浅海公司孔板式天然气气计量的实现
时间：2021-02-08 20:04:37 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘 要]本论文主要介绍了浅海公司孔板式天然气计量的实现，核心部分是天然气流量计算的数学模型以及该数学模型的计算机实现，实现了如下功能：实现数据的存储及过期数据的删除，存盘数据的提取，实现曲线的生成，历史曲线的查询，数据的实时临视及报警，报表的生成及打印，用户数据安全及用户权限管理，远程数据传输及发布。
[关键词]构件；天然气计量；MCGS；数据管理
中图分类号：N37 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0010-01
前言
1 浅海公司孔板式天然气体积流量计量的计算机集散系统的意义
由于天然气流量计量是非常复杂的，所以使用流量计有诸多不足之处。首先，流量计的读数需专人手工抄表，就浅海公司来说，测试点偏远，并且比较分散，这样耗费了较多的人力物力。从抄表获取数据到贸易结算并整理成数据报表又需耗费一定的时间。其次，不管采用哪种流量计，往往需要采用补偿措施来提高测量的准确性。
1.1 机械补偿流量计的特点
机械补偿流量计，双波纹管差压计是较早使用的位移平衡式机械仪表。由于它结构简单，易于操作，勿需电源气源，成本低，维修简单，具有较成熟的生产工艺和使用经验，但该表存在以下不足之处：纯机械仪表，精度低，使用一段时间后，因摩擦和磨损将导致不灵敏度和线性误差增大。在计算方面，由于采用对卡片记录参数人工求积，参数查表计算的方法，系统计算误差精度难以提高，且工作量大，速度慢。
1.2 智能仪表在天然气计量方面的特点
电动单元组合仪表的变送器和运算单元建立自动补偿系数，不但实现了自动连续补偿，检测精度也有所提高。但是在计算方面对标准中各参数的修正问题（如天然气组成成分及其摩尔分量不断变化），从而带来公式引用误差。而且这类补偿装置使用的仪表数量大，补偿装置一次性投资大，而且一套补偿装置只能进行一个流路的流量补偿。这些缺点使它的应用受到限制。
1.3 孔板式天然气流量计算的特点
上面所述的机械补偿和智能仪表补偿都有其难以克服的不足，因此要想提高系统计量精度和自动化程度，必须使用更符合流量计量理论的科学方法来完善传统的计量系统。计算机和网络的推广和普及，极大地推动了补偿技术的发展。根据节流式流量测量理论可知：瞬时流量是流体工况（差压、绝对静压、温度）的函数。由于工况参数一般都是变动的，因此累积流量用工况平均参数计算和用瞬时参数计算累加，其结果是不一样的。以瞬时参数计算并累计流量才符合要求。运用计算机计算流量的最大优点是全部采用实时参变量（差压、绝对静压、温度等），因此就不存在对差压、绝对静压、温度等参数的补偿问题，同时与温度、压力、差压有关的参量（如孔板内径、动力粘度和压缩因子等）也随各相关量变化而变化，从而使补偿装置的成本急剧下降。在实际应用中，当要对天然气流量计算式中某些需经常改变的量（如天然气组成成分及其摩尔分量）进行修改时，可以通过计算机软件来完成。而且还可对含水的天然气进行含水补偿（即扣除水蒸气的体积流量）。因而从理论上讲，运用计算机的实时流量计算系统可构成目前和将来最理想和最完善的节流式流量计量系统。
2 项目技术方案
在辽河油田浅海公司天然气计量改计算机项目中，系统达到了“高可靠、高精度、低成本、低功耗”等性能指标。
本系统采取层次分散型网络结构，由主机、从属数据机及各种传感器组成。现场工作站配置主副工控机互为备份、UPS电源、打印机等设备，通过光缆或微波等信道与油田局域网连接。从机安装在现场，用以接受传感器信号并发送到主机。
2.1 设备的总体功能
2.1.1 完成现场机上功能的实现，及WWW网络的数据通讯构架。编制专用的报表系统，提高处理速度及系统运行的可靠性。
2.1.2 完成对天然气管线的压力、差压的检测，对天然气组分、孔板尺寸及计量直管段及天然气温度监控及报警。
2.1.3 根据甲方的需要增加配方组态部分，使工艺参数的组态设置更加方便灵活。
2.1.4 使用专用的数据报表查看部分，提高运行响应速度，增加更多的统计功能。
2.1.5 实时曲线、历史曲线、数据报表的操作方式，使计算机基础较差的普通工作人员和公务繁忙的领导同志也能轻松自如地操作本系统，为计算机系统在生产和管理中发挥更大的作用。
2.1.6 达到的技术及质量指标
系统达到优良等级，具有先进性、可靠性、实用性。系统现场设计开发制作安装，系统工作在工业工矿环境下，工作温度0～95℃；工作电源220±2.5V/50Hz；湿度0～95%。系统采用压力、差压及标准流量计量方法，瞬时流量校核、温度补偿自动监测的原理，系统精度达到0.2% 。并可随时查询和打印；可在局域网内大范围联网使用，GPS校时，历史数据分析功能，参数设置功能等，具备全部系统功能。
测量站点对应：6条管线、16台压力变送器、6台差压变送器、6支pt100温度热偶。
2.2 管线安装及现场结构图见下图
2.3 现场方案
在现场，每个检测计量现场在管线上安装仪表，走线穿管进入工控机控制柜，配合无线通讯设备，使所有设备均可进入控制柜便于维护。数据可通过现场已有网络传到调度室服务器。
根据天然气计量孔板交接的原理，我们按技术指标选择温度、压力、差压传感器，并设计了传感器外围电路，最终实现了传感器的单回路供电、数据采集以及与计算机之间的数据通讯。应用美国NI公司的图形化编程语言LabView和VC、VB以及mcgs组态软件语言在WindowsNT环境下实现整个软件系统。现场工作站实现了天然气流量及实时参数的采集，瞬时压力、差压的采集及相关运算，热值流量的采集，瞬时流量计算和显示，流量累积和显示，动画显示，数据存储和查询，实时上传数据，报警，历史曲线查询，各种报表的自动生成和打印功能。生成各种报表和曲线，便于生产和管理。
2.4 硬件系统
采用双机型采集模块外挂数据热备系统，可根据现场实际情况选择操作台式和柜式外观。进行数据采集工作，形成互补。
2.5 件系统主要由以下两部分组成
2.5.1 调度操作站监测管理软件
1 画面及流程显示；2 运行状态显示；3 控制与调节；4 报警管理与显示；5 报表管理与打印；6 操作记录；7 操作权限保护；8 文件转储；
2.5.2现场控制站软件
1 信号采集软件；2 数据转换软件；3 绘图算法软件；4 485、232口通信软件；
5 现场数据库软件；6 控制组态软件；7 图形与报表组态软件；
结论
在浅海公司的天然气计量计算机集成系统中，由于采用了以上所述的先进而完善的天然气流量数学模型和独特的算法，保证了天然气计量的高精度和实时性，经过几个月的投入使用，证明是可靠的。
参考文献
[1] 苏荣跃，天然气流量计量方法，工业计量，1997年第5期.
[2] 程贺，流量计量及补偿技术，化学工业出版社，1995年5月第一版.
[3] 中国石油天然气总公司发布的行业标准SY/T4143-1996《天然气流量的标准孔板计量方法》.
[4] 四川石油管理局天然气研究院编制的《天然气压缩因子的计算》国家标准送审稿.
作者简介
窦宏柱（1967-），男，工程师，2004年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现主要从事生产运行及采油管理工作。
