天然氣集輸計量技術(shù)的發(fā)展

計量天然氣集輸計量技術(shù)的發(fā)展張云鄒潤廖德云王存偉中國石化中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷(xiāo)廠(chǎng)(河南濮陽(yáng)457162)摘要隨著(zhù)天然氣市場(chǎng)和業(yè)務(wù)的發(fā)展,計量技術(shù)顯得越來(lái)越重要。為降低生產(chǎn)成本、加強銷(xiāo)售監督、優(yōu)化計量管理,中原油田天然氣產(chǎn)銷(xiāo)廠(chǎng)不斷提高計量技術(shù)水平,逐步實(shí)現計量精細化管理。關(guān)鍵詞天然氣自動(dòng)計量PLC流量計Abstract With the development of natural gas market and business, measuring technology appears to be more and more important. Inorder to reduce the production cost, strengthen the sale supervision, optimize measuring management, the natural gas production andsale factory in Zhongyuan oilfields constantly improve the measuring technology and gradually realize the fineness management ofKey words natural gas; automatic measurement; PLC; flowmeter天然氣作為一種清潔、高效的能源,其開(kāi)發(fā)利用基本形式之一,工控機作為計量系統的核心,實(shí)時(shí)采越來(lái)越受到重視。天然氣產(chǎn)銷(xiāo)廠(chǎng)是中原油田分公司集現場(chǎng)的壓力、差壓、溫度、熱值、流量等天然氣工況下屬的集天然氣勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、集輸為一體的專(zhuān)參數,通過(guò)工控機組態(tài)軟件完成天然氣流量計算,并業(yè)化單位。天然氣計量包括天然氣集輸過(guò)程中壓力、具有存儲歷史數據、報表和歷史趨線(xiàn)、報警和流程動(dòng)溫度、熱值、流量(能量流量和質(zhì)量流量)的測量,是畫(huà)等功能,如連人網(wǎng)絡(luò )也可以將計量數據向管理層整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中一項很重要的基礎工作,是生延伸產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)中重要的控制參數,計量數據的準確性直接基于工控機的自動(dòng)計量系統按功能主要分為兩影響企業(yè)效益。同時(shí),準確計量還是集輸管網(wǎng)安全運個(gè)部分(圖1):現場(chǎng)設備和站控系統行的“眼睛”,是指導我們科學(xué)合理組織、調配、控制(1)站控系統:包括流量計算機、數據采集鏈路和巡線(xiàn)的依據。天然氣產(chǎn)銷(xiāo)廠(chǎng)計量技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷T作站等;了人工取數、電話(huà)匯報,基于工業(yè)控制計算機(以下(2)現場(chǎng)設備:主要是進(jìn)行天然氣參數測量的各簡(jiǎn)稱(chēng)工控機)的自動(dòng)計量技術(shù)以及基于PLC的自動(dòng)種計量?jì)x表。計量技術(shù)發(fā)展3個(gè)階段。1.1.2儀表選型1計量技術(shù)發(fā)展根據天然氣集輸氣量和運行壓力,選用的計量?jì)x表主要分為差壓式流量計和速度式流量計。早期計量技術(shù)采用機械式計量?jì)x表,比如雙波工作站紋管差壓計,通過(guò)從記錄曲線(xiàn)上取值的方式進(jìn)行計量,存在計量數據準確性受人為因素影響,匯報不及站控系統組分數據時(shí)等缺點(diǎn)。后來(lái)發(fā)展成變送器配積算儀的計量方式,流量計算機這種方式避免了從記錄曲線(xiàn)上取值帶來(lái)的人為附加壓力信號溫度信號氣象色譜儀流量信號誤差。隨著(zhù)計算機技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的應用,發(fā)展成基于工控機的自動(dòng)計量系統和基于PLC的自動(dòng)計量系統。流量計1.1基于工控機的自動(dòng)計量技術(shù)1.1.1結構組成圖1基于工控機的自動(dòng)計量系統結構圖基于工控機的自動(dòng)計量技術(shù)是計量技術(shù)發(fā)展的(1)孔板流量計。天然氣集輸系統大多采用標準計量孔板配二次儀表的計量模式。標準孔板流量計具有確性和可靠性。但是,基于工控機的自動(dòng)計量系統也標準化程度高,現場(chǎng)使用維護方便,適合天然氣大流存在以下3個(gè)方面的問(wèn)題量計量場(chǎng)合。標準孔板流量計的測量原理是:當天然(1)計量系統的穩定性差。① Windows系統隨著(zhù)氣流經(jīng)管道內的標準孔板時(shí),天然氣將在標準孔板補丁的增加運行越來(lái)越慢;②工控機聯(lián)網(wǎng)容易遭受處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力降低,這病毒侵襲導致計量系統出現故障甚至癱瘓樣在標準孔板前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大,產(chǎn)(2)計量?jì)x表種類(lèi)繁雜,規格型號多,驅動(dòng)不兼生的壓差愈大,因此可依據壓差來(lái)衡量流量的大小。容。不同廠(chǎng)家儀表信號輸出方式和通訊協(xié)議不同,聯(lián)孔板附近流速和壓力分布如圖2所示。人自動(dòng)計量系統常出現兼容性的問(wèn)題。(3)難以實(shí)現計量數據遠傳共享?；诠た貦C的自動(dòng)計量系統曾采用OPC技術(shù)實(shí)現數據遠傳共享工控機同時(shí)要運行組態(tài)軟件、驅動(dòng)程序和OPC服務(wù),數據量大、任務(wù)繁重,極易導致死機,數據很難實(shí)時(shí)遠傳共享和組態(tài)。12基于PLC的自動(dòng)計量技術(shù)由于油田經(jīng)營(yíng)管理精細化水平不斷提高,對天然氣集輸自動(dòng)計量系統提出了更高的要求。為了解管壁上的壓力變化管道軸心線(xiàn)上的壓力變化決目前自動(dòng)計量系統存在的問(wèn)題,對新自動(dòng)計量系圖2孔板附近流速和壓力分布圖統提出以下幾個(gè)方面的要求:①計量數據更加準確標準孔板配備的二次儀表主要是流量管理器和可靠;②自動(dòng)計量系統穩定性高;③系統可擴展能力多參數變送器。流量管理器自帶壓力和差壓變送器強,能滿(mǎn)足現場(chǎng)計量點(diǎn)改造的需要;④實(shí)現計量數據完成天然氣生產(chǎn)過(guò)程中的壓力和差壓的測量,外接遠傳共享、實(shí)時(shí)分析和監控管理。的鉑熱電阻完成天然氣溫度的測量。流量管理器具隨著(zhù)信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,PC技術(shù)有強大的天然氣流量計算功能,通過(guò)其內置的流量在工業(yè)控制領(lǐng)域應用越來(lái)越廣泛。它以其穩定性高計算方法軟件,對采集的壓力、差壓和溫度信號進(jìn)行兼容性好、可擴展能力強、具有防雷防浪涌能力等優(yōu)處理,完成天然氣流量計算。同時(shí),流量管理器還可點(diǎn)為工業(yè)用戶(hù)提供行而有效的解決方案。為此,我們將天然氣的壓力值、差壓值、溫度值、瞬時(shí)量和累積在天然氣自動(dòng)計量系統中引人PLC技術(shù),結合現場(chǎng)量等多種信息以RS232/RS485信號輸出,支持實(shí)際需要建成基于PLC的自動(dòng)計量系統。ROC協(xié)議和 Modbus協(xié)議。多參數變送器測量天然1.2.1結構組成氣的差壓、靜壓,通過(guò)外接的鉑熱電阻完成天然氣溫基于PIC的自動(dòng)計量系統按功能分為3個(gè)部度的測量,由于自身無(wú)法完成流量計算,需要傳至流分(圖3):現場(chǎng)設備、站控系統和調度管理。量計算機(工控機)完成。計量服務(wù)器2)速度式流量計。速度式流量計是以直接測量封閉管道中滿(mǎn)管流流動(dòng)速度為原理的流量計。常用的有超聲波流量計、旋進(jìn)旋渦流量計、渦街流量計和組分數據渦輪流量計。速度式氣體流量計一般由流量傳感器(RTU和顯示儀表組成,與流量測量配套的還有壓力傳感壓力G號毒度你號器或變送器、溫度傳感器或變送器。流量計算機對采氣掌色語(yǔ)僅流信號集到的流量計脈沖信號和溫度、壓力參數進(jìn)行運算,得到天然氣標況流量。1.1.3特點(diǎn)基于工控機的自動(dòng)計量系統實(shí)現了天然氣計量圖3基于PLC的自動(dòng)計量系統結構圖過(guò)程中相關(guān)參數的自動(dòng)采集、計算,并生成計量報站控系統選用的PLC采用模塊化設計,模塊豐表、形成歷史趨勢等功能提高天然氣流量計量的準富擴展能力強,各種計量?jì)x器儀表輸出有標準4計量20mA信號、RTD信號、脈沖信號、RS485信號,可以另外,給CPU模塊設置獨立的IP,通過(guò)自帶網(wǎng)絡(luò )接分別釆用PC系統的AI模塊、RTD模塊、高速計數口經(jīng) Intranet上傳廠(chǎng)級計量服務(wù)器。模塊和通信轉換模塊分別接收,再由CPU模塊進(jìn)行服務(wù)器端搭建計量專(zhuān)用服務(wù)器,由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )數據處理和交換,它能輕松進(jìn)行整數和浮點(diǎn)運算,通設備和客戶(hù)端組成(圖4),計量服務(wù)器用于存儲站過(guò)自帶通信接口以 Modbus協(xié)議傳至計量工控機。場(chǎng)PLC系統上傳的計量數據,同時(shí)安裝 Oracle數據計量服務(wù)器客戶(hù)端湖覽客戶(hù)端瀏覽Modbus/ToP解eb應用服務(wù)客戶(hù)端瀏覽圖4計量服務(wù)器結構圖庫、數據采集程序和web在線(xiàn)監控軟件,以B/S模式完成計量數據的發(fā)布。2結論1.22特點(diǎn)天然氣計量技術(shù)的發(fā)展正在朝著(zhù)自動(dòng)化、智能(1)基于PLC的自動(dòng)計量技術(shù)的應用解決了傳化和遠程控制的方向發(fā)展,未來(lái)天然氣計量方式也統計量系統存在的驅動(dòng)不兼容問(wèn)題,計量工控機釋將逐步從體積計量向能量計量過(guò)渡。放數據計算和處理任務(wù),不再連入網(wǎng)絡(luò ),避免病毒侵襲。[參考文獻](2)數據采集不再依賴(lài)數據采集卡,改由 PLc []/T608200定進(jìn)旋渦流量計測量天然氣流郵S相應模塊完成,穩定性高、采集周期短、數據刷新快。2]GBT21446-2008用標準孔板流量計測量天然氣流量!l流量計算也從計量工控機的組態(tài)軟件改為PLC的[3]蔣大旭鄭開(kāi)銀天然氣自動(dòng)計量教程[M]北京:中國計量出版社2005:346-362CPU模塊處理,運算速度快、數據處理能力強。4]劉忠?；?Modbus/rCP協(xié)議的以太網(wǎng)監控軟件的設計與實(shí)現(3)通過(guò)Web在線(xiàn)監控系統完成了各站場(chǎng)生產(chǎn)工業(yè)控制計算機,2008(2):6-7數據的實(shí)時(shí)發(fā)布,為管理部門(mén)、生產(chǎn)部門(mén)、調度部門(mén)和銷(xiāo)售部門(mén)提供實(shí)時(shí)數據,可隨時(shí)進(jìn)行現場(chǎng)計量數■作者簡(jiǎn)介據的實(shí)時(shí)分析和監控管理,達到對生產(chǎn)數據的優(yōu)化張云(1962-),男,本科,現從事天然氣集輸及計量管理管理。本文編輯:黃永場(chǎng)收稿日期:2012-03-30烏石化安全運動(dòng)會(huì )圓滿(mǎn)結束2012年6月19日,烏魯木齊石化公司舉辦的鳥(niǎo)石化深入推行安全經(jīng)驗分享工作,印發(fā)《反違以“珍愛(ài)生命、關(guān)注健康、我要HSE"”為主題的“安康章禁令安全學(xué)習手冊》、《“反三違”故事集》;積極開(kāi)杯”安全運動(dòng)會(huì )圓滿(mǎn)結柬。這次活動(dòng)包括氣防救護、展“安全理念進(jìn)社區、入家庭、到班組”等特色活動(dòng),危險源辨識及安全知識競賽等項目。公司和各基層安全形勢保持較好態(tài)勢。單位黨政干部主動(dòng)參賽,營(yíng)造了濃厚的安全文化氛(尉立崗摘自www.cnpc.com.cn2012-07-01圍