1 天然氣流量計(jì)量方法
我國天然氣計(jì)量通常以體積表示趋箩,法定單位是立方米奋姿。我國規(guī)定天然氣流量測量的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是:壓力為0.101325MPa啃匿,溫度為23.15℃。天然氣流量計(jì)量方法很多嘿架,可用的流量儀表也很多,按工作原理大致分為:差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)押蚤、速度式流量計(jì)3種類型。在計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)方面羹应,目前世界上多數(shù)國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)逐步向IS05167《用孔板測量充滿圓管的流體的流量》靠攏揽碘,我國天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)也修訂為SY/T6143-1996《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》。
2 GTLGB孔板流量計(jì)自動(dòng)計(jì)量概況
所謂自動(dòng)計(jì)量园匹,就是利用變送器實(shí)時(shí)檢測天然氣流量計(jì)量中所涉及到的溫度雳刺、壓力、壓差等參數(shù)裸违,通過計(jì)算機(jī)中的流量計(jì)算軟件掖桦,實(shí)現(xiàn)整個(gè)流量測量環(huán)節(jié)中無人工參與的天然氣流量測量。隨著計(jì)量技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)運(yùn)用的普及供汛。實(shí)現(xiàn)孔板流量計(jì)自動(dòng)化計(jì)量的方案較多枪汪,目前主要有以下4種模式涌穆。
2.1 單變量變送器+流量計(jì)算機(jī)(或工控機(jī))
利用單變量模擬變送器分別檢測溫度、壓力雀久、差壓宿稀,并將檢測到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4-20MA模擬信號(hào)送人流量計(jì)算機(jī)(或工控機(jī))的數(shù)據(jù)采集卡,通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量赖捌,在流量計(jì)算機(jī)(或工控機(jī))上通過流量計(jì)算軟件計(jì)算出天然氣瞬時(shí)流量原叮、累積流量以及實(shí)現(xiàn)其他輔助功能。此方式屬傳統(tǒng)自動(dòng)計(jì)量模式巡蘸,缺點(diǎn)為采集奋隶、傳輸為模擬信號(hào),抗干擾能力較差悦荒,由于信號(hào)轉(zhuǎn)換等問題計(jì)量精度難以提高唯欣,而且硬件較復(fù)雜、中間環(huán)節(jié)較多搬味、可靠性較差境氢。可擴(kuò)展為:單變量變送器+流量計(jì)算機(jī)+工控機(jī)碰纬,從而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)算與顯示分開萍聊,提高系統(tǒng)的可靠性和可視性。
2.2 多變量變送器+流量計(jì)算機(jī)(或工控機(jī))
利用1臺(tái)多變量智能變遞器同時(shí)檢測溫度悦析、壓力寿桨、差壓等,采用現(xiàn)場總線制强戴,通過數(shù)字信號(hào)傳輸亭螟,送入流量計(jì)算機(jī)(或工控機(jī))數(shù)據(jù)采集卡后上通過流量計(jì)算軟件計(jì)算出天然氣瞬時(shí)流量、累積流量及實(shí)現(xiàn)其他功能骑歹。此方式硬件連接簡化了許多预烙,提高了系統(tǒng)的可靠性和測量精度。但由于變送器僅檢測測量信號(hào)不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理道媚,因此在校準(zhǔn)時(shí)必須和流量計(jì)算機(jī)一起實(shí)行聯(lián)校扁掸。采用流量計(jì)算機(jī)或工控機(jī)主要區(qū)別在于流量計(jì)算部分。流量計(jì)算機(jī)是專用的固化軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)最域,比較穩(wěn)定可靠谴分,可信任度較高;工控機(jī)上軟件計(jì)算一般自主開發(fā)羡宙,便于軟件升級(jí)和系統(tǒng)維護(hù)狸剃,由于計(jì)算量大掐隐,特別是多路計(jì)量時(shí)狗热,可靠性稍微差些钞馁。為增加系統(tǒng)的可靠性和操作界面直觀化,這種方式也可擴(kuò)展為:多變量變送器+流量計(jì)算機(jī)+工控機(jī)匿刮,即流量計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)流量計(jì)算僧凰,工控機(jī)上實(shí)現(xiàn)顯示。
2.3 多變量智能變送器+工控機(jī)
此方式與模式2比較熟丸,主要區(qū)別是變送器內(nèi)固化了流量處理軟件训措,使得變送器可以就地顯示瞬時(shí)測量參數(shù)和計(jì)算瞬時(shí)流量,并通過數(shù)字信號(hào)傳輸光羞,送入工控機(jī)顯示和實(shí)現(xiàn)其他輸助功能绩鸣。所測量的流量值必須在工控機(jī)上進(jìn)行二次處理,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的累積和存儲(chǔ)功能纱兑。采用這種方式呀闻,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡化,變送器可單校也可聯(lián)校潜慎,易于維護(hù)捡多。但由于在工控機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)流量的累積和存儲(chǔ),可靠性較差铐炫,易造成數(shù)據(jù)丟失垒手。
2.4 一體化智能儀表+工控機(jī)
主要利用一體化智能儀表實(shí)現(xiàn)了變送器與流量計(jì)算機(jī)的一體化。不僅自帶數(shù)據(jù)庫可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)參數(shù)及流量的顯示倒信,以及累積流量和歷史數(shù)據(jù)的再現(xiàn)科贬;而且在儀表的運(yùn)行方面,采取了多種電源保障方式:內(nèi)電池組鳖悠、太陽能和外接電源等唆迁,實(shí)現(xiàn)了在無電力供應(yīng)情況下,可以獨(dú)立自成計(jì)量系統(tǒng)竞穷,就地顯示天然氣瞬時(shí)流量唐责、累積流量和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、再現(xiàn)等瘾带;正常情況下可通過現(xiàn)場總線和上位機(jī)連接鼠哥,實(shí)行數(shù)字信號(hào)傳輸上傳顯示,也可以在工控機(jī)上實(shí)行二次數(shù)據(jù)處理看政,組成的計(jì)量系統(tǒng)更加靈活朴恳、可靠。采用這種方式允蚣,實(shí)現(xiàn)了計(jì)量數(shù)據(jù)的無憂化于颖,使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作更簡單嚷兔、更可靠森渐、更易維護(hù)做入;不僅可以單校也可以聯(lián)校。采用獨(dú)立的計(jì)量回路同衣,減少了數(shù)據(jù)傳輸過程的干擾竟块,提高了計(jì)量的精度。
3 自動(dòng)計(jì)量方案選擇的原則
由于天然氣流量計(jì)量是一種間接的耐齐、多參數(shù)的浪秘、動(dòng)態(tài)的、不可再現(xiàn)的測量埠况,天然氣的流量計(jì)量是流量測量中的難點(diǎn)之一耸携。因此,在選擇具體方案時(shí)辕翰,應(yīng)著重考慮系統(tǒng)的可靠性违帆、準(zhǔn)確性和先進(jìn)性。一般主要遵從以下原則
3.1 計(jì)量回路的獨(dú)立性原則
主要是為了保證在計(jì)量系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)金蜀,盡量減少故障的影響面刷后,降低故障的影響程度,從而維護(hù)企業(yè)的安全平穩(wěn)運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益渊抄。
3.2 數(shù)據(jù)的安全性原則
指在非儀表故障的情況下尝胆,計(jì)量系統(tǒng)能夠提供準(zhǔn)確的計(jì)量數(shù)據(jù),以實(shí)現(xiàn)對天然氣管網(wǎng)的有效監(jiān)控护桦,并保證數(shù)據(jù)的可靠性含衔,為企業(yè)信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理、經(jīng)營二庵、指揮贪染、協(xié)調(diào)提供重要依據(jù)。計(jì)量是信息系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)源催享,一旦出現(xiàn)問題杭隙,將給企業(yè)帶來不可估量的損失。因此因妙,數(shù)據(jù)源要求準(zhǔn)確痰憎、齊全、完整攀涵、可靠铣耘。為此在選擇方案時(shí),首要問題就是考慮計(jì)量數(shù)據(jù)的安全性以故。由于針對天然氣集輸企業(yè)分散蜗细、環(huán)境因素惡劣,要充分考慮計(jì)算機(jī)故障怒详、電力供應(yīng)等實(shí)際情況炉媒,做好預(yù)案踪区,避免由此而引起的數(shù)據(jù)丟失。
3.3 兼顧發(fā)展的原則
伴隨天然氣貿(mào)易的發(fā)展對天然氣計(jì)量的精度和計(jì)量方式的要求也越來越高橱野。在選擇時(shí)要考慮天然氣計(jì)量交接方式的可能改變和實(shí)時(shí)計(jì)量補(bǔ)償?shù)目赡埽缭诰€色譜分析善玫、實(shí)時(shí)補(bǔ)償水援、能量計(jì)量等。如果要在企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上茅郎,建立以企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)為紐帶的站控系統(tǒng)蜗元,則應(yīng)考慮實(shí)現(xiàn)計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程組態(tài)。
3.4 使用操作的簡單
可靠原則由于天然氣集輸企業(yè)的站系冗、場一般都比較分散奕扣,專業(yè)人員相對較少。因此掌敬,在選擇惯豆、設(shè)計(jì)方案時(shí)要充分考慮操作、維護(hù)的簡要性奔害,做到簡單易用楷兽、高可靠、低維護(hù)华临,從而確保計(jì)量系統(tǒng)的長期芯杀、穩(wěn)定運(yùn)行。
3.5 技術(shù)先進(jìn)雅潭、成熟的原則
現(xiàn)代計(jì)量逐步發(fā)展成為一門綜合性的專業(yè)技術(shù)揭厚,它是集成計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)結(jié)晶扶供。由于各儀表廠家技術(shù)水平的不平衡筛圆,在選擇方案時(shí)一定要有預(yù)見性。
3.6 計(jì)算方法和計(jì)算軟件的合法性原則
在天然氣貿(mào)易計(jì)量中要充分考慮到計(jì)算方法和計(jì)算軟件的合法性問題椿浓,避免由此而引起不必要的計(jì)量糾紛顽染。由于天然氣計(jì)量方法的多樣性,應(yīng)考慮計(jì)算軟件的獨(dú)立化轰绵,這樣才便于流量計(jì)算軟件的升級(jí)粉寞。在具體的計(jì)量系統(tǒng)中應(yīng)采用用戶認(rèn)可的特定計(jì)算方法或是以合同、協(xié)議的方式規(guī)定計(jì)算方法左腔。
4 存在的問題
盡管孔板流量計(jì)自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的發(fā)展越來越完善唧垦,但由于設(shè)備、測量儀表本身的原因和自動(dòng)計(jì)量技術(shù)上的局限性液样,在提高計(jì)量的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)處理上振亮,仍存在一些問題巧还。
4.1 異常數(shù)據(jù)的處理問題
任何系統(tǒng)都有可能出現(xiàn)故障,可能出現(xiàn)一些異常的無理數(shù)據(jù)坊秸。因此為了維護(hù)貿(mào)易雙方的利益麸祷,對可能出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)問題在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮數(shù)據(jù)的審慎可修改性,從而避免異常數(shù)據(jù)一旦出現(xiàn)并參與累積計(jì)算褒搔,造成計(jì)量數(shù)據(jù)的混亂阶牍。
4.2 節(jié)流裝置帶來的誤差
首先,GTLGB孔板流量計(jì)在流體較為干凈星瘾、流經(jīng)節(jié)流裝置前直管段比較理想(遠(yuǎn)大于10倍圓管直徑)走孽、流體處于紊流狀態(tài)(雷諾數(shù)大于4000)時(shí),其準(zhǔn)確度可達(dá)0.75級(jí)琳状。但由于氣質(zhì)磕瓷、計(jì)量直管段沒有達(dá)到要求,孔板產(chǎn)生誤差的因素有:孔板人口銳角損傷念逞;液體及固體污物堆積在孔板表面困食,使孔板表面粗糙度改變,大大增加測量誤差翎承。根據(jù)對現(xiàn)場使用過的孔板所作測量統(tǒng)計(jì)陷舅,孔板在剛開始投用時(shí),準(zhǔn)確度可達(dá)1%审洞,連續(xù)運(yùn)行3月后莱睁,其測量準(zhǔn)確度僅達(dá)到3%甚至更低。其次芒澜,量程比的問題仰剿。量程比(3:1)是孔板流量計(jì)最大的缺憾。盡管現(xiàn)在已有寬量程比的變送器痴晦,但在對于瞬間流量變化范圍很大南吮,流量低于最大流量的30%時(shí),由于節(jié)流式測量方法原因誊酌,計(jì)量的精度將大幅度降低部凑。因此,為了提高量程比碧浊,可以考慮利用變送器寬量程的特點(diǎn)涂邀,運(yùn)用軟件的方式實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)調(diào)整(軟維護(hù)),從而擴(kuò)大量程比箱锐,提高測量的有效范圍比勉,保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。
4.3 操作界面和過程數(shù)據(jù)的利用問題
由于天然氣輸送的連續(xù)性、動(dòng)態(tài)性浩聋、瞬間的不確定性以及不可再現(xiàn)等特點(diǎn)观蜗,實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,對數(shù)據(jù)形成的全過程進(jìn)行有效的監(jiān)控和保存衣洁,有利于數(shù)據(jù)異常的分析和控制墓捻,是數(shù)據(jù)管理中重要的一環(huán)。目前的自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)在此方面有所考慮坊夫,但過程數(shù)據(jù)的應(yīng)用砖第、分析、界面功能尚不完全践樱,還有待于完善厂画。
4.4 現(xiàn)場變送器的誤差
現(xiàn)場壓力凸丸、并壓變送器本身能達(dá)到的準(zhǔn)確度是實(shí)現(xiàn)整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)拷邢。因此,要保證差壓變送器屎慢、溫度傳感器瞭稼、壓力傳感器的本身準(zhǔn)確度為A級(jí),即時(shí)進(jìn)行檢定腻惠,保證其準(zhǔn)確度环肘。
5 結(jié)論
在采用孔板流量計(jì)測量天然氣流量時(shí),如對孔板流量計(jì)的一次裝置(孔板節(jié)流裝置)和二次儀表(差壓集灌、靜壓悔雹、溫度、天然氣物性參數(shù)計(jì)量器具等)配套儀表的選擇欣喧、設(shè)計(jì)腌零、安裝、使用都嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行唆阿,并在受控狀態(tài)下使用時(shí)益涧,其流量測量準(zhǔn)確度是可以控制在±1%~±1.5%范圍內(nèi)的。
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況驯鳖,就提高計(jì)量準(zhǔn)確度提出以下控制方法及建議闲询。
5.1 氣流中存在脈動(dòng)流的改善措施
在天然氣計(jì)量中由于各種原因使天然氣脈動(dòng),可以采取以下措施減小脈動(dòng)流的影響浅辙。
(1)在滿足計(jì)量能力的條件下扭弧,應(yīng)選擇內(nèi)徑較小的測量管,使Δp记舆、β在比較高的雷諾數(shù)下運(yùn)行寄狼。
(2)采用短引壓管線,盡量減少引壓管線系統(tǒng)中的阻力件,并使上下游管段相等泊愧,以減少系統(tǒng)中產(chǎn)生諧振和壓力脈動(dòng)振幅的增加伊磺。
(3)采用自動(dòng)清管系統(tǒng)或低處安裝分液器來降低管線中積液引起的脈動(dòng)。為使天然氣流量計(jì)量達(dá)到具有最佳的計(jì)量性能删咱,應(yīng)將天然氣中的水分徹底脫出屑埋。
5.2 孔板節(jié)流裝置必須符合標(biāo)準(zhǔn)
孔板節(jié)流裝置應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)安裝設(shè)計(jì),根據(jù)孔板前阻力件形式配接足夠長度的直管段痰滋,一般應(yīng)至少前30D摘能。
5.3 加強(qiáng)計(jì)量管理、建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度
嚴(yán)格貫徹執(zhí)行SY/T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)敲街,確保裝置完全符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求团搞。建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度,如定期維護(hù)制度多艇、周期送檢制度逻恐,加強(qiáng)對天然氣生產(chǎn)情況的監(jiān)測,及時(shí)消除誤差峻黍。
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