助推天然气石油仪器仪表国产化进程

2008-04-01 00:27:00

    20033月,国际标准化组织(ISO)正式公布了最新的ISO51672003E)孔板、喷嘴、文丘里管的国际标准。据业内人士讲,目前,我国的仪器仪表业,尤其在流量测量领域,相对某些产业还较为落后。这对于不能看到产品形成过程的石油和天然气勘探、开采、加工集输业和炼油化工业来讲,影响很大。在密闭的生产全过程中,人们只能通过仪器仪表操作,通过流量计进行监督和生产过程控制,所以,它被石油和天然气生产、加工和集输工作者称之为“工业的眼睛”。

    而今,流量测量又有了新的国际标准,我们的“眼睛”要瞄准世界前沿才行。,为此,我采访了中国仪器仪表学会理事、专家委员会委员、我国知名的流量测量专家,现任ISOTC30IMEKO TC9国际组织的中国委员、我国第一部《英汉炼油辞典》和《能源词典》自动化部分的编著者、北京化工大学孙延祚教授。

    陈伟立(以下简称陈):孙教授,石油石化工业有一个显著特点:生产中人们看不见原料,也看不见产品,更看不见“下脚料”,它们以流体状态静静地在管线里做文章,这完全依赖于仪器仪表啊!您是这方面的著名专家,请您谈谈仪器仪表与石油、石化工业的关系好吗?

    孙延祚(以下简称孙):好的。石油是工业的血液,仪表是工业的“眼睛”,的确很形象。石油和天然气的开采及储运、加工、销售、使用过程只能靠仪器仪表来监控,这有如人脑的中枢神经系统来全面指挥和操作运行似的。通过流量可以控制温度(如炼油塔的塔顶温度等)、控制石油产品的质量(如润滑油调合等)、控制加热炉负荷、控制阀门的开闭(如调节阀等)、控制压力(如分馏塔分压等)。

    陈:流量界有人称的一本约80万字的“圣经”,是您翻译的吗?这可是中国流量测量界的开片巨著,也是一本引路之作,能介绍一下吗?

    孙:可以。人们说的这本书,指的是《流量测量工程手册》,我去美国进修之前早已听说过了,它是美国著名流量专家米勒先生的专著,以后出了好几版,我对其中的第一版花了半年时间在美国仔细阅读,以便把全部问题消灭在太平洋彼岸。回国后紧接着又艰辛地进行了两年多的中文翻译工作,我始终认为这是我留美归来向社会作的一种汇报与奉献。当时,因病坐着翻译带来了想不到的困难,不得不站着翻译,甚至带到病床上继续翻译,最后,不得不在我夫人大力协助配合下用了两年时间完全脱稿,致使美国人惊叹道:“我们刚出版不久,中国译本也出来了,佩服!”。这本专著的中文译本洋洋达80万字,它为我国流量测量界提供了一本经典专译著,有如左鹿笙当年所译《石油炼制工程》一样,时值新中国刚成立不久,为培养我国急需的石油加工技术人才,又在该手册基础上编写了一本经典的本科生教材,用它为新中国培养了一代又一代石油钻采、炼制工程领域的科学技术人员。

    陈:上个世纪80年代初和90年代初及90年代末以后,您曾多次出国,为了提高我国的流量测量技术水平和执行引进任务,而不懈地往返奔波于世界各地,在您原有水平的功底上又积淀了高层次国际先进的理论和实践经验,并凭籍此深厚的底蕴以零距离跟踪着世界流量测量技术的发展前沿,请孙教授在这方面谈一些感受好吗?

    孙:您过奖了,1980年代初,我作为访问学者曾赴美国考察、访问、研修工程中流体的流量测量技术,两年半期间,又任美国能源部摩根城能源工艺研究中心仪表部副研究员;1992年受国家科委派遣又赴俄罗斯执行双引任务,从此,于1993年开始再次返回流量测量国际学术会议的大舞台。

    近期,也就是九十年代末以后,为了祖国,为了“入世”后这个行业适时紧跟世界先进水平,亦即与时俱进以逐步融入全球信息领域,我个人不顾年逾花甲,自费踏出国门,走向世界,直奔国际流量计量的大舞台。我1999年去美国,2000年被公派去巴西,2002年又自费赴美国以及之后参与了一系列的国际学术交流和研讨会议,直接参与了国际标准的制定颁布程序,并发表多篇学术论文。如20024月,我代表中国在华盛顿出席了关于ISO5167的定稿会和世界流量工作组(WGFF)的第二次工作会议,以及气体超声流量计国际标准工作组会议。

    陈:孙教授,气超声流量计国际标准工作组会议,是否专门研究气体超声流量计方面的内容,听说,我国的气超声流量计量技术是您在我国最早从事引进工作的,第一个由您操作了全部引进过程,可以介绍一下吗?

    孙:所谓“气超声”工作会议,即是研究和制定气体超声流量计国际标准工作组的工作会议。

    气体超声流量计量是用于天然气的流量计量。当时,我国由于天然气工业的迅猛发展,高压、大口径、大流量天然气计量之急需,也可以说是为了跟踪国际先进水平,比如,我国西气东输工程主干线上广泛采用气体超声流量计,在我国高压、大流量天然气流量标定车上也采用了气体超声表作标准表,这都与我在前期大量的辅垫工作有关。此均为不容置辨的客观历史事实。

    陈:您确实是为国家流量测量作了不少工作,可以说是国际前沿性的工作,您作为我国第一个涉足该项目最新版本的定稿工作会的专家,请谈谈它的修订里程或称它的历史回顾和由来吧!

    孙:您从事了30多年的炼油、石化工程设计,也选用了无以计数的各种流量计,其中,目前为止,差压式流量计占到流量仪表总量的5060%(每年约数百万台套),确实,我们应该了解一下它的历史。这可有了100多年的历史啊!早在20世纪20年代,美国和欧洲即开始进行大规模的节流装置试验研究,而且同时使用着最普遍的孔板、喷嘴及文丘里管等差压式流量计。目前的ISA1932喷嘴,其几何形状就是1932年标准化的,标准化孔板也如此,节流装置结构型式的标准化,就有可能把国际上众多的研究成果汇集在一起,从而促进检测元件的理论和实践在全球一体化进程中向深度和广度拓展,其标准化程度是其它流量计所不能相比的。

    1980年,国际标准化组织(即ISO)便正式通过国际标准ISO5167,至此,流量测量节流装置的第一个国际标准便诞生了。需知它总结的已是过去几十年来国际上对为数有限的几种节流装置的理论与试验研究成果的基础上出台的,因此,从ISO5167正式颁布之日起,就暴露出许多问题,一是试验数据的陈旧性,二是关于在其上、下游直管段长度的问题有争论,三是有些规定并不科学,为取得一致而不得不人为地给以确定,四是鉴于节流式流量计在整个流量计中仍占据着重要的地位,急待也急需适时地提高其测量的精确度。因此,紧接着,在美国和欧洲便从该国际标准公布的年代开始即进行大规模的孔板流量计试验研究,在欧洲,称之为欧共体实验计划,美国称之为API实验,以此打下了修定ISO5167的基础。

    具体说是:从修改孔板流出系数公式的课题开始,并汇集第一批数据,直至1988年除两英寸(5.08厘米)和24英寸(60.96厘米)管径的数据外,其它数据已汇集齐全了;四年以后便完成了数据库,1996年公布了ISO5167的修订草案,并成立了工作组,2000年和2002年完成了标准草案和最终标准草案,2003年向全世界公布出版了四本,称之为最新的ISO51672003E),从此,在流量测量国际标准方面,揭开了新篇章。与国际接轨,采用国际标准是我国一项基本国策。

    陈:体育运动界全球最高层次的是“奥林匹克”,据传,流量测量界最高层次的是“弗罗密克”(FLOMEKO系列学术会),后者因当今处于信息爆炸年代,发展迅猛,又在您的努力下,FLOMEKO改为一年一次,并将第12届流量测量国际学术会(FLOMEKO 2004)争取到中国召开,其成绩乃为功不可没,请您介绍一下这方面的情况好吗?

    孙:被称之为流量界的“奥林匹克”的国际学术会议,确实要在今年的金秋时节在我国召开。届时,全世界几十个国家的流量测量精英将聚会北京,这是国际流量测量领域的最高峰会,自1978年在荷兰召开首届“弗罗密克”后,至今已成功举办了11届,但绝大多数都选择在欧、美地区召开。我也曾多次远赴异国他乡,万里迢迢去赶会,不得不使我产生一个想法:为什么不能在中国举办“弗罗密克”呢?何况当时我国正积极申办而且有很大可能成功申办2008年北京“奥林匹克”这一体育界的全球盛会,这就更使我增强了决心和信心!

    回想起来其争办之路异常艰难,若说有什么“奥密”,我看不如说是“契机”,是它,提供了给作为中国人民子孙的我高歌一曲“我的中国心”的大舞台,使之有机会进行穿梭式的外交活动,情况是这样的:1998年于瑞典召开第9届流量测量国际学术会,当时在中国委员因种种原因未参加的情况下,IMEKOTC9就排定了到2009年十年内五次“弗罗密克”学术会议分别在五个国家举办的计划,而且都集中在欧美少数几个国家。要想打破这种不尽合理的既定安排,只有把希望寄托在2000年巴西举办第10届流量测量国际学术会了。怀着上述的心愿,我事先在国内作好了充分准备,奔赴巴西萨尔瓦多城参加这次工作会议。我不顾长途跋涉的疲惫,在开幕式当天举行晚宴的短暂时间,就见缝插针地将事先充分准备好的“弗罗密克”申办材料一一递到各国代表或委员手中,会议期间,又争取到韩国、日本、德国、荷兰等流量界老朋友的支持。

    正如一位外交家所言:“机遇永远是给那些有准备的人”。经过努力,这届会议最终表决通过增加了2004年在中国召开第十二届流量测量国际学术高峰会的决定。

    陈:您的努力卓有成效。下面请您谈谈您对我国在流量测量方面技术水平的评价和具体设想好吗?

    孙:我国流量科学技术与国际先进水平还有较大差距,至今尚未建成流量值的国家基准,其传递系统也未很好建立起来,溯源链尚未明确,为此我在2000110日,曾给国家质量技术监督局领导写了建议:199910月,主管计量的国际组织之下正式成立了流量工作组(WGF),之后的首要任务是统一国际间的流量量值,以最终达到互相承认各自流量装置的目的。这在国际贸易中输送计量精度和流量标准装置要求越来越高的形势下,尤为重要。因此,国家要专门组织力量进行专题研究,并成立与国际对口的工作组,加强联系,融入全球经济。

    为此,我还针对包括“西气东输”在内的四大跨世纪工程和国家重点工程、石油石化等大型企业中对油、水、气流量测控仪表的现状,及入世要求写了《为提高我国流量仪表及流量计量技术水平的研究指导性建议与优化工作》的项目报告和《2020年流量仪表科技发展规划建议》上报国家有关部门。

    我国“入世”至今已三年,成品油市场将在2004年底放开,批发市场再过两年又将向国外开放,加油站这一销售终端,届时将与“狼”共舞,总之面对国内市场国际化、国际竞争国内化的趋势。我们要有超前举措。目前,用于原油、成品油及天然气高压、大口径、大流量贸易输送计量的各种超声流量计近十年来已在国外得以迅速发展,这种新技术产品已逐渐成熟,而且优点较多,可成为取代老仪表的更新换代产品。关于这方面的国际标准(ISO17089)制定工作目前正加紧进行中。当今技术先进的智能化、数字化、网络化与微型化的高档流量计仍在大量进口,如西气东输主干线工程所需的流量计,100%地采用了国外产品。不久前,我在西气东输的终端用户上海开了个会。以前,重油轻水不管气,那时对打井采油非常重视,若打出“气”了,便搁置下来,再打新井找油。可喜的是如今有了转变和进步。改革开放是我国的一项基本国策,更要靠每个国民自觉地去落实,要不断地向国外先进技术学习,跟踪国际前沿,有专家指出:“倘若21世纪我们再赶不上世界先进水平,那末中国将永远落后、永远被动了”。被动是要挨打和孤立的,弱国是无外交可言的。因此,发展尤其是创新发展才是硬道理,科学发展观是硬道理,一个有觉悟的知识分子,就要密切关注新技术发展前沿和不断努力获取最新技术信息,就流量测量业来讲,我从来都是主动出击的。20033月份国际标准化组织颁布了最新ISO5167标准,我国可能将在明后年等效采用之,届时以孔板为代表的差压式流量计的设计将有更严格的要求,就以上、下游直管段来说,不是要有几倍的管径,而是要有十几倍、几十倍的管径,以至使现场无法安装,难以实现,尤其海洋钻采平台上更难以实现。该标准出台后使我日夜思考应对办法。有一种能替代传统差压式流量计的新型差压式流量计已问世十多年,即“V”型内锥体式的节流计量装置。它无需前后直管段,无需维修、不用定期复校,这对使用100多年来的孔板、喷嘴、文丘里管流量计可以说是掀开了世纪性的崭新一页,是它们革命的更新换代产品,可用于国内外贸易输送的计量和结算。

    陈:听说孙教授一直致力于流量先进技术的推广工作,大小报告作了有20多场。业内人士称您有创新的独到见解,从机理上更新了传统观念,而且在您的指导下,我国一些企业已实际批量生产一种新型流量计了,能介绍一下吗?

孙:可以,更新的核心是将流体节流收缩到管道轴线中心演变为成功利用安装在管道轴中心“V”型圆锥体逐渐地将流体向管内壁附近收缩,通过测量锥体前后的压力差就能测得流量值。这方面我提出的依据是流体通过节流件被节流收缩的崭新方式。这样,可将节流装置分为中心收缩和边壁收缩两大类,细分为四小类。为了支援西部大开发,我将此技术和图纸向企业全盘托出。目前,宁夏银河仪表有限公司已成功生产出此种新型差压式流量计,并在近七十家企业成功地用于生产实践,既可用于石油石化天然气,也可用于蒸汽、烟道气、成品油液体、含蜡含沙水等各行各业流体,有不少企业取得了良好的效果。总之,为振兴中国的流量测量事业,并以此为突破口,实现包括石油石化天然气在内各工业用仪器仪表的国产化而殚精竭虑,努力奋斗,这,正是我的人生追求

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