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    超聲波流量計遠程診斷在省級天然氣管網的應用

    超聲波流量計遠程診斷在省級天然氣管網的應用

    時間:2020-09-25 11:41:03
     摘要:本文以省級天然氣管網為例,針對超聲計量系統遠程診斷平臺的功能需求和實現進行了詳細論述,并列舉了診斷及維護實例。通過遠程診斷可視化專業平臺,可自動實現對超聲波流量計量系統的聲速、流速剖面、增益值、信噪比、信號質量等關鍵參數進行實時在線監視及遠程診斷,實現全管線計量設備的集中管理,提高了工作效率,確保計量系統的維護可預見性、維修可計劃性、輸差分析有依據,開創了省級天然氣管網貿易計量管理的新模式。
     
    1  引言
    超聲波流量計由于其具有準確度高、測量范圍寬、重復性好、本體無壓損、無可動部件、和智能診斷功能強大等明顯優勢,已經成為國內天然氣長輸管線貿易交接計量的首選流量計,在山西天然氣長輸管線也得到廣泛應用。而超聲波流量計量系統結構相對比較復雜、精密,包含超聲波流量計、流量計算機、溫度變送器、壓力變送器及氣相色譜分析儀等智能儀表,對設備維護及計量管理人員的素質要求很高。山西天然氣管線長達上千公里,分輸計量站多達50個以上,站場專業維護及管理人員配備少,計量管理、設備維護和故障處理以生產運行處的專業人員為主,維修響應時間較長,現場維護成本較高。為此,可建立一套超聲波流量計遠程診斷與維護的集中計量管理平臺,以實現全線超聲計量設備的實時、在線的遠程監視、診斷和維護,非常終實現計量系統的維護可預見性、維修可計劃性、輸差分析有依據。
     
    2  系統功能設計及實現
    一套完整的用于天然氣貿易結算的超聲波流量計量系統,一般應包括超聲波流量計、流量計算機、溫度變送器、壓力變送器、在線氣相色譜分析儀及配套工藝管路等。對超聲波流量計量系統進行遠程診斷,就需要獲得在超聲波流量計及計量系統運行穩定工況下的各個重要參數和報警信息,從而判斷計量系統的運行狀態,以能及時發現計量設備的隱患、故障并為后續維護及維修工作提供依據。因此,山西天然氣超聲波流量計遠程診斷與維護系統平臺,設計并實現了以下功能:
     
    2.1  計量系統設備運行狀態監控
    通過診斷平臺,可以實時監測計量站場的所有設備狀態,直觀地顯示計量系統的標況流量、工況流量、壓力、溫度、氣體組分等重要參數。根據計量回路按天或月對計量系統的設備運行狀態、報警信息進行匯總,包括超聲波流量計、流量計算機、氣相色譜分析儀、溫度變送器及壓力變送器等計量分析設備,如圖1所示:
    診斷與維護系統 主界面
    2.2  主要計量設備運行狀態診斷
    2.2.1 超聲波流量計運行狀態診斷
    可以對超聲波流量計的各聲道流速、平均流速、各聲道聲速、平均聲速、各聲道信號質量、各聲道增益、各聲道信噪比、流速剖面、對稱性、漩渦角、脈動流等重要參數進行自動診斷,自動分析上述各指標是否在有效范圍內,若有超出范圍的,則予以及時報警。
     
    2.2.2 流量計算機運行狀態診斷
    可以自動記錄并監控超聲波流量計、色譜分析儀與流量計算機的通訊狀態,記錄氣體流速、天然氣組分數據、溫度數值和壓力數值的在用狀態,記錄各數據狀態切換的時間[1]。記錄各數據的keypad輸入值和實際測量值,并自動判斷實際測量值是否為正常有效數值
     
    2.2.3 氣相色譜分析儀運行狀態診斷
    可以自動記錄氣相色譜分析儀的運行狀態、回路組分數據,分析氣體組分數據,當氣體組分出現異常時發出警告提示予以處理。
     
    2.3  自動進行聲速核查
    可以自動在線采集每個計量回路的超聲波流量計、色譜分析儀、溫度變送器和壓力變送器的各種測量數值,并按照AGA10號進行實時的聲速理論計算,用于比較理論聲速和實測聲速之間的偏差。同時,也可以實現按照JJG1030<< 超聲波流量計檢定規程>>的方法每天自動對在用計量回路進行聲速核查,并自動生成聲速核查報告,當出現異常時發出警告。
     
    2.4  故障報警
    當超聲計量系統中的任何計量分析設備發生故障時,超聲波流量計診斷與維護系統都有相應的分級報警,顯示報警的詳細信息,包括故障設備、發生故障時間、故障詳細描述和故障處理推薦建議,并記錄報警發生、確認及取消時間。
     
    2.5  報表管理
    診斷系統會生成所有與計量日;A數據有關的各類診斷報告,并根據實際要求予以定制,可自動或手動生成Excel或PDF文件格式,并能方便存儲、查詢和生產管理用。
     
    2.6  趨勢曲線
    可以實現單個計量設備的重要診斷信息均能生成實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線,實現重要診斷參數的歷史趨勢曲線顯示、對比和分析。
     
    2.7  系統功能
    根據不同層級的管理人員分配不同級別的權限,并實現用戶配置、用戶管理、事件記錄等系統功能。
     
    3  遠程診斷與維護應用實例
    3.1  使用中檢驗
    國家計量檢定規程JJG1030—2007《超聲波流量計檢定規程》于2007年正式實施,該規程對以時間差法為原理的超聲波流量計進行使用中檢驗的檢驗周期、檢驗設備、檢驗方法以及檢驗結果的計算方法都作了明確要求。JJG1030中規定,如果超聲波流量計每年進行使用中檢驗并符合要求,超聲波流量計檢定年限可延長到6年。
     
    聲速核查法,不僅證明了超聲波流量計數據的穩定性、準確性,還可以間接印證了全套計量系統的準確性(包括壓力、溫度、氣體組分),是檢驗超聲波流量計是否處于正常使用中的有效方式,已被證明可以作為計量管理中自診斷維護和計量設備管理的重要手段。
     
    3.2  計量系統計劃性維護
    通過遠程診斷與維護系統,直觀地了解每臺計量設備的實際運行狀態,根據設備的實際運行狀態、故障隱患情況來確定計量系統維護的設備范圍、時間,有的放矢,有針對性、計劃性地對重點站場完成預防性維護,確保消滅故障隱患于萌芽之中,以減少設備故障帶來的計量誤差及損失。
     
    3.3  計量遠程培訓
    通過遠程診斷與維護系統,集中計量管理人員,可以讓站場儀表及計量維護人員,在調度中心直觀地了解、熟悉、親身體驗超聲計量系統的設備狀況、報警信息等,很大程度地解決了以前培訓實際操作機會較少的問題。同時,由于系統嚴格限制了訪問權限,都是只讀操作,也避免了誤操作可能帶來的計量事故[4]。
     
    4  結束語
    目前山西天然氣長輸管線長、計量場站多且分布面廣、計量設備量大、輸氣量大、計量專業維護工程師少,為了能及時掌握超聲波流量計運行狀況、進行快速故障處理、獲得快速專業的技術支持,建設一套集計量數據監視、在線實時遠程診斷、聲速核查、流量核查、智能報警及數據處理等多種功能為一體的綜合數據診斷與維護平臺是很有必要的。
     
    作為一個先進的計量管理工具及手段,利用當前先進流量計量儀表的智能化功能,結合網絡技術、計算機技術及數據處理技術,確實能有效地實現對全管線計量設備的實時監控、遠程診斷,極大地提高了計量管理的效率,節省計量管理的運營成本,縮短設備故障處理的時間,開創了省級長輸管網貿易計量管理模式的先河。
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