孔板流量計計算機系統測試與節能效果分析

冷溧（大慶油田技術監督中心）

大慶油田新時期的戰略目標：“力爭到‘十三五’末，將原油產量保持在4000×104t，天然氣增產到120×108m3以上，油氣總當量達到5000×104t，即‘4000×104t硬穩產，油氣重上5000×104’”。這一戰略目標的確定，確定了天然氣作為油田重要的能源，同時作為商品的天然氣的準確計量，也開始受到大慶油田上下廣泛關注。

1 大慶油田天然氣計量方式現狀

天然氣的計量在我國以體積計量為主,目前大慶油田天然氣計量主要有三種方式：孔板流量計計量、渦輪流量計計量和超聲流量計計量。其中孔板流量計結構簡單，維修方便，性能穩定，已成為天然氣計量的主要方式。據大慶油田天然氣分公司統計，大慶油田的天然氣計量80%左右是孔板差壓式流量計計量。隨著科技發展，現孔板流量計計量多引入孔板流量計計算機系統，對天然氣的壓力、溫度以及差壓進行自動采集，對天然氣瞬時量和累計量進行自動計算。自動化程度的提高一方面有利于天然氣的生產和傳輸過程的控制，另一方面則由于壓力、溫度、壓差等信號在傳輸過程中產生了一定量的信號衰減，對測量或計量結果產生影響，影響天然氣生產控制和天然氣流量的統計。

2 孔板流量計計算機系統的基本原理

孔板流量計計算機系統因生產廠家眾多，名稱和外表各不相同，但原理相同：用溫度變送器、壓力變送器、壓差變送器將現場的溫度、壓力、壓差轉化為輸出統一的4～20mA的信號。其中，4mA值對應溫度（壓力、壓差）的變化范圍最小值，而20mA值對應溫度（壓力、壓差）的變化范圍最大值，成比例線性關系，從而可以將測量的電流值轉化成對應的溫度（壓力、壓差）值?？装辶髁坑嬘嬎銠C系統將采集到的壓力、溫度、壓差和其他相關值引入相關計算從而得出天然氣流量。

3 孔板流量計計算機系統的測試方法

天然氣在計量過程中準確度非常重要，不僅瞬量計算要準確，而且累計量也必須準確。累計量計算準確的前提是瞬量計算必須準確。針對孔板流量計計算機系統的基本原理，采用相應的兩種測試方法，即瞬時量測試和累積量測試。瞬時量測試就是將標準信號源連接到相對應的信號輸入端子，選取零點、常用工作點、最大值三個試驗點，給定標準信號，記錄標準信號值和瞬時量顯示值，根據標準信號值、儀表量程、工況修正等信息計算瞬時量的理論值。模擬信號每個測試點的誤差按如下公式計算：

式中：

Esi——每個測試點的誤差；

si——該測試點瞬時量顯示值；

sbi——該測試點瞬時量的理論值；

smax——儀表量程上限對應的理論最大值。

在累積量測試時，將標準信號源連接到相對應

的信號輸入端子，選取常用工況狀態作為試驗點，給定主測量量和溫壓補償量的標準信號，記錄T時間（T≥30min）累積值。針對標準信號值，通過應用Labview語言編寫的標準軟件進行數據處理。該軟件根據GB/T 21466—2008《用標準孔板流量計測試天然氣流量》、GB/T 17747.1—2011《天然氣壓縮因子的計算第1部分：導論和指南》、GB/T 17747.2—2011《天然氣壓縮因子的計算第2部分：用摩爾組成進行計算》等相關標準提供的參數計算方法對天然氣流量進行精確計算。通常固定參數作為常數一次性寫入并計算，不需修改，如需要在測量前也可進行修改，然后根據固定參數計算出導出參數。數據循環采集，測得數據帶入標準公式計算出天然氣流量的瞬時量和累積量。同時，根據累積量計算數學模型、溫壓補償量等信息按照相關標準計算累積量的理論值。測試點的累積量誤差按照如下公式計算：

式中：

EL——測試點的累積量基本誤差；

L——該測試點T時間累積量顯示值；

Lb——該測試點T時間累積量的理論值。

4 計算機系統測試的實際應用

根據以上測試方法，對大慶油田天然氣分公司下屬單位進行相關測試，在測試中發現某些孔板流量計計算機系統存在偏差較大，天然氣計量有爭議。如天然氣某單位，孔板流量計計算機系統顯示的天然氣來氣量同上游單位存在偏差，經實地測量，發現系統顯示的瞬時量、累計量都和標準存在誤差，測試數據見表1。

表1 孔板流量計計算機測量

根據測算，其每年少計量的天然氣量約為18.1×104m3，經過數據調整后，天然氣加工能耗明顯降低。

5 結語

計算機系統測試工作，能為企業的安全生產提供保障，能為企業的節能減排提供準確的數據支持；因此，計算機系統測試在各種自動化計量中將起到至關重要的作用。