系統(tǒng)新近提出三層通信概念：主層（CIU Prime）作為現(xiàn)場儀表到控制室的接口，每個通信接口可連接50個罐。擴展實時數(shù)據(jù)掃描和采集任務(wù)，并發(fā)緩沖和并行處理，保證數(shù)據(jù)平滑獨立地輸出；從層（CIU Plus）進行獨立庫存計算，50罐可用一個單元監(jiān)測；上層（Entis Pro）基于Windows NT系統(tǒng)圖形用戶界面。通過以太網(wǎng)或令環(huán)網(wǎng)可組成局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，使應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。產(chǎn)品的質(zhì)量意識和生產(chǎn)的自動化程度高 產(chǎn)品從機加工到組裝生產(chǎn)線，每道工序都根據(jù)檢驗標準自查，合格后才轉(zhuǎn)到下一個工序。儀器儀表電路的設(shè)計向智能化、小型化、通用化發(fā)展，采用計算機輔助設(shè)計對電路板的布線和表面安裝進行優(yōu)化設(shè)計，恩德斯豪斯公司新建投產(chǎn)的一條表面貼焊自動生產(chǎn)線是世界上最快的，速度是其他的3倍。產(chǎn)供銷服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化 由計算機支持的零件、部件以及成品管理系統(tǒng)，從產(chǎn)品的訂購，安排生產(chǎn)，生產(chǎn)過程，到產(chǎn)品出廠，基本上是計算機管理。各公司在各地的產(chǎn)品定單，一般要求3個月產(chǎn)品到貨，一般產(chǎn)品基本上擁有10年的備件，世界各地需要備件可在1個月內(nèi)到貨。利用總公司的供銷信息網(wǎng)，收集并分類各種產(chǎn)品的數(shù)量。生產(chǎn)調(diào)度利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布產(chǎn)品生產(chǎn)詳細清單。公司在產(chǎn)品市場的驅(qū)動下，具有良好的技術(shù)服務(wù)網(wǎng)配以有實際經(jīng)驗的專家。 　　3．國內(nèi)自動計量儀表的發(fā)展現(xiàn)狀 　　目前國內(nèi)計量儀表的發(fā)展主要采用引進加仿制等手段，還有許多合資企業(yè)代理國外相應(yīng)產(chǎn)品。國內(nèi)靜壓儀表的發(fā)展始于七十年代中期，最初用于軍事、科研，八十年代開始轉(zhuǎn)向民用。目前不少廠家已形成批量生產(chǎn)能力。北京遠東儀表公司（原北京電表廠）研制的3051系列壓力變送器精度可達0.075%F.S，航天部701所研制的JP濺射薄膜壓力傳感器精度達0.1～0.5%，沈陽儀器儀表工藝研究所生產(chǎn)的HB2138型擴散硅壓力傳感器精度可達±0.2%F.S。近年來中科院聲學所、武漢大學都研制了光纖液位測量系統(tǒng)，北京航天智控工程公司研制的UBG光導(dǎo)電子液位儀精度可達±2mm，MET-Ⅰ型磁效應(yīng)液位儀采用磁效應(yīng)原理，精度為0.05%，95年又推出了BL30雷達液位儀，精度為±[1+（空高）×3‰]。總后油料研究所最新研制的UGJ98型光導(dǎo)式油罐計量遙測系統(tǒng)，采用光柵干涉原理，以圓光柵傳感器為核心，結(jié)合高速數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)和RS-485總線標準，實現(xiàn)了機光電一體化，一次儀表不帶電，系統(tǒng)綜合精度達到±2mm。 　　4．對國內(nèi)儲罐自動計量儀表的看法 　　我國在該領(lǐng)域的發(fā)展相對國外還有很大差距，普遍存在產(chǎn)品性能指標低、儀表可靠性差、企業(yè)技術(shù)力量及裝備差等問題。近年來，由于業(yè)界同人的不斷努力，某些高新技術(shù)產(chǎn)品也已經(jīng)達到國際先進水平，但在市場占有率上還遠遠不及國外儀表的市場份額。為解決上述問題，建議應(yīng)當加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，統(tǒng)一組織，聯(lián)合設(shè)計，統(tǒng)一標準，逐步理順產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品占領(lǐng)國內(nèi)市場。加速電子技術(shù)在儲罐計量儀表中的應(yīng)用，成套引進國外儲罐自動化先進技術(shù)和設(shè)備，消化吸收，開發(fā)高技術(shù)含量產(chǎn)品，提高產(chǎn)品性能指標。發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域、開拓新市場、支持新產(chǎn)品，大力推廣國內(nèi)具有相當技術(shù)水平 　 作者單位：洛陽石化設(shè)計院 　 地址：洛陽市吉利區(qū)　471012　 Email：yanggang308@eyou.com