近年來，伊朗持續(xù)加大能源裝備領(lǐng)域的自主研發(fā)力度。一家伊朗知識(shí)型企業(yè)近日宣布，已成功研制出一款超聲波火炬氣流量計(jì)，用于石油煉化裝置中燃燒排放氣體的計(jì)量。據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聲明，該產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造全程在國(guó)內(nèi)完成，未借助任何外國(guó)樣機(jī)，亦未采用逆向工程手段，是伊朗油氣儀表領(lǐng)域自主創(chuàng)新的一次重要突破。

這一成果的背景，是伊朗長(zhǎng)期面臨國(guó)際制裁所帶來的技術(shù)封鎖壓力。在此約束下，德國(guó)、美國(guó)品牌的進(jìn)口設(shè)備供應(yīng)鏈隨時(shí)可能中斷，即便是部分中國(guó)、俄羅斯替代產(chǎn)品也難以完全滿足當(dāng)?shù)責(zé)拸S的定制化需求，推動(dòng)本土儀表產(chǎn)業(yè)化因此成為伊朗能源部門的戰(zhàn)略優(yōu)先項(xiàng)。

超聲波測(cè)量技術(shù)的核心原理與工業(yè)價(jià)值

火炬氣流量計(jì)是煉油廠和石化裝置中不可或缺的基礎(chǔ)儀表。煉化過程中無(wú)法回收利用的伴生氣或尾氣，須經(jīng)火炬系統(tǒng)燃燒處置，若缺乏準(zhǔn)確的流量數(shù)據(jù)，企業(yè)既無(wú)法有效評(píng)估能源損耗，也難以滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)境合規(guī)要求。一旦計(jì)量偏差過大，將直接引發(fā)運(yùn)營(yíng)成本攀升乃至環(huán)保違規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。

該設(shè)備采用聲波傳播時(shí)差法（Transit-Time）：通過向管道內(nèi)流動(dòng)氣體發(fā)射超聲波脈沖，測(cè)量脈沖在兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間順流與逆流的傳播時(shí)差，從而推算氣體流速和體積流量。與傳統(tǒng)差壓式或渦街式流量計(jì)相比，超聲波方案無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，在高溫、高壓及易燃?xì)怏w環(huán)境下故障率更低、使用壽命更長(zhǎng)，并對(duì)管道內(nèi)氣體組分的變化有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

歷時(shí)三年攻克信號(hào)處理與防爆認(rèn)證兩大難關(guān)

該項(xiàng)目于2021年正式立項(xiàng)，早期階段聚焦于伊朗國(guó)內(nèi)煉廠的使用場(chǎng)景調(diào)研，系統(tǒng)梳理進(jìn)口儀表在本地工況下暴露的問題。此后，團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)從原理樣機(jī)到工業(yè)化產(chǎn)品的迭代，將研發(fā)重心集中在兩個(gè)核心難點(diǎn)上。

其一是信號(hào)處理算法。煉廠現(xiàn)場(chǎng)充斥著振動(dòng)、噪音和溫度波動(dòng)，如何從強(qiáng)干擾背景中穩(wěn)定提取微弱的超聲波時(shí)差信號(hào)，需要深厚的數(shù)字信號(hào)處理功底。團(tuán)隊(duì)為此投入了大量計(jì)算資源，開發(fā)出一套專用算法，相關(guān)成果還以學(xué)術(shù)形式公開，并被納入部分研究生學(xué)位課題，體現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研的深度融合。其二是防爆安全認(rèn)證。在富含可燃?xì)怏w的煉廠環(huán)境中使用的電氣儀表，必須通過專項(xiàng)防爆認(rèn)證，證明設(shè)備在任何故障狀態(tài)下均不會(huì)產(chǎn)生足以引燃環(huán)境氣體的火花或熱源。這一認(rèn)證流程耗時(shí)超過一年，涵蓋復(fù)雜技術(shù)文檔編制與多輪嚴(yán)苛測(cè)試，是整個(gè)項(xiàng)目中耗時(shí)Zui長(zhǎng)、要求Zui為精細(xì)的環(huán)節(jié)。

從進(jìn)口替代到區(qū)域市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)化潛力

在產(chǎn)品構(gòu)成方面，新型流量計(jì)覆蓋了電子電路硬件、信號(hào)處理軟件、人機(jī)交互界面及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)四大模塊，形成完整的軟硬件閉環(huán)，顯示出較高的技術(shù)成熟度。相較于進(jìn)口產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的核心優(yōu)勢(shì)在于可依據(jù)國(guó)內(nèi)煉廠的實(shí)際工況持續(xù)迭代，無(wú)需依賴境外供應(yīng)鏈，也不受制裁或貿(mào)易限制的影響，綜合使用成本更低。

就市場(chǎng)規(guī)模而言，伊朗現(xiàn)有數(shù)十座煉油廠、石化基地及天然氣處理站可部署該類設(shè)備，潛在需求相當(dāng)可觀。更長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，隨著產(chǎn)品性能經(jīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證并持續(xù)優(yōu)化，伊朗方面也在評(píng)估向周邊具有相近工業(yè)基礎(chǔ)、同樣有意降低對(duì)西方儀表依賴的區(qū)域市場(chǎng)推廣的可能性。

這一案例對(duì)中國(guó)儀表及工業(yè)傳感器企業(yè)頗具借鑒價(jià)值。在防爆認(rèn)證、信號(hào)處理算法本地化以及針對(duì)特殊工況的定制化開發(fā)上深耕細(xì)作，往往是打入油氣上游裝備市場(chǎng)的關(guān)鍵入場(chǎng)券。面對(duì)全球煉化行業(yè)降本增效的持續(xù)壓力，兼具性價(jià)比與本地化服務(wù)能力的替代產(chǎn)品，正在獲得越來越多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。