天然气计量设备在线监测系统关键技术探讨

肖博文

摘 要：在分析我国天然气发展概述的基础上，重点论述了如何有效设计天然气计量设备在线监测系统，并就系统中的关键技术进行重点分析，希望对于今后的天然气计量工作具有一定帮助。

关键词：天然气计量；计量设备；在线监测；关键技术

1 概述

天然气作为一种重要的清洁能源，其具有污染小、燃烧较为充分等方面的特点，因此，在广大用户中应用非常广泛。但是，为了有效保障天然气的快速发展，就应该充分重视如何有效正确地进行天然气流量计量问题，这对于今后大力发展天然气，实现我国能源强国具有重要意义。当前，随着西气东输的实现，我国的天然气行业正在迎来快速发展的环境时期，众多的输气管线，比如西气东输二线、川气东送、陕京线，在此过程中，有存在着大批LNG接收站在相应的沿海地区建立，涉及到福建、广东、浙江、江苏、大连以及上海等地区，也大大推动了大规模地把省级燃气管网投入应用。一般来说，针对天然气计量工作，所采用的设备包括超声波流量计，并相应配备一定的气相色谱分析仪。这样能够有效保证对于流量计量进行一定的计算参数的修正工作，另外，还能有助于进行分析天然气热值的计算结果。这里所涉及到的计量设备主要是指气相色谱分析仪和超声波流量计的统称。随着省级天然气管网的不断扩大，必将涉及到数量众多的各类流量计，另外，还存在更加复杂的省级输气环状管网的设计规划，这样涉及到的气相色谱分析仪、超声波流量计等设备将达到数百台。

针对管道距离长、计量设备数量多等方面的特点，针对计量设备维护工作提出一定的挑战，按照传统的设备维护工作方式，要求具有较高的工作量，工作人员必须进行现场的设备诊断和维护工作，不能有效保证设备维护的及时性，在此基础上，容易出现计量结果和实际情况的偏差问题，这样较为容易造成一定程度的贸易纠纷问题。通过对于计量设备状态参数进行有效的在线监测，能够保证计量设备的管理效率得到进一步的提升，并且，能够有效降低由于计量原因所造成的贸易纠纷问题，使得企业的经济利益得到保证[1-4]。这里主要结合实际应用情况，探讨了天然气计量设备在线监测系统涉及到相关技术问题。

2 在线监测系统整体设计

在在线监测系统中，主要设计包括三层的架构体系，主要涉及到用户层、控制中心层、现场层。在现场层中，主要包括把相关气相色谱分析仪、超声波流量计等设备安装在厂站中，同时，还应该保证在其中配置可供流量计算机所专用的交换机，通过此交换机的作用，能够有效保证和厂站的流量计算机相互连接。通过专用光缆的作用，现场层能够在同步数字体系（SDH）的作用下，能够实现把一个单独的通道建立在光同步传输网络上，满足网络传输速率在10 Mb/s的连接要求，并能够连接控制中心层。在控制中心层中，通过有效进行相应的服务器的设置，保证对于各个厂站的流量计的计算机数据进行有效的上传处理。通过把访问控制列表（ACL）在服务器上设置，能够有效实施控制策略，这样能够在数据访问过程中，保证实现特定的IP地址计算机的访问[5，6]。

3 在线监测系统关键技术探讨

3.1 流量计算机组态

针对流量计算机组态来说，一般情况下，则是对于超声波流量计的计量结果进行读取，并能有效分析相应的气相色谱分析仪的结果，还能实现将得到的结果数据进行上传处理到控制中心。为了能够有效实现实时监测相应的气相色谱分析仪以及超声波流量计的状态参数，应该有效地保证对于流量计算机进行重新组态化要求，目的则是能够实现更多数据的读取。在此过程中，根据实际情况，需要进行添加的超声波的计量参数主要包括以下几个内容：各声道的增益上限（Gain Limit）、各声道的流速（Floe Velocity）、各声道的增益（Average Gain）、各声道的声速（SOS）、各声道的报警状态（Alarms）、各声道的信噪比（SNRs）等。同样，针对气相色谱分析仪来说，需要增加的状态参数则是包括色谱报警信息（Alarms）、不确定总量（Total unormalized）、各组分对应的响应系数（Rf）等。

3.2 数据库设计

实现在线监测系统的核心则是数据库，这里根据实际应用情况，采用Wonderware INSQL数据库，并且在相应的服务器上部署DAServer，并且根据MODBUS/TCP协议的要求，有效实现流量计算机中相关数据，也就是经过采集到的气相色谱分析仪、超声波流量计的相关数据，经过Wonderware INSQL数据库的处理，对于相应的数据进行质量标签以及时间标记处理，然后进行相应的储存操作，保证能够实施有效的分析软件读取工作。其中，这里选择Wonderware INSQL数据库，主要是由于其具有实时化程度非常高的数据存取能力，在满足硬件条件的要求下，能够满足数据持续的存储以及检索速度要远远超过20000条/s的情况，能够使得监控人员对在线监测系统的要求得到充分满足。

3.3 分析软件设计

在设计分析软件的过程中，根据实际需要，能从数据库中的历史数据库和实时数据库进行相关数据的读取操作，并能把相应的气相色谱分析仪和超声波流量计的状态参数，通过直观性比较强的图形化方式进行显示。其中的主要功能模块包括：计量结果及状态参数比对模块、计量结果及状态参数变化分析模块、计量结果及当前状态参数模块以及流量计的在线监测模块等[7]。这里主要针对应用中比较常用的模块进行分析相关的计量设备的状态参数的管理内容。

第一，在计量结果及当前状态参数模块中，主要能够对于计量设备的当前状态参数进行有效显示，其中，可以根据具体的显示要求，利用数字、柱状图，或者两者结合的方式进行显示状态参数，能给人非常直观的显示，有利于监控人员对于当前的观测计量设备运行状态更好地掌握。如果出现状态参数的异常问题，正常时候用绿色表示，这时就用红色显示相应的图形或者数字，起到非常明显的警示作用，能够快速引起监控人员的注意。

第二，在计量设备管理模块中，主要能够保证添加管理新增设的计量设备，或者对于原有的计量设备信息进行编辑处理，在进行计量设备信息管理过程中，主要涉及到计量设备的相应的型号、生产厂家、厂站、管线、生产日期、投入日期、规格、检定日期等信息。另外，还能有效进行计量设备的检修维护功能，能够有效管理日常检修维护以及计量设备异常问题，能够根据相应的工作状态、规格型号、生产厂家、管线、工作状态等信息，进行有效的分类查询检定情况信息。

第三，在状态参数比对模块中，能够有效保证在不同的时段对于同一计量设备，或者不同计量设备的特定运行时段的状态参数进行对比分析，这样能够对于计量设备可能存在的潜在异常问题进行明显显示。在针对同一计量设备不同运行时段的相应的状态参数的对比过程中，应该有效选择类似的运行工况，这样才能体现出对比的意义；而对于对比不同计量设备相同运行时段的状态参数的情况来说，则应该确定一条计量回路的计量设备进行对比。

第四，在状态参数变化模块中，主要是有效对于特定时间段内的计量设备的状态参数进行有效的查看处理，监控人利用该模块能有效对于短时间内的状态参数的变化进行补充，避免以往存在的在短时间内较难发现异常的状态参数的问题，另外，还能有效实现一定的状态参数的追溯功能。

第五，在流量计在线检测模块中，根据具体的《超声波流量计》的标准规定要求，监测系统严格遵照以声速比较为基础的在线检测过程，并且把AGAl0声速计算模块内置其中，通过一键按钮，就能够实现在线检测超声波流量计相关工作。

4 结束语

建设计量设备在线监测系统在高效管理计量设备，最大限度地保证天然气计量的准确性，减少贸易纠纷，保障企业经济利益等方面将发挥重要的作用。

参考文献

[1]苏黎丽.浅议城市天然气计量仪表选型技术及现状[J].低碳世界，2015（9）.

[2]何洋，庞军，姚良，等.标准孔板流量计在普光气田的应用与分析[J].石油机械，2014，42（7）.

[3]陈赓良.天然气发热量直接测定及其标准化[J].石油工业技术监督，2014，30（2）.

[4]王瑞敏.流量计量系统远程诊断[J].上海煤气，2008（1）.

[5]陈桂林，程佳，黄震威.基于无线自组网技术的能源智慧计量终端研制[J].自动化与仪表，2014，29（10）.

[6]王艳芳.浅谈天然气综合输差控制方法[J].管理学家，2012（17）.

[7]刘俊，柳春图，李颖红，等.新一代工控组态软件MCGS及应用[J].新技术新工艺，2000（6）.