天然氣計算機流量測量系統

34石油規劃設計第們卷第3期繳油氣田及管道自控技術(shù)專(zhuān)輯鰲烘與計管1運測量系統里李勇*楊聲將中國石油西南油氣田公司李勇等.天然氣計算機流量測量系統.石油規劃設計,2006,17(3):34~36摘要在孔板節流式測量天然氣流量時(shí),在不同工作狀況下,同精度、同量程的儀表測量的流量有不同的結果,提岀了使用同一套流量測量裝置時(shí)用同精度、不同量程的儀表錄取狀態(tài)參數的方法,由計算機或遠程終端單元(RTU或可編程邏輯控制器(門(mén)LC)采集數據,并自動(dòng)選擇最佳測量值參與流量計算,并提出了實(shí)現程序的邏輯圖。關(guān)鍵詞流量測量不確定度儀表量程遠程終端單元邏輯圖計算方法分析在天然氣壓差節流式流量測量方法中,節流器具一般用孔板流量計;狀態(tài)參數測量用電動(dòng)壓差、On=As XCxExd-xFGXEXFzXFr XVPXH (1)靜壓、溫度變送器來(lái)錄取;利用計算機或遠程終端單元(RTU或可編程邏輯控制器(PC處理速度式中:QN-一標準狀態(tài)下的天然氣流量,mVs;快的特點(diǎn)計算流量;利用其存儲量大的特點(diǎn),存儲As-一秒流量系數,視采用的計量單位而實(shí)時(shí)參數、流量值和其他參數。流量測量一般是用定,AS=3套測量?jì)x表。理論推導表明,實(shí)際工況參數值越E一一漸進(jìn)速度系數d—一孔板開(kāi)孔直徑;接近流量測量?jì)x表的量程,狀態(tài)參數測量值的不確定度對流量測量不確定度的影響就越小。根據因儀C一一流出系數表量程不同,壓力變送器、壓差變送器和溫度變送FG--相對密度系數;器3種儀表測量值的不確定度對天然氣流量測量ε—一可膨脹性系數;不確定度影響的理論分析,采用低、中、高不同量Fz--超壓縮因子;程的儀表測量狀態(tài)參數值,提高天然氣流量測量的準確度。探討了計算機或遠程終端單元(RTU)或片一一流動(dòng)溫度系數,7=V235+可編程邏輯控制器(PLC)自動(dòng)選擇最佳狀態(tài)參數天然氣流過(guò)節流裝置時(shí)實(shí)測氣流溫值,參與流量計算和自動(dòng)啟閉流量測量支路的邏輯P一一孔板上游側取壓孔氣流絕對靜壓過(guò)程。H一一氣流流經(jīng)孔板時(shí)產(chǎn)生的壓差,Pa。流量測量不確定度理論分析為了討論方便,式中的A、C、E、F、F、天然氣流量測量按石油天然氣行業(yè)標準《用標ε、d引起的不確定度不在本文所討論的范圍之列,準孔板流量計測量天然氣流量》SYT6143-2004我們把它們合并成一項為K0,公式(1)成為計算,天然氣流量測量計算實(shí)用公式為李勇,男,1963年生,高級工程師。1984年畢業(yè)于西南石油學(xué)院采油工程專(zhuān)業(yè),發(fā)表論文多篇。長(cháng)期從事天然氣工業(yè)方面的工作,現在西南油氣田分公司開(kāi)發(fā)部工作。通信地址:四川省成都華市府青路一段3號,610051繳油氣田及管道自控技術(shù)專(zhuān)輯石油規劃設計2006年5月35y=A0,(2)孔板節流測量是通過(guò)測量天然氣流過(guò)節流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓差來(lái)測量天然氣流量。由于生產(chǎn)實(shí)際中的天然氣流量不斷變化,反映流量變化的節流壓差也在式中:T273.15+t不斷變化,所以測量壓差的儀表量程也應隨生產(chǎn)實(shí)293.15際情況而調整。由于部分單套計量裝置和單套測量設測量?jì)x表的實(shí)際工作狀況是壓力、壓差、溫儀表系統的儀表量程無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)轉換或調整,因度分別為Px、Hx、Tx,各狀態(tài)參數的測量誤差此應把差壓測量?jì)x表盡量按其生產(chǎn)實(shí)際改為多臺不分別為8尸、δH、δT,根據偏微分理論各狀態(tài)參數同量程儀表同時(shí)實(shí)時(shí)錄取參數。由計算機或遠程終誤差引起的流量誤差依次分別為端單元(RTU)或可編程邏輯控制器(PLC)自動(dòng)選擇多臺測量?jì)x表中的最佳測量狀態(tài)參數值參與天然6Q=-,×K0×PhXXSP(3)氣流量計算,從而在一定程度內減少因儀表量程與生產(chǎn)實(shí)際狀態(tài)參數值相差太大而引起的天然氣流量PXHx-XSH測量不確定度。同時(shí),在流量測量的其他狀態(tài)參數6Qy=-,×K0(4)值如壓力、溫度變化較大時(shí),也應如此。天然氣流量測量的改進(jìn)SONPxH現以天然氣流量測量中壓差儀表為例進(jìn)行介整理公式(3)、(4)、(5)式可得到紹,天然氣流量測量?jì)x表工藝示意見(jiàn)圖1(僅畫(huà)條流量測量支路)。δO(6)6QN1、8H(7)[[H2][H3F(x)SONδTQ我們把3個(gè)不相關(guān)狀態(tài)參數的不確定度引起的11、H2、H3分別為10kPa、40kPa、100kPa流量不確定度按復合不確定度理論合成,則天然氣不同量程的壓差變送器;P為靜壓變送器;T為溫度變送器;f(x)為天然氣流量計算模流量測量中因3個(gè)狀態(tài)參數(壓力、壓差、溫度)塊;Q為瞬時(shí)流量而引起的流量不確定度按下式計算圖1天然氣流量測量?jì)x表工藝示意OON(9)為了實(shí)時(shí)采集現場(chǎng)狀態(tài)參數,現場(chǎng)變送器都處于上電狀態(tài),計算機或遠程終端單元(RTU)或可編各測量?jì)x表的最大允許誤差由儀表的準確度等程邏輯控制器(PLC根據現場(chǎng)采集來(lái)的參數值與允級和儀表的最大量程確定,是由儀表的特性決定而許準確度所要求的極限值相比較,自動(dòng)選擇符合要無(wú)法改變的,即儀表一旦確定則δP、H、87就是求的測量參數值參與天然氣流量計算。有很多用戶(hù)一個(gè)定值。只有當狀態(tài)參數Px、Hx、Tx的值盡用氣量大小不穩定且變化量較大,為了保證天然氣可能大但又不超過(guò)各自測量?jì)x表的最大量程時(shí),其流量測量準確度和用戶(hù)生產(chǎn)需要,設計大、小兩套δTδPH測量值的相對誤差才盡可能的小或多套流量測量裝置,因而要自動(dòng)啟閉流量測量支路所引起的天然氣流量測量不確定度才盡可能小。通常儀表的準確度等級ξ加上“%后,數值上由上述推導可知,所測狀態(tài)參數的儀表量程與等于基本不確定度。所以可以根據儀表的量程、儀實(shí)際狀態(tài)參數值相差越大,則所測狀態(tài)參數的不確表的準確度等級來(lái)判斷其儀表的測量值是否滿(mǎn)足測定度對流量測量不確定度的影響越大。天然氣流量量準確度的要求。如3臺儀表準確度等級都為005,36石油規劃設計第仞卷第3期繳油氣田及管道自控技術(shù)專(zhuān)輯鰲要求測量狀態(tài)參數的準確度為0.2%則HL1、H2、St artH3儀表所能測量的最小壓差值分別為2.5kPa、10kPa、25kPa。計算機或遠程終端單元(RTU)或可讀HL1的值編程邏輯控制器(PLC首先讀取H1儀表的測量值,是<10kPa否如實(shí)際狀態(tài)參數值小于表H1要求準確定度所能測否量的下限值2.5kPa,就調用關(guān)閉本計量支路程序;<25R?讀HL2的值如實(shí)際狀態(tài)參數值小于表H1的量程10kPa并大于是或等于表HL1所要求準確定度能測量的下限值2.5計量支路程序kPa,則參與流量計算;如實(shí)際狀態(tài)參數值等于或大讀H3的值H回到 Start于表H1的量程10kPa,就讀取H2儀表的測量值是「<1000如實(shí)際狀態(tài)參數值小于表H2的量程40kPa并大于表H2所要求準確定度能測量的下限值10kPa,則調用流量調用開(kāi)啟計算程序計量支路程序參與流量計算;如實(shí)際狀態(tài)參數值等于或大于表H2的最大量程40kPa,就讀取H3儀表的測量值返回到 Start返回到 Start如實(shí)際狀態(tài)參數值小于表HL3的量程100kPa并大圖2程序邏輯示意于表H3所要求準確定度能測量的下限值25kPa,則參與流量計算;如實(shí)際狀態(tài)參數值等于或大于表此,在這種情況下,設計大、小兩套或多套流量測HL3的最大量程100kPa,就調用開(kāi)啟下一計量支路量裝置,而且每套測量裝置的測量?jì)x表用低、中、程序。該實(shí)例程序邏輯示意見(jiàn)圖2。高不同量程的儀表測量狀態(tài)參數值由計算機或遠程在石油天然氣節流式流量自動(dòng)化測量中,經(jīng)常終端單元(RTU)或可編程邏輯控制器(PLC)自動(dòng)是流量變化范圍較大,現有的單套流量測量支路無(wú)選擇最佳狀態(tài)參數值參與流量積算以提高天然氣流法滿(mǎn)足流量測量精度要求。如果測量狀態(tài)參數的儀量測量的準確度。表也是單套而且其量程又不能根據生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)收稿日期:2005-12-14行即時(shí)修正,其流量測量精度就會(huì )進(jìn)一步降低。因編輯:馬三佳(上接第3頁(yè))(3)對國內已建的系統進(jìn)行應用分析如果所選擇設計的測控系統功能完全得到應用,并自動(dòng)化工作者,尤其是自動(dòng)化設計人員,應特且取得了很好的生產(chǎn)效果和經(jīng)濟效益,才能說(shuō)明所別注重現場(chǎng)學(xué)習。計算機控制系統、D℃S、 SCADA系選擇的系統設計和應用水平高。統在國內的油氣田生產(chǎn)、長(cháng)輸管道中已經(jīng)應用了205對自動(dòng)化工作者幾點(diǎn)希望(1)緊跟自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向習、對比分析、針對性研究,才能提高自動(dòng)化設計由于自動(dòng)化是發(fā)展很快的高新科學(xué)技術(shù),自動(dòng)水平?；ぷ髡邞粩喔聦?zhuān)業(yè)知識,及時(shí)跟蹤新理念、(4)培養自動(dòng)化工作者研究創(chuàng )新能力新技術(shù)、新型儀表、新的控制系統。對于自動(dòng)化工研究開(kāi)發(fā)是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的靈魂,一切有志作者不能只停留在系統接線(xiàn)、組件插卡選擇上,要于自動(dòng)化技術(shù)事業(yè)的工作者,都應該具有自己的研掌握系統硬件、軟件的內部結構,學(xué)會(huì )組態(tài)編程,能究能力和創(chuàng )新能力。自動(dòng)化技術(shù)是高新技術(shù),也是夠掌握幾種編程語(yǔ)言,具有軟硬件維護技能。發(fā)展中的技術(shù),具有容易研究開(kāi)發(fā)和拓展創(chuàng )新(2)掌握工藝技術(shù)制定正確的控制方案的條件。油氣生產(chǎn),特別是低成本自動(dòng)化為創(chuàng )新提對于從事油氣生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程控制的自動(dòng)化工供了最好的機遇,只要應用專(zhuān)業(yè)知識,結合生產(chǎn)的作者,必須認識自己的控制對象,熟悉生產(chǎn)工藝技實(shí)際,解決生產(chǎn)問(wèn)題,就能取得創(chuàng )新成果術(shù),熟練掌握油氣生產(chǎn)的工藝技術(shù)特點(diǎn),才能正確確定控制環(huán)節和工藝參數及控制方式,使生產(chǎn)控制收稿日期:2005-12-14達到最佳效果。編輯:郭潔敏