摘　要：介紹天然氣計量設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體設計，對流量計算機組態(tài)、數(shù)據(jù)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(jiān)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(yè)進入了快速發(fā)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(qū)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(zhèn)江、浙江等)，省級燃氣管網(wǎng)也大規(guī)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(shù)，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(tǒng)稱為計量設備。

對于浙江省天然氣管網(wǎng)，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(huán)狀管網(wǎng)。屆時，使用的超聲波流量計將達數(shù)百臺，并將有數(shù)十臺氣相色譜分析儀投入運營。

由于計量設備數(shù)量多，管道距離長，若按傳統(tǒng)的計量設備維護工作方式，設備維護人員必須到達現(xiàn)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(fā)貿易糾紛。

實施對計量設備狀態(tài)參數(shù)的在線監(jiān)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(fā)的貿易糾紛，保障企業(yè)經(jīng)濟利益^[3]。本文對天然氣計量設備在線監(jiān)測系統(tǒng)進行探討。

2　在線監(jiān)測系統(tǒng)整體設計

在線監(jiān)測系統(tǒng)采用3層架構，分為：現(xiàn)場層、控制中心層、用戶層。現(xiàn)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(xiàn)場層通過專用光纜，在SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系)光同步傳輸網(wǎng)絡上建立一個單獨的通道，以l0Mb／s網(wǎng)絡帶寬連接至控制中心層?？刂浦行膶樱涸O置服務器，接收來自各廠站流量計算機上傳的數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)進行訪問。

3　關鍵技術

3.1　流量計算機組態(tài)

一般的流量汁算機組態(tài)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(shù)據(jù)上傳至控制中心。為了實現(xiàn)對超聲波流量計、氣相色譜分析儀狀態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)測，需要對流量計算機進行重新組態(tài)，以讀取更多的數(shù)據(jù)。

需要添加的超聲波流量計狀態(tài)參數(shù)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(tài)(Alarms)。需要添加的氣相色譜分析儀狀態(tài)參數(shù)有：各組分對應的響應系數(shù)(Rf)、不確定總量(Total unormalize)、色譜報警信息(Alarms)。

3.2　數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫是整個在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心，采用wonderware INSQL數(shù)據(jù)庫，通過部署在服務器上的DA Server，采用MODBUS／TCP協(xié)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(shù)據(jù)，Wonderware INSQL數(shù)據(jù)庫將采集的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存取實時化程度比較高，在硬件滿足要求的前提下，數(shù)據(jù)持續(xù)儲存和檢索速度超過20000條／s，充分滿足監(jiān)控人員對在線監(jiān)測系統(tǒng)的要求。

3.3　分析軟件設計

分析軟件可根據(jù)需要，從Wonderware INSQL數(shù)據(jù)庫的實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫中讀取相關數(shù)據(jù)，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(tài)參數(shù)。主要功能模塊有：計量設備管理、計量結果及當前狀態(tài)參數(shù)、計量結果及狀態(tài)參數(shù)變化趨勢、計量結果及狀態(tài)參數(shù)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(tài)參數(shù)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(xiàn)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(chǎn)廠家、規(guī)格型號、生產(chǎn)日期、投入使用日期、檢定日期等。還實現(xiàn)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(chǎn)廠家、規(guī)格型號、工作狀態(tài)(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(tài)參數(shù)模塊

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

③計量結果及狀態(tài)參數(shù)變化趨勢模塊

一般而言，監(jiān)控人員很難發(fā)現(xiàn)短時間內出現(xiàn)的異常狀態(tài)參數(shù)。利用該功能模塊，監(jiān)控人員可查看一段時間內計量設備的狀態(tài)參數(shù)，可以捕捉到狀態(tài)參數(shù)短時間的變化，還能對之前的狀態(tài)參數(shù)進行追溯。

④計量結果及狀態(tài)參數(shù)比對模塊

計量結果及狀態(tài)參數(shù)比對模塊可實現(xiàn)同一計量設備不同運行時段、不同計量設備相同運行時段的狀態(tài)參數(shù)比對，以分析計量設備可能存在的異常。對于同一計量設備不同運行時段的狀態(tài)參數(shù)比對，應盡量選取運行工況較為類似的運行時段。對于不同計量設備相同運行時段的狀態(tài)參數(shù)比對，一般選取一條計量回路的計量設備。

⑤流量計在線檢測模塊

在線監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)JJG l030—2007《超聲波流量計》中有關以聲速比較為基礎的在線檢測相關要求，內置了AGAl0聲速計算模塊，可一鍵完成對超聲波流量計的在線檢測。超聲波流量計在線檢測界面見圖2。

4　結語

建設計量設備在線監(jiān)測系統(tǒng)在高效管理計量設備，最大限度地保證天然氣計量的準確性，減少貿易糾紛，保障企業(yè)經(jīng)濟利益等方面將發(fā)揮重要的作用。

參考文獻：

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[2]郝長富，韓潔．超聲波流量計在天然氣貿易結算的應用[J]．煤氣與熱力，2010，30(8)：A31-A33．

[3]姬建成，趙明．城市天然氣門站流量計量系統(tǒng)設計[J].煤氣與熱力，2007，27(9)：5-8.

本文作者：徐階  陳廣仁  錢濟人

作者單位：浙江浙能天然氣運行有限公司