淺談氣體超聲計量系統的模塊化檢查

黃鑫　劉麥倫　顏辭

摘 要 針對目前天然氣管輸企業生產過程中計量系統故障引發的輸差問題，指出應建立計量系統模塊化的檢查方法。在當前技術和給管理現狀的條件下對計量系統的整體構成進行了探討，提出了計量系統模塊化檢查的理論和檢查分析方法。

關鍵詞 計量系統 模塊化 輸差

中圖分類號：TE937 文獻標識碼：A

1氣體超聲計量系統模塊化概述

天然氣超聲波計量系統主要由超聲波流量計、壓力溫度檢測儀表、色譜分析儀和流量計算機組成，主要工作原理為超聲波流量計測量管道內天然氣的工況流量，壓力、溫度檢測儀表分別測量在線壓力、溫度，色譜分析儀分析天然氣實時組分，流量計算機采集工況流量、壓力、溫度和氣質組分從而計算出天然氣標況流量。以上每個環節的數據準確程度都會影響整個計量系統的平穩運行。

模塊化分析是指解決一個復雜問題時自頂向下逐層把系統劃分成若干模塊的過程，有多種屬性，分別反映其內部特性。

我們把氣體超聲計量系統按照模塊化進行劃分，將氣體超聲計量系統分為現場儀表模塊、數據傳輸模塊、氣質分析模塊、流量計算模塊和管存計算模塊。這樣在分析計量系統發生故障產生輸差這一復雜問題按照幾個模塊分別分析，從而快速找到發生故障的設備或錯誤的軟件配置，進而解決計量系統的輸差問題。

2計量系統模塊化檢查分析步驟

下面我們以丹尼爾氣體超聲波流量計計量系統為例進行分析，假定該計量系統出現較大計量輸差，可按以下步驟進行模塊化檢查分析

2.1現場儀表模塊的檢查

現場儀表模塊主要包含超聲波流量計、壓力變送器和溫度變送器。當出現計量輸差問題時，首先需要確認的是超聲波流量計是否在檢定周期內，超聲波流量計運行是否正常，觀察正常運行時工況流量是否在流量計計量允許范圍內，確保流量計正常運行時最好在拐點流量以上，利用MeterLink軟件連接超聲波流量計，對流量計的各聲道流速、平均流速、各聲道聲速、平均聲速、各聲道信號質量、各聲道增益和各聲道信噪比以及回路旋渦角、交叉流、流速剖面系數、對稱性等指標進行檢查，同時還應該選取溫度保持恒定的時間段關閉流量計前后閥門對流量計進行零流量測試并對流量計進行聲速核查以確定超聲波流量計的整體運行情況是否正常。現場壓力變送器和溫度變送器主要是查看是否在檢定范圍內，并對其量程進行查看，檢查現場變送器量程與流量計算機內設置量程是否對應，同時應重點檢查壓力變送器的零點是否正常，螺紋連接處和卡套連接處是否有漏氣現象，因為輕微滲漏也會對計量造成非常大的影響。

2.2數據傳輸模塊的檢查

超聲波流量計和色譜分析儀與流量計算機多采用RS485的通訊方式進行連接，應重點檢查流量計與流量計算機的連接是否正常，信號線是否有松動現象。壓力變送器和溫度變送器與流量計算機多采用的是4-20mA的模擬量信號進行數據通訊，長時間的使用容易造成信號線的老化從而影響數據的準確性，在進行檢查時可在現場使用標準信號發生器連接變送器信號線發送標準信號與流量計算機上傳數值進行比對的方法確認是否是信號線老化造成了通訊過程中壓力、溫度信號數據的采集異常。

2.3氣質分析模塊的檢查

天然氣的組分變化時天然氣的相對密度、標準狀態下的壓縮系數和工況下的壓縮系數都會產生很大的變化，這會直接影響流量計算機對標況天然氣體積流量的計算。因此，計量系統產生較大的輸差時，應對色譜分析儀的運行情況進行著重的檢查，首先應該對標氣、載氣以及樣氣的采集壓力進行檢查，同時對色譜分析儀進行在線標定，以確保色譜分析儀運行正常，同時還應根據實際情況設置色譜分析儀的定期自動標定，確保色譜分析儀的數據分析精準。

2.4流量計算模塊的檢查

流量計算模塊的檢查主要是指對流量計算機的檢查，流量計算機是計量系統的核心組成部分之一，其主要作用是采集現場工況流量數據、壓力、溫度以及氣體組分等數據，并根據AGA-8、AGA-NX-19或SGERG-88標準計算得出修正后的標況流量數據，同時可與上位機進行通訊用于度采集數據，與調壓系統進行通訊用于壓力、流量的相互調節，因此流量計算機出現故障會直接影響天然氣流量造成輸差的產生。對流量計算機的檢查主要從報警信息、數據讀取和數據計算三部分進行檢查分析。首先要檢查流量計算機是否有報警信息；其次核對壓力、溫度、組分數據是否與現場數據相同，尤其要注意是否有壓力、溫度值超限造成流量計算機壓力、溫度參數采取定值的情況發生；最后應該對流量計算機的核算功能進行校對，丹尼爾流量計算機可現將流量計算機設置為維護模式，然后給定固定氣體流速、氣體組分、壓力和溫度，核算出標況流量與廠家提供的標準對比表進行比對，從而檢查出流量計算機的核算功能是否正常。

2.5管存計算模塊檢查

天然氣長輸管道的輸差等于銷氣量與進氣量和管存變化量之差，假定進氣量和銷氣量都測量準確，管存量的計算就顯得尤為重要，在排查計量系統產生輸差的原因時也應對天然氣管存的計算進行檢查。天然氣管存的計算受天然氣組分、壓力和溫度的影響較大，在管道實際運行過程中溫度的采集受氣候干擾最大，因此要著重排除是否是因為溫度的采集發生了故障影響了管存的計算從而最終影響了輸差的計算。

3結束語

天然氣的準確計量關系到供需雙方的根本利益，而影響氣體超聲計量系統正常運行的因素眾多，利用模塊化的檢查分析方法能在一定程度上指導快速找到影響計量系統正常運行的主要因素。本文對影響氣體超聲計量系統正常運行的主要幾個因素進行了簡單分析，如何更加徹底解決計量系統異常引發的輸差問題還需要更深層次的研究分析。

參考文獻

[1] GB/T 18604-2014，用氣體超聲流量計測量天然氣流量[S].

[2] GB/T 18603-2014，天然氣計量系統技術要求[S].endprint