天然氣計量設備在線監測系統

摘要

摘　要：介紹天然氣計量設備在線監測系統的整體設計，對流量計算機組態、數據庫設計、分析軟件設計進行了探討。關鍵詞：天然氣計量設備超聲波流量計氣相色譜分析儀在線監測

摘　要：介紹天然氣計量設備在線監測系統的整體設計，對流量計算機組態、數據庫設計、分析軟件設計進行了探討。

關鍵詞：天然氣計量設備超聲波流量計氣相色譜分析儀在線監測

Online Monitoring System of Natural Gas Metering Equipment

Abstract：The whole design of online monitoring system of natural gas metering equipment is introduced．The configuration of flow computer，database design and analysis software design are discussed．

Keywords：natural gas metering equipment；ultrasonic flow meter；gas chromatograph；online nlonitoring

1　概述

隨著西氣東輸一線投入運營，國內天然氣行業進入了快速發展時期。隨著陜京線、川氣東送、西氣東輸二線等的建成，沿海地區又興建了大批LNG接收站(如廣東大鵬灣、福建莆田、上海、大連、鎮江、浙江等)，省級燃氣管網也大規模投入運營。一些天然氣流量的計量設備采用超聲波流量計^[1-2]，并配置氣相色譜分析儀。氣相色譜分析儀不僅為流量修正提供計算參數，分析結果還用于計算天然氣熱值。本文將超聲波流量計、氣相色譜分析儀統稱為計量設備。

對于浙江省天然氣管網，目前建成并投入運行的湖杭甬、杭嘉等高壓天然氣管道逾560km，使用各類流量計近百臺，其中超聲波流量計80余臺，使用氣相色譜分析儀l0臺。在十二五期間，還將計劃分期實施甬臺溫、金麗溫等多條輸氣干線、支線，形成逾l300km的省級輸氣環狀管網。屆時，使用的超聲波流量計將達數百臺，并將有數十臺氣相色譜分析儀投入運營。

由于計量設備數量多，管道距離長，若按傳統的計量設備維護工作方式，設備維護人員必須到達現場對計量設備進行診斷維護，不僅工作量大，而且很難保證維護的及時性，易造成計量結果與實際的偏差，引發貿易糾紛。

實施對計量設備狀態參數的在線監測，不僅可提高計量設備的管理效率，而且可最大限度地減少因計量設備異常引發的貿易糾紛，保障企業經濟利益^[3]。本文對天然氣計量設備在線監測系統進行探討。

2　在線監測系統整體設計

在線監測系統采用3層架構，分為：現場層、控制中心層、用戶層。現場層：廠站安裝超聲波流量計、氣相色譜分析儀，并配置一臺流量計算機專用交換機，該交換機與廠站流量計算機連接。現場層通過專用光纜，在SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步數字體系)光同步傳輸網絡上建立一個單獨的通道，以l0Mb／s網絡帶寬連接至控制中心層。控制中心層：設置服務器，接收來自各廠站流量計算機上傳的數據。在服務器上設置ACL(Access Control List，訪問控制列表)控制策略，以允許特定IP地址計算機對數據進行訪問。

3　關鍵技術

3.1　流量計算機組態

一般的流量汁算機組態只是讀取超聲波流鼉計的計量結果及氣相色譜分析儀的分析結果，并負責將數據上傳至控制中心。為了實現對超聲波流量計、氣相色譜分析儀狀態參數的實時監測，需要對流量計算機進行重新組態，以讀取更多的數據。

需要添加的超聲波流量計狀態參數有：各聲道的聲速(SOS)、各聲道的流速(Floe Velocity)、各聲道的增益(Average Gain)、各聲道的增益上限(Gain Limit)、各聲道的信噪比(SNRs)、各聲道的報警狀態(Alarms)。需要添加的氣相色譜分析儀狀態參數有：各組分對應的響應系數(Rf)、不確定總量(Total unormalize)、色譜報警信息(Alarms)。

3.2　數據庫設計

數據庫是整個在線監測系統的核心，采用wonderware INSQL數據庫，通過部署在服務器上的DA Server，采用MODBUS／TCP協議實時采集流量計算機中關于超聲波流量計、氣相色譜分析儀的相關數據，Wonderware INSQL數據庫將采集的數據打上時間、質量標簽后進行儲存，供分析軟件讀取使用。Wonderware INSQL數據庫的數據存取實時化程度比較高，在硬件滿足要求的前提下，數據持續儲存和檢索速度超過20000條／s，充分滿足監控人員對在線監測系統的要求。

3.3　分析軟件設計

分析軟件可根據需要，從Wonderware INSQL數據庫的實時數據庫、歷史數據庫中讀取相關數據，以圖形化的方式顯示出超聲波流量計、氣相色譜分析儀的狀態參數。主要功能模塊有：計量設備管理、計量結果及當前狀態參數、計量結果及狀態參數變化趨勢、計量結果及狀態參數比對、流量計在線檢測等模塊。下面我們主要分析各功能模塊中計量設備狀態參數的管理內容。

①計量設備管理模塊

計量設備管理模塊主要實現新增計量設備的添加以及計量設備信息的編輯功能，計量沒備信息主要包括計量設備所在管線、廠站、生產廠家、規格型號、生產日期、投入使用日期、檢定日期等。還實現了計量設備檢修維護管理功能，將計量設備異常、日常檢修維護納入管理，以及按管線、廠站、生產廠家、規格型號、工作狀態(正常、異常)分類查詢檢定情況等信息。

②計量結果及當前狀態參數模塊

計量結果及當前狀態參數模塊主要顯示計量設備的當前狀態參數。狀態參數可根據要求分別以柱狀圖、數字或兩者結合的形式顯示，監控人員可以直觀地觀測計量設備當前運行狀態是否正常。當狀態參數出現異常時，相應的圖形(或數字)以紅色顯示(正常時以綠色顯示)，以提醒監控人員注意。超聲波流量計當前狀態參數顯示界面見圖l。