肖博文

摘 要：在分析我國天然氣發(fā)展概述的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述了如何有效設(shè)計(jì)天然氣計(jì)量設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并就系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)分析，希望對(duì)于今后的天然氣計(jì)量工作具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：天然氣計(jì)量；計(jì)量設(shè)備；在線監(jiān)測(cè)；關(guān)鍵技術(shù)

1 概述

天然氣作為一種重要的清潔能源，其具有污染小、燃燒較為充分等方面的特點(diǎn)，因此，在廣大用戶中應(yīng)用非常廣泛。但是，為了有效保障天然氣的快速發(fā)展，就應(yīng)該充分重視如何有效正確地進(jìn)行天然氣流量計(jì)量問題，這對(duì)于今后大力發(fā)展天然氣，實(shí)現(xiàn)我國能源強(qiáng)國具有重要意義。當(dāng)前，隨著西氣東輸?shù)膶?shí)現(xiàn)，我國的天然氣行業(yè)正在迎來快速發(fā)展的環(huán)境時(shí)期，眾多的輸氣管線，比如西氣東輸二線、川氣東送、陜京線，在此過程中，有存在著大批LNG接收站在相應(yīng)的沿海地區(qū)建立，涉及到福建、廣東、浙江、江蘇、大連以及上海等地區(qū)，也大大推動(dòng)了大規(guī)模地把省級(jí)燃?xì)夤芫W(wǎng)投入應(yīng)用。一般來說，針對(duì)天然氣計(jì)量工作，所采用的設(shè)備包括超聲波流量計(jì)，并相應(yīng)配備一定的氣相色譜分析儀。這樣能夠有效保證對(duì)于流量計(jì)量進(jìn)行一定的計(jì)算參數(shù)的修正工作，另外，還能有助于進(jìn)行分析天然氣熱值的計(jì)算結(jié)果。這里所涉及到的計(jì)量設(shè)備主要是指氣相色譜分析儀和超聲波流量計(jì)的統(tǒng)稱。隨著省級(jí)天然氣管網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，必將涉及到數(shù)量眾多的各類流量計(jì)，另外，還存在更加復(fù)雜的省級(jí)輸氣環(huán)狀管網(wǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃，這樣涉及到的氣相色譜分析儀、超聲波流量計(jì)等設(shè)備將達(dá)到數(shù)百臺(tái)。

針對(duì)管道距離長、計(jì)量設(shè)備數(shù)量多等方面的特點(diǎn)，針對(duì)計(jì)量設(shè)備維護(hù)工作提出一定的挑戰(zhàn)，按照傳統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)工作方式，要求具有較高的工作量，工作人員必須進(jìn)行現(xiàn)場的設(shè)備診斷和維護(hù)工作，不能有效保證設(shè)備維護(hù)的及時(shí)性，在此基礎(chǔ)上，容易出現(xiàn)計(jì)量結(jié)果和實(shí)際情況的偏差問題，這樣較為容易造成一定程度的貿(mào)易糾紛問題。通過對(duì)于計(jì)量設(shè)備狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行有效的在線監(jiān)測(cè)，能夠保證計(jì)量設(shè)備的管理效率得到進(jìn)一步的提升，并且，能夠有效降低由于計(jì)量原因所造成的貿(mào)易糾紛問題，使得企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益得到保證[1-4]。這里主要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，探討了天然氣計(jì)量設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)涉及到相關(guān)技術(shù)問題。

2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

在在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，主要設(shè)計(jì)包括三層的架構(gòu)體系，主要涉及到用戶層、控制中心層、現(xiàn)場層。在現(xiàn)場層中，主要包括把相關(guān)氣相色譜分析儀、超聲波流量計(jì)等設(shè)備安裝在廠站中，同時(shí)，還應(yīng)該保證在其中配置可供流量計(jì)算機(jī)所專用的交換機(jī)，通過此交換機(jī)的作用，能夠有效保證和廠站的流量計(jì)算機(jī)相互連接。通過專用光纜的作用，現(xiàn)場層能夠在同步數(shù)字體系（SDH）的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)把一個(gè)單獨(dú)的通道建立在光同步傳輸網(wǎng)絡(luò)上，滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸速率在10 Mb/s的連接要求，并能夠連接控制中心層。在控制中心層中，通過有效進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)器的設(shè)置，保證對(duì)于各個(gè)廠站的流量計(jì)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的上傳處理。通過把訪問控制列表（ACL）在服務(wù)器上設(shè)置，能夠有效實(shí)施控制策略，這樣能夠在數(shù)據(jù)訪問過程中，保證實(shí)現(xiàn)特定的IP地址計(jì)算機(jī)的訪問[5，6]。

3 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)探討

3.1 流量計(jì)算機(jī)組態(tài)

針對(duì)流量計(jì)算機(jī)組態(tài)來說，一般情況下，則是對(duì)于超聲波流量計(jì)的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行讀取，并能有效分析相應(yīng)的氣相色譜分析儀的結(jié)果，還能實(shí)現(xiàn)將得到的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳處理到控制中心。為了能夠有效實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相應(yīng)的氣相色譜分析儀以及超聲波流量計(jì)的狀態(tài)參數(shù)，應(yīng)該有效地保證對(duì)于流量計(jì)算機(jī)進(jìn)行重新組態(tài)化要求，目的則是能夠?qū)崿F(xiàn)更多數(shù)據(jù)的讀取。在此過程中，根據(jù)實(shí)際情況，需要進(jìn)行添加的超聲波的計(jì)量參數(shù)主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：各聲道的增益上限（Gain Limit）、各聲道的流速（Floe Velocity）、各聲道的增益（Average Gain）、各聲道的聲速（SOS）、各聲道的報(bào)警狀態(tài)（Alarms）、各聲道的信噪比（SNRs）等。同樣，針對(duì)氣相色譜分析儀來說，需要增加的狀態(tài)參數(shù)則是包括色譜報(bào)警信息（Alarms）、不確定總量（Total unormalized）、各組分對(duì)應(yīng)的響應(yīng)系數(shù)（Rf）等。

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心則是數(shù)據(jù)庫，這里根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，采用Wonderware INSQL數(shù)據(jù)庫，并且在相應(yīng)的服務(wù)器上部署DAServer，并且根據(jù)MODBUS/TCP協(xié)議的要求，有效實(shí)現(xiàn)流量計(jì)算機(jī)中相關(guān)數(shù)據(jù)，也就是經(jīng)過采集到的氣相色譜分析儀、超聲波流量計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過Wonderware INSQL數(shù)據(jù)庫的處理，對(duì)于相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量標(biāo)簽以及時(shí)間標(biāo)記處理，然后進(jìn)行相應(yīng)的儲(chǔ)存操作，保證能夠?qū)嵤┯行У姆治鲕浖x取工作。其中，這里選擇Wonderware INSQL數(shù)據(jù)庫，主要是由于其具有實(shí)時(shí)化程度非常高的數(shù)據(jù)存取能力，在滿足硬件條件的要求下，能夠滿足數(shù)據(jù)持續(xù)的存儲(chǔ)以及檢索速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過20000條/s的情況，能夠使得監(jiān)控人員對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求得到充分滿足。

3.3 分析軟件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)分析軟件的過程中，根據(jù)實(shí)際需要，能從數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的讀取操作，并能把相應(yīng)的氣相色譜分析儀和超聲波流量計(jì)的狀態(tài)參數(shù)，通過直觀性比較強(qiáng)的圖形化方式進(jìn)行顯示。其中的主要功能模塊包括：計(jì)量結(jié)果及狀態(tài)參數(shù)比對(duì)模塊、計(jì)量結(jié)果及狀態(tài)參數(shù)變化分析模塊、計(jì)量結(jié)果及當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)模塊以及流量計(jì)的在線監(jiān)測(cè)模塊等[7]。這里主要針對(duì)應(yīng)用中比較常用的模塊進(jìn)行分析相關(guān)的計(jì)量設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)的管理內(nèi)容。

第一，在計(jì)量結(jié)果及當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)模塊中，主要能夠?qū)τ谟?jì)量設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行有效顯示，其中，可以根據(jù)具體的顯示要求，利用數(shù)字、柱狀圖，或者兩者結(jié)合的方式進(jìn)行顯示狀態(tài)參數(shù)，能給人非常直觀的顯示，有利于監(jiān)控人員對(duì)于當(dāng)前的觀測(cè)計(jì)量設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)更好地掌握。如果出現(xiàn)狀態(tài)參數(shù)的異常問題，正常時(shí)候用綠色表示，這時(shí)就用紅色顯示相應(yīng)的圖形或者數(shù)字，起到非常明顯的警示作用，能夠快速引起監(jiān)控人員的注意。

第二，在計(jì)量設(shè)備管理模塊中，主要能夠保證添加管理新增設(shè)的計(jì)量設(shè)備，或者對(duì)于原有的計(jì)量設(shè)備信息進(jìn)行編輯處理，在進(jìn)行計(jì)量設(shè)備信息管理過程中，主要涉及到計(jì)量設(shè)備的相應(yīng)的型號(hào)、生產(chǎn)廠家、廠站、管線、生產(chǎn)日期、投入日期、規(guī)格、檢定日期等信息。另外，還能有效進(jìn)行計(jì)量設(shè)備的檢修維護(hù)功能，能夠有效管理日常檢修維護(hù)以及計(jì)量設(shè)備異常問題，能夠根據(jù)相應(yīng)的工作狀態(tài)、規(guī)格型號(hào)、生產(chǎn)廠家、管線、工作狀態(tài)等信息，進(jìn)行有效的分類查詢檢定情況信息。

第三，在狀態(tài)參數(shù)比對(duì)模塊中，能夠有效保證在不同的時(shí)段對(duì)于同一計(jì)量設(shè)備，或者不同計(jì)量設(shè)備的特定運(yùn)行時(shí)段的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，這樣能夠?qū)τ谟?jì)量設(shè)備可能存在的潛在異常問題進(jìn)行明顯顯示。在針對(duì)同一計(jì)量設(shè)備不同運(yùn)行時(shí)段的相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)的對(duì)比過程中，應(yīng)該有效選擇類似的運(yùn)行工況，這樣才能體現(xiàn)出對(duì)比的意義；而對(duì)于對(duì)比不同計(jì)量設(shè)備相同運(yùn)行時(shí)段的狀態(tài)參數(shù)的情況來說，則應(yīng)該確定一條計(jì)量回路的計(jì)量設(shè)備進(jìn)行對(duì)比。

第四，在狀態(tài)參數(shù)變化模塊中，主要是有效對(duì)于特定時(shí)間段內(nèi)的計(jì)量設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行有效的查看處理，監(jiān)控人利用該模塊能有效對(duì)于短時(shí)間內(nèi)的狀態(tài)參數(shù)的變化進(jìn)行補(bǔ)充，避免以往存在的在短時(shí)間內(nèi)較難發(fā)現(xiàn)異常的狀態(tài)參數(shù)的問題，另外，還能有效實(shí)現(xiàn)一定的狀態(tài)參數(shù)的追溯功能。

第五，在流量計(jì)在線檢測(cè)模塊中，根據(jù)具體的《超聲波流量計(jì)》的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)嚴(yán)格遵照以聲速比較為基礎(chǔ)的在線檢測(cè)過程，并且把AGAl0聲速計(jì)算模塊內(nèi)置其中，通過一鍵按鈕，就能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)超聲波流量計(jì)相關(guān)工作。

4 結(jié)束語

建設(shè)計(jì)量設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在高效管理計(jì)量設(shè)備，最大限度地保證天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性，減少貿(mào)易糾紛，保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益等方面將發(fā)揮重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇黎麗.淺議城市天然氣計(jì)量儀表選型技術(shù)及現(xiàn)狀[J].低碳世界，2015（9）.

[2]何洋，龐軍，姚良，等.標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)在普光氣田的應(yīng)用與分析[J].石油機(jī)械，2014，42（7）.

[3]陳賡良.天然氣發(fā)熱量直接測(cè)定及其標(biāo)準(zhǔn)化[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2014，30（2）.

[4]王瑞敏.流量計(jì)量系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷[J].上海煤氣，2008（1）.

[5]陳桂林，程佳，黃震威.基于無線自組網(wǎng)技術(shù)的能源智慧計(jì)量終端研制[J].自動(dòng)化與儀表，2014，29（10）.

[6]王艷芳.淺談天然氣綜合輸差控制方法[J].管理學(xué)家，2012（17）.

[7]劉俊，柳春圖，李穎紅，等.新一代工控組態(tài)軟件MCGS及應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝，2000（6）.