因?yàn)槭豌@探煉制的惡劣環(huán)境條件以及危險(xiǎn)物質(zhì)的存在，此行業(yè)對(duì)安全有極高的要求。這些領(lǐng)域中使用的儀器儀表須性能優(yōu)越且達(dá)到一定的防爆等級(jí)。多年來(lái)，堡盟一直在為石油工業(yè)提供可靠的儀器儀表。堡盟為法國(guó)道達(dá)爾（TOTAL）集團(tuán)等重要石油天然氣公司提供產(chǎn)品和技術(shù)支持，有力提升著這些用戶(hù)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

      由于全球石油資源減少，近年來(lái)世界原油產(chǎn)量不斷降低：2008年，全球每天生產(chǎn)約7,500萬(wàn)桶石油，而在2010年，僅約為6,500萬(wàn)桶。然而，全球能源需求及石油消耗卻仍在不斷增長(zhǎng)。為滿(mǎn)足要求，石油工業(yè)不得不轉(zhuǎn)向超重油和天然瀝青等極難生產(chǎn)且極大消耗能量和水的燃料資源。

石油工業(yè)對(duì)儀器儀表的要求

      石油工業(yè)會(huì)用到多種儀器儀表：機(jī)械式（例如壓力表、溫度計(jì)和化學(xué)密封）及帶隔膜密封的液位及電子式壓力變送器。這些裝置在上下游生產(chǎn)工藝中面臨著極高的挑戰(zhàn)，如煉油廠(chǎng)及石油天然氣輸送等。所有這些工藝過(guò)程均需使用精確、可靠的測(cè)量?jī)x表。環(huán)境條件非?？量?，并且還受到在高溫高壓下及過(guò)程介質(zhì)中有害物質(zhì)的影響。如何協(xié)調(diào)能源生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾是石油工業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。為達(dá)到此目標(biāo)，工廠(chǎng)需要絕對(duì)無(wú)故障地運(yùn)行。這繼而要求進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量。另外，超重油和瀝青生產(chǎn)需要采用新的工藝，從而產(chǎn)生了對(duì)采用新工藝新材料的壓力、溫度及液位儀表的需求。

圖1：堡盟石油石化專(zhuān)用儀表

海上鉆井中的壓力測(cè)量

      在海上鉆井中，壓力和溫度隨著油層深度的增加而升高：當(dāng)水深為1500米時(shí)，溫度為4℃，壓力為15MPa。在極深的油層中（超過(guò)5000米），例如在英國(guó)北海中的埃爾金/富蘭克林地巖層，壓力上升至110MPa，溫度為190℃。另外，由于復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在鉆井過(guò)程中，壓力可能會(huì)突然地發(fā)生變化。因此，必須一直控制油井壓力，以免發(fā)生井噴。為了維持孔壁強(qiáng)度和補(bǔ)償?shù)撞繅毫?，需要向油井中灌注泥漿。MFR6是一款控制泥漿灌注高壓的專(zhuān)用傳感器。這種為鉆井專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)超耐用的壓力傳感器，可以測(cè)量0…6MPa直至0…100MPa的壓力。

      位于鉆孔正上方的若干截止閥構(gòu)成了所謂的防噴器（BOP），是一個(gè)關(guān)鍵的安全裝置。防噴器處的壓力可以用MEX5和MEX8壓力表進(jìn)行測(cè)量。這些儀表是專(zhuān)門(mén)為石油工業(yè)的苛刻工況設(shè)計(jì)的，具有不銹鋼外殼，能夠測(cè)量高達(dá)160MPa的壓力。堡盟還可提供由316L不銹鋼、蒙乃爾合金等材質(zhì)的彈簧管壓力表。

圖2： MEX5和MEX8

      在鉆井期間，鉆頭內(nèi)部裝有壓力變送器來(lái)測(cè)量鉆頭的掘進(jìn)壓力。由于超深油層中的溫度非常高（約180℃，幾乎為電子器件的耐溫上限），堡盟與某大型鉆井服務(wù)公司合作，特別為這些應(yīng)用開(kāi)發(fā)了一款專(zhuān)用壓力變送器。PDRB型變送器憑堅(jiān)固及在最苛刻工況下穩(wěn)定的高精度而卓然不群。

      在石油開(kāi)采中，與測(cè)量裝置接觸的大多數(shù)物質(zhì)均具有腐蝕性。因此，測(cè)量裝置需要采用耐腐蝕材料制成。大多數(shù)壓力測(cè)量裝置均采用耐海水腐蝕蒙乃爾合金或哈氏合金制成的隔膜。對(duì)于涉及產(chǎn)生硫化氫（一種極強(qiáng)的腐蝕性氣體）的過(guò)程，堡盟提供了帶苯酚外殼的壓力表。除了耐腐蝕性介質(zhì)之外，測(cè)量裝置還必須耐高溫。這可以由同時(shí)能夠應(yīng)付腐蝕性或危險(xiǎn)介質(zhì)的化學(xué)密封來(lái)實(shí)現(xiàn)。

      石油和天然氣生產(chǎn)主要在于分離水、氣和原油。這可以在7MPa的壓力下在分離器內(nèi)由重力分離各組分來(lái)實(shí)現(xiàn)。流量可以通過(guò)差壓變送器EDD575來(lái)測(cè)量，其最低可測(cè)0-10kPa的差壓。X913防爆壓力變送器可安裝在節(jié)流閥組上，來(lái)測(cè)量7MPa的靜壓。

圖3：實(shí)際應(yīng)用中的EDD575和/或X913

用于高過(guò)程溫度的化學(xué)密封

      在加拿大，油砂生產(chǎn)使用蒸汽來(lái)加熱瀝青。這降低了瀝青的粘度，并使瀝青能夠容易被抽上地面。地面上的環(huán)境溫度可能會(huì)低至-40℃，而過(guò)程溫度則可能會(huì)高至400℃，靜壓達(dá)25MPa，而差壓僅1kPa。針對(duì)這類(lèi)應(yīng)用，堡盟開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)用于高過(guò)程溫度的化學(xué)密封。這種化學(xué)密封將介質(zhì)與儀表隔離，并由密封隔膜通過(guò)導(dǎo)壓油將壓力傳遞至壓力儀表。

      D900系列化學(xué)密封適用于在-40℃至+400℃的過(guò)程溫度下，測(cè)量粘性或腐蝕性介質(zhì)的絕壓、表壓或差壓。D902型化學(xué)密封的耐壓高達(dá)25MPa，系專(zhuān)為油砂生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的。其法蘭由鍛造不銹鋼制造。隔膜根據(jù)不同工況有不銹鋼、哈氏合金、Uranus B6 或Ta等材質(zhì)。在涉及氫離子的應(yīng)用中，堡盟提供鍍金隔膜供選用。對(duì)于低溫應(yīng)用，或?yàn)榱俗畲笙薅鹊販p少對(duì)環(huán)境溫度的影響，堡盟還提供帶有保溫層的伴熱/冷毛細(xì)管。法蘭上分別裝有蒸汽伴熱閥、排空閥和通風(fēng)閥。

圖4：D900系列化學(xué)密封

道達(dá)爾諾曼底煉油廠(chǎng)

      法國(guó)道達(dá)爾集團(tuán)在諾曼底擁有法國(guó)最大的煉油廠(chǎng)，該廠(chǎng)多年來(lái)一直在不同生產(chǎn)過(guò)程中使用堡盟的測(cè)量?jī)x表。第一步工藝是常壓蒸餾，將原油與多種餾分分離。此過(guò)程需要一個(gè)多點(diǎn)熱電偶來(lái)測(cè)量最高達(dá)850℃的幾個(gè)溫度值。接下來(lái)是真空蒸餾，將殘留物進(jìn)一步分離。在此過(guò)程中，要用低壓變送器測(cè)量10至40毫米汞柱的絕對(duì)壓力，用熱電偶傳感器測(cè)量約370℃的溫度。然后是催化重整工藝，將具有較低辛烷值的石腦油轉(zhuǎn)化成為汽油。在此過(guò)程中，工藝溫度高達(dá)550℃。道達(dá)爾采用堡盟的TBI雙金屬溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，此儀表用全不銹鋼制成，非常堅(jiān)固，適用于-70℃至600℃的溫度范圍。在0.3至3.5 MPa范圍內(nèi)的壓力則使用MEX5工業(yè)型壓力表進(jìn)行測(cè)量。

圖5：TBI雙金屬溫度計(jì)

      在硫回收裝置中，溫度從300℃升至1000℃，壓力為0.3至0.5 MPa。道達(dá)爾使用帶有哈氏合金隔膜密封和測(cè)溫?zé)犭娕嫉腗EP5安全壓力表進(jìn)行壓力測(cè)量，該裝置專(zhuān)為此類(lèi)極端苛刻工況而設(shè)計(jì)。

圖6：帶熱電偶的MEP5

      餾出液加氫裂化器（DHC）將分子量較高的碳?xì)浠衔镳s分裂化成為汽油、柴油等產(chǎn)物。此過(guò)程的氫氣壓力為20MPa且高達(dá)480℃的高溫條件下進(jìn)行。氫氣壓縮機(jī)處的壓力用工業(yè)型壓力表MEX5進(jìn)行測(cè)量。為了保護(hù)測(cè)量裝置不發(fā)生氫脆，采用了帶鍍金隔膜的D900系列化學(xué)密封。

      MEX5壓力表和TBI雙金屬溫度計(jì)亦用于煉油廠(chǎng)的熱電廠(chǎng)——熱電聯(lián)產(chǎn)有助于減少二氧化碳的排放。控制壓力約為0.4 MPa，溫度約為140℃。

      大型煉油廠(chǎng)（例如道達(dá)爾諾曼底工廠(chǎng)）安裝有大約10,000只壓力表和9,000只壓力變送器。由于環(huán)境條件嚴(yán)苛，這些裝置每年必須更換約10%，這就意味著所有測(cè)量裝置必須在十年內(nèi)全部更換，以保持工廠(chǎng)的質(zhì)量與安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖7：道達(dá)爾諾曼底煉油廠(chǎng)

安全信息

      Deepwater Horizon爆炸和墨西哥灣石油災(zāi)難的可怕景象使人們更加重視安全和環(huán)境保護(hù)。這兩點(diǎn)均與石油天然氣工業(yè)密切相關(guān)，亟需采取有效的風(fēng)險(xiǎn)管理。IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本安全要求，同時(shí)定義了發(fā)生故障時(shí)的早期報(bào)警。為了降低風(fēng)險(xiǎn)，所用裝置必須符合特定的工藝整體安全水平要求（SIL）。另外，比較陳舊的設(shè)施必須采用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行更新，例如用帶更少接頭的新型管道系統(tǒng)代替舊管道等，以降低微泄漏導(dǎo)致爆炸的危險(xiǎn)等。