天然氣計量檢定智能化研究與實踐

李坤

烏魯木齊市市場監(jiān)管服務(wù)中心 新疆烏魯木齊 830000

西氣東輸管道公司南京計量測試中心建有中高壓mt法原級-臨界流文丘里噴嘴法次級-渦輪工作級一套完備的量值傳遞與溯源體系，其所轄南京、廣州、武漢三地計量檢定室承擔著西氣東輸管道公司和國內(nèi)華東、華南及華中地區(qū)的中高壓天然氣流量計檢定任務(wù)。

1 天然氣計量誤差產(chǎn)生的原因

1.1 安裝故障導(dǎo)致計量出現(xiàn)誤差

在天然氣的計量表或者說是流量計的安裝上來說，其實是十分關(guān)鍵的。在現(xiàn)實之中，囿于現(xiàn)實條件的不同，所以每個地方的安裝都是不同的，比如因為條件空間有限，所以在安裝的過程中出現(xiàn)安裝的管道通道不合理，或者是存在一些扭曲現(xiàn)象，對于現(xiàn)有的安裝過程中，計量器或者是流量計等的計量儀器的安裝上存在安裝到了不合理的地方，以至于計量器的計量上出現(xiàn)不精確不合理的現(xiàn)象，然后也會導(dǎo)致已安裝的計量器的計量上存在的問題，出現(xiàn)一定的誤差，所以來說，安裝的一些問題也會導(dǎo)致天然氣的計量上出現(xiàn)誤差[1]。

1.2 渠道的彎曲，管道內(nèi)的消耗

在天然氣的管道中，由于各種地形條件的限制所以導(dǎo)致出現(xiàn)各種不同的現(xiàn)象，以至于天然氣在管道或者是渠道中消耗了一部分，囿于渠道管道的彎曲，所以導(dǎo)致天然氣在計量上的計量上存在與事先所需要的那些天然氣計量上存在著一些誤差，但是對于渠道的消耗和管道的彎曲上，因為開啟閥門是同步的，但是關(guān)閉閥門上是存在一定的延遲現(xiàn)象，也就是說，存在著閥門關(guān)閉，但是天然氣的釋放上還是存在著持續(xù)的現(xiàn)象，囿于這個方面的原因，所以導(dǎo)致出現(xiàn)計量上存在誤差[2]。

1.3 節(jié)流裝置內(nèi)存在一些阻礙

在天然氣的管道裝置內(nèi)或者說是天然氣的節(jié)流裝置內(nèi)存在著一些阻礙，所以導(dǎo)致計量上存在誤差現(xiàn)象，但是這種原因可能是囿于工作人員的管道工作的過程中囿于各種方面的原因使得帶入或者說遺留了一些東西，所以導(dǎo)致存在阻礙天然氣的計量出現(xiàn)誤差，以至于對于氣款的控制天然氣的閥門上存在著一些不好的現(xiàn)象。

1.4 工作人員的維護和運維責任心差

工作人員的責任心是十分重要的，對于天然氣的運維管理和日常的維護對于減少天然氣的誤差十分有效，我們可以很明顯從現(xiàn)實中看到，很多的天然氣計量上存在著十分由于很多的方面關(guān)鍵因素由于時間原因或者是其他方面的原因所以導(dǎo)致工作天然氣的計量上存在一些誤差，這是需要工作人員看到的，且必須亟待解決的內(nèi)容。這也是導(dǎo)致天然氣的計量存在誤差的一些原因。

2 檢定智能化研究與應(yīng)用

2.1 基于數(shù)據(jù)貫通及共享的計量檢定數(shù)據(jù)中心

基于南京、廣州、武漢“三站一中心”的運行管理模式，結(jié)合南京分站、廣州分站獨特的業(yè)務(wù)及管理需求，按照中國石油集團公司計量發(fā)展規(guī)劃，在南京建設(shè)計量檢定數(shù)據(jù)中心，以計量檢定數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)，逐步實現(xiàn)了南京、廣州、武漢三地計量檢定數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)向計量檢定數(shù)據(jù)中心的匯聚和高端業(yè)務(wù)集成，構(gòu)建起國家天然氣領(lǐng)域檢定技術(shù)機構(gòu)“私有云”雛形[3]。計量檢定數(shù)據(jù)中心架構(gòu)選用虛擬化技術(shù)方案，主要由多臺虛擬機及虛擬機上的應(yīng)用程序組成。軟件系統(tǒng)架構(gòu)中，虛擬化平臺居于核心位置，為各個應(yīng)用提供虛擬機運行環(huán)境支持。采用三層架構(gòu)，上層安裝應(yīng)用軟件，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理與分析；中間層對集群內(nèi)硬件資源進行管理與分配；底層由物理服務(wù)器、交換機以及存儲設(shè)備構(gòu)建資源池。在服務(wù)器中安裝虛擬軟件能夠克服服務(wù)器資源受現(xiàn)有資源的架設(shè)方式、地域或物理組態(tài)所限制，打破不同服務(wù)器的不可切割障礙，使用戶可以比原本的組態(tài)優(yōu)化的方式來應(yīng)用服務(wù)器資源。采用虛擬化對于設(shè)計、實施、部署及今后運行維護方面存在巨大優(yōu)勢，從系統(tǒng)及數(shù)據(jù)安全性上能夠通過虛擬化技術(shù)在保證系統(tǒng)不間斷運行的前提下，實現(xiàn)虛擬機的無縫自動遷移，保證了系統(tǒng)的可靠性及安全性。

2.2 基于數(shù)字孿生體的智能檢定

通過研究合理約束條件設(shè)定，采用水力仿真軟件運用工藝管線布局與運行數(shù)據(jù)、設(shè)備技術(shù)參數(shù)、檢定數(shù)據(jù)，建立站場工藝流程的局部管網(wǎng)、穩(wěn)態(tài)水力分析模型；運用檢定歷史數(shù)據(jù)及實時數(shù)據(jù)，建立機器學習算法開發(fā)并訓練壓力、流量調(diào)節(jié)的智能控制器，建立檢定站優(yōu)化控制分析預(yù)測方法，實現(xiàn)水力仿真與智能控制器的交互運行，預(yù)期達到水力仿真與智能控制器交互預(yù)測模型精準匹配，同時與站場工控系統(tǒng)實時通訊。檢定作業(yè)需求下達至數(shù)字孿生體，通過智能控制器與仿真模型多次試驗迭代，快速實現(xiàn)多方案優(yōu)劣驗證與比對分析，自動計算最優(yōu)解。最優(yōu)解指令下達至站控系統(tǒng)啟動流程智能切換邏輯，按照檢定規(guī)程及校準規(guī)范開展檢定或校準作業(yè)[4]。

2.3 基于大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)計劃排程與動態(tài)調(diào)整

智能檢定管理平臺能夠統(tǒng)一管理南京、廣州、武漢三地檢定業(yè)務(wù)，包括檢定計劃制定安排、合同辦理、樣品收發(fā)、檢定校準作業(yè)操作、檢定校準證書流轉(zhuǎn)等業(yè)務(wù)的過程管理。該系統(tǒng)具備在線系統(tǒng)、APP系統(tǒng)及微信公眾號3種形式，可通過在線展示、文件導(dǎo)出、模板打印等多種方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出。在制定檢定計劃時，檢定管理平臺將根據(jù)庫存流量計數(shù)量和類型，自動匹配提出結(jié)合送檢時間、流量計技術(shù)參數(shù)核算后的最優(yōu)拆裝量方案，實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)計劃排程與動態(tài)調(diào)整。在樣品收發(fā)環(huán)節(jié)，采用立體倉庫的智能堆棧系統(tǒng)，流量計輸送至入庫緩存區(qū)，人工完成組盤后，物料碼綁定，系統(tǒng)分配庫位，通過貨型檢測的物料由堆垛機搬運至指定貨位。

3 結(jié)論

基于西氣東輸管道公司南京計量測試中心“三站一中心”的運行管理模式，結(jié)合天然氣計量檢定分站自身業(yè)務(wù)特點，探索中高壓天然氣流量計檢定智能化有效解決方案，尋求計量行業(yè)智能化水平的整體提升。