天然氣計量設備在線監測系統關鍵技術探討

肖博文

摘 要：在分析我國天然氣發展概述的基礎上，重點論述了如何有效設計天然氣計量設備在線監測系統，并就系統中的關鍵技術進行重點分析，希望對于今后的天然氣計量工作具有一定幫助。

關鍵詞：天然氣計量；計量設備；在線監測；關鍵技術

1 概述

天然氣作為一種重要的清潔能源，其具有污染小、燃燒較為充分等方面的特點，因此，在廣大用戶中應用非常廣泛。但是，為了有效保障天然氣的快速發展，就應該充分重視如何有效正確地進行天然氣流量計量問題，這對于今后大力發展天然氣，實現我國能源強國具有重要意義。當前，隨著西氣東輸的實現，我國的天然氣行業正在迎來快速發展的環境時期，眾多的輸氣管線，比如西氣東輸二線、川氣東送、陜京線，在此過程中，有存在著大批LNG接收站在相應的沿海地區建立，涉及到福建、廣東、浙江、江蘇、大連以及上海等地區，也大大推動了大規模地把省級燃氣管網投入應用。一般來說，針對天然氣計量工作，所采用的設備包括超聲波流量計，并相應配備一定的氣相色譜分析儀。這樣能夠有效保證對于流量計量進行一定的計算參數的修正工作，另外，還能有助于進行分析天然氣熱值的計算結果。這里所涉及到的計量設備主要是指氣相色譜分析儀和超聲波流量計的統稱。隨著省級天然氣管網的不斷擴大，必將涉及到數量眾多的各類流量計，另外，還存在更加復雜的省級輸氣環狀管網的設計規劃，這樣涉及到的氣相色譜分析儀、超聲波流量計等設備將達到數百臺。

針對管道距離長、計量設備數量多等方面的特點，針對計量設備維護工作提出一定的挑戰，按照傳統的設備維護工作方式，要求具有較高的工作量，工作人員必須進行現場的設備診斷和維護工作，不能有效保證設備維護的及時性，在此基礎上，容易出現計量結果和實際情況的偏差問題，這樣較為容易造成一定程度的貿易糾紛問題。通過對于計量設備狀態參數進行有效的在線監測，能夠保證計量設備的管理效率得到進一步的提升，并且，能夠有效降低由于計量原因所造成的貿易糾紛問題，使得企業的經濟利益得到保證[1-4]。這里主要結合實際應用情況，探討了天然氣計量設備在線監測系統涉及到相關技術問題。

2 在線監測系統整體設計

在在線監測系統中，主要設計包括三層的架構體系，主要涉及到用戶層、控制中心層、現場層。在現場層中，主要包括把相關氣相色譜分析儀、超聲波流量計等設備安裝在廠站中，同時，還應該保證在其中配置可供流量計算機所專用的交換機，通過此交換機的作用，能夠有效保證和廠站的流量計算機相互連接。通過專用光纜的作用，現場層能夠在同步數字體系（SDH）的作用下，能夠實現把一個單獨的通道建立在光同步傳輸網絡上，滿足網絡傳輸速率在10 Mb/s的連接要求，并能夠連接控制中心層。在控制中心層中，通過有效進行相應的服務器的設置，保證對于各個廠站的流量計的計算機數據進行有效的上傳處理。通過把訪問控制列表（ACL）在服務器上設置，能夠有效實施控制策略，這樣能夠在數據訪問過程中，保證實現特定的IP地址計算機的訪問[5，6]。

3 在線監測系統關鍵技術探討

3.1 流量計算機組態

針對流量計算機組態來說，一般情況下，則是對于超聲波流量計的計量結果進行讀取，并能有效分析相應的氣相色譜分析儀的結果，還能實現將得到的結果數據進行上傳處理到控制中心。為了能夠有效實現實時監測相應的氣相色譜分析儀以及超聲波流量計的狀態參數，應該有效地保證對于流量計算機進行重新組態化要求，目的則是能夠實現更多數據的讀取。在此過程中，根據實際情況，需要進行添加的超聲波的計量參數主要包括以下幾個內容：各聲道的增益上限（Gain Limit）、各聲道的流速（Floe Velocity）、各聲道的增益（Average Gain）、各聲道的聲速（SOS）、各聲道的報警狀態（Alarms）、各聲道的信噪比（SNRs）等。同樣，針對氣相色譜分析儀來說，需要增加的狀態參數則是包括色譜報警信息（Alarms）、不確定總量（Total unormalized）、各組分對應的響應系數（Rf）等。

3.2 數據庫設計

實現在線監測系統的核心則是數據庫，這里根據實際應用情況，采用Wonderware INSQL數據庫，并且在相應的服務器上部署DAServer，并且根據MODBUS/TCP協議的要求，有效實現流量計算機中相關數據，也就是經過采集到的氣相色譜分析儀、超聲波流量計的相關數據，經過Wonderware INSQL數據庫的處理，對于相應的數據進行質量標簽以及時間標記處理，然后進行相應的儲存操作，保證能夠實施有效的分析軟件讀取工作。其中，這里選擇Wonderware INSQL數據庫，主要是由于其具有實時化程度非常高的數據存取能力，在滿足硬件條件的要求下，能夠滿足數據持續的存儲以及檢索速度要遠遠超過20000條/s的情況，能夠使得監控人員對在線監測系統的要求得到充分滿足。

3.3 分析軟件設計

在設計分析軟件的過程中，根據實際需要，能從數據庫中的歷史數據庫和實時數據庫進行相關數據的讀取操作，并能把相應的氣相色譜分析儀和超聲波流量計的狀態參數，通過直觀性比較強的圖形化方式進行顯示。其中的主要功能模塊包括：計量結果及狀態參數比對模塊、計量結果及狀態參數變化分析模塊、計量結果及當前狀態參數模塊以及流量計的在線監測模塊等[7]。這里主要針對應用中比較常用的模塊進行分析相關的計量設備的狀態參數的管理內容。

第一，在計量結果及當前狀態參數模塊中，主要能夠對于計量設備的當前狀態參數進行有效顯示，其中，可以根據具體的顯示要求，利用數字、柱狀圖，或者兩者結合的方式進行顯示狀態參數，能給人非常直觀的顯示，有利于監控人員對于當前的觀測計量設備運行狀態更好地掌握。如果出現狀態參數的異常問題，正常時候用綠色表示，這時就用紅色顯示相應的圖形或者數字，起到非常明顯的警示作用，能夠快速引起監控人員的注意。

第二，在計量設備管理模塊中，主要能夠保證添加管理新增設的計量設備，或者對于原有的計量設備信息進行編輯處理，在進行計量設備信息管理過程中，主要涉及到計量設備的相應的型號、生產廠家、廠站、管線、生產日期、投入日期、規格、檢定日期等信息。另外，還能有效進行計量設備的檢修維護功能，能夠有效管理日常檢修維護以及計量設備異常問題，能夠根據相應的工作狀態、規格型號、生產廠家、管線、工作狀態等信息，進行有效的分類查詢檢定情況信息。

第三，在狀態參數比對模塊中，能夠有效保證在不同的時段對于同一計量設備，或者不同計量設備的特定運行時段的狀態參數進行對比分析，這樣能夠對于計量設備可能存在的潛在異常問題進行明顯顯示。在針對同一計量設備不同運行時段的相應的狀態參數的對比過程中，應該有效選擇類似的運行工況，這樣才能體現出對比的意義；而對于對比不同計量設備相同運行時段的狀態參數的情況來說，則應該確定一條計量回路的計量設備進行對比。

第四，在狀態參數變化模塊中，主要是有效對于特定時間段內的計量設備的狀態參數進行有效的查看處理，監控人利用該模塊能有效對于短時間內的狀態參數的變化進行補充，避免以往存在的在短時間內較難發現異常的狀態參數的問題，另外，還能有效實現一定的狀態參數的追溯功能。

第五，在流量計在線檢測模塊中，根據具體的《超聲波流量計》的標準規定要求，監測系統嚴格遵照以聲速比較為基礎的在線檢測過程，并且把AGAl0聲速計算模塊內置其中，通過一鍵按鈕，就能夠實現在線檢測超聲波流量計相關工作。

4 結束語

建設計量設備在線監測系統在高效管理計量設備，最大限度地保證天然氣計量的準確性，減少貿易糾紛，保障企業經濟利益等方面將發揮重要的作用。

參考文獻

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