浅谈气体超声计量系统的模块化检查

黄鑫　刘麦伦　颜辞

摘 要 针对目前天然气管输企业生产过程中计量系统故障引发的输差问题，指出应建立计量系统模块化的检查方法。在当前技术和给管理现状的条件下对计量系统的整体构成进行了探讨，提出了计量系统模块化检查的理论和检查分析方法。

关键词 计量系统 模块化 输差

中图分类号：TE937 文献标识码：A

1气体超声计量系统模块化概述

天然气超声波计量系统主要由超声波流量计、压力温度检测仪表、色谱分析仪和流量计算机组成，主要工作原理为超声波流量计测量管道内天然气的工况流量，压力、温度检测仪表分别测量在线压力、温度，色谱分析仪分析天然气实时组分，流量计算机采集工况流量、压力、温度和气质组分从而计算出天然气标况流量。以上每个环节的数据准确程度都会影响整个计量系统的平稳运行。

模块化分析是指解决一个复杂问题时自顶向下逐层把系统划分成若干模块的过程，有多种属性，分别反映其内部特性。

我们把气体超声计量系统按照模块化进行划分，将气体超声计量系统分为现场仪表模块、数据传输模块、气质分析模块、流量计算模块和管存计算模块。这样在分析计量系统发生故障产生输差这一复杂问题按照几个模块分别分析，从而快速找到发生故障的设备或错误的软件配置，进而解决计量系统的输差问题。

2计量系统模块化检查分析步骤

下面我们以丹尼尔气体超声波流量计计量系统为例进行分析，假定该计量系统出现较大计量输差，可按以下步骤进行模块化检查分析

2.1现场仪表模块的检查

现场仪表模块主要包含超声波流量计、压力变送器和温度变送器。当出现计量输差问题时，首先需要确认的是超声波流量计是否在检定周期内，超声波流量计运行是否正常，观察正常运行时工况流量是否在流量计计量允许范围内，确保流量计正常运行时最好在拐点流量以上，利用MeterLink软件连接超声波流量计，对流量计的各声道流速、平均流速、各声道声速、平均声速、各声道信号质量、各声道增益和各声道信噪比以及回路旋涡角、交叉流、流速剖面系数、对称性等指标进行检查，同时还应该选取温度保持恒定的时间段关闭流量计前后阀门对流量计进行零流量测试并对流量计进行声速核查以确定超声波流量计的整体运行情况是否正常。现场压力变送器和温度变送器主要是查看是否在检定范围内，并对其量程进行查看，检查现场变送器量程与流量计算机内设置量程是否对应，同时应重点检查压力变送器的零点是否正常，螺纹连接处和卡套连接处是否有漏气现象，因为轻微渗漏也会对计量造成非常大的影响。

2.2数据传输模块的检查

超声波流量计和色谱分析仪与流量计算机多采用RS485的通讯方式进行连接，应重点检查流量计与流量计算机的连接是否正常，信号线是否有松动现象。压力变送器和温度变送器与流量计算机多采用的是4-20mA的模拟量信号进行数据通讯，长时间的使用容易造成信号线的老化从而影响数据的准确性，在进行检查时可在现场使用标准信号发生器连接变送器信号线发送标准信号与流量计算机上传数值进行比对的方法确认是否是信号线老化造成了通讯过程中压力、温度信号数据的采集异常。

2.3气质分析模块的检查

天然气的组分变化时天然气的相对密度、标准状态下的压缩系数和工况下的压缩系数都会产生很大的变化，这会直接影响流量计算机对标况天然气体积流量的计算。因此，计量系统产生较大的输差时，应对色谱分析仪的运行情况进行着重的检查，首先应该对标气、载气以及样气的采集压力进行检查，同时对色谱分析仪进行在线标定，以确保色谱分析仪运行正常，同时还应根据实际情况设置色谱分析仪的定期自动标定，确保色谱分析仪的数据分析精准。

2.4流量计算模块的检查

流量計算模块的检查主要是指对流量计算机的检查，流量计算机是计量系统的核心组成部分之一，其主要作用是采集现场工况流量数据、压力、温度以及气体组分等数据，并根据AGA-8、AGA-NX-19或SGERG-88标准计算得出修正后的标况流量数据，同时可与上位机进行通讯用于度采集数据，与调压系统进行通讯用于压力、流量的相互调节，因此流量计算机出现故障会直接影响天然气流量造成输差的产生。对流量计算机的检查主要从报警信息、数据读取和数据计算三部分进行检查分析。首先要检查流量计算机是否有报警信息；其次核对压力、温度、组分数据是否与现场数据相同，尤其要注意是否有压力、温度值超限造成流量计算机压力、温度参数采取定值的情况发生；最后应该对流量计算机的核算功能进行校对，丹尼尔流量计算机可现将流量计算机设置为维护模式，然后给定固定气体流速、气体组分、压力和温度，核算出标况流量与厂家提供的标准对比表进行比对，从而检查出流量计算机的核算功能是否正常。

2.5管存计算模块检查

天然气长输管道的输差等于销气量与进气量和管存变化量之差，假定进气量和销气量都测量准确，管存量的计算就显得尤为重要，在排查计量系统产生输差的原因时也应对天然气管存的计算进行检查。天然气管存的计算受天然气组分、压力和温度的影响较大，在管道实际运行过程中温度的采集受气候干扰最大，因此要着重排除是否是因为温度的采集发生了故障影响了管存的计算从而最终影响了输差的计算。

3结束语

天然气的准确计量关系到供需双方的根本利益，而影响气体超声计量系统正常运行的因素众多，利用模块化的检查分析方法能在一定程度上指导快速找到影响计量系统正常运行的主要因素。本文对影响气体超声计量系统正常运行的主要几个因素进行了简单分析，如何更加彻底解决计量系统异常引发的输差问题还需要更深层次的研究分析。

参考文献

[1] GB/T 18604-2014，用气体超声流量计测量天然气流量[S].

[2] GB/T 18603-2014，天然气计量系统技术要求[S].endprint