CN101246035A - 便携式天然气流量计量核查系统 - Google Patents

Abstract

一种便携式天然气流量计量核查系统，包括现场流量计、天然气流量计量核查仪和便携式计算机；现场流量计对现场流量进行实时测量，并将数据传送至天然气流量计量核查仪；天然气流量计量核查仪接收来自现场流量计的现场数据，传送至便携式计算机；便携式计算机对来自天然气流量计量核查仪的检测数据进行处理；所述天然气流量计量核查仪一端连接现场流量计，另一端连接便携式计算机。该系统具有测量准确度高、检测功能强、功耗低、抗干扰能力强、电压适用范围宽、使用操作简单方便、携带方便等优点，可广泛适用于石油、化工、电力、冶金等行业的水、水蒸气、污水等流量的计量检测，以保证在线仪表计量性能的稳定性。

Description

便携式天然气流量计量核查系统

技术领域

本发明属于能源应用技术领域，具体涉及一种便携式天然气流量计量核查系统。

背景技术

近几年，随着陕京、西气东输等天然气长输管线的建成，天然气在我国的应用也越来越广泛，其计量的准确与可靠直接关系供需双方的经济利益。

根据《计量法》及流量计检定规程的要求，必须定期对天然气长输管线贸易交接计量中的流量计的准确度进行检定及校准，目前使用最多的检定方法就是离线检定法与干式检定法。其中离线检定法就是将被检流量计与流量标准装置串联在一起，使流量同时流过被检流量计及标准装置，用标准装置的计量值衡量被检流量计精度等级的方法。离线系数检定法适合与对流量测量准确度要求不十分高的测量场合，它体现了流量溯源的动态特点，但很难做到溯源或传递链的封闭，因为流量仪表的检定条件难于同实际使用条件相一致，选择这种检定方法的代价是所引入的附加误差。且必须拆表进行送检，而我国目前开展天然气检定的仅有成都天然气流量分站，如果被检表规格较大，拆装、送检难度都较大，还要求使用单位必须停止供气或准备备用表，给生产组织带来极大困难。

干式检定属于间接组合测量法，只需检测影响流量测量结果的流量计部件的几何构造和各部分尺寸，校准与流量计算有关诸参数的测量仪表和涉及测量结果的附属装置，并检查仪表的安装、操作是否按规定进行。它仅适用于孔板、喷嘴及文丘利流量计，且检定精度低，无法定性、定量掌握被检流量计的误差，不能直接对流量仪表进行校准或赋值，也无法消除安装等附加误差。

目前，国内天然气流量计量普遍存在着下述问题：1、影响天然气流量的8大物性参数多为三参数单一方法，由此产生的计算误差最大约为0.01％；2、只考虑了天然气组分中的甲烷、氮气、二氧化碳及其相对密度等几个参数；3、未引入质量计量和能量计量；4、多数采用单一计量仪表，并且无核查系统，在线实施计量过程中，计量性能偏差较大；5、大都采用软件组态方式实现在线计量，没有专业的计量计算模块和函数，对计量结果的复杂处理能力较弱。

综上所述，国内流量计生产厂家众多，对流量计算原理以及现场实际经验不足，研发技术水平高低不一，或者使用者设置参数不当，造成流量计量不准有时高达10％以上，由于流体使用环境不同，流量不可复现，且计量系统到法定计量机构检定时间长，造成不可估量的经济损失。如何能更准确快捷地核查天然气流量计测量的准确程度，是一个一直以来都悬而未决的问题。本发明就是针对上述情况所作出的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种便携式天然气流量计量核查系统，该便携式天然气流量计量核查系统具有测量准确度高、核查检测功能强、功耗低、抗干扰能力强、电压适用范围宽、使用操作简单方便、携带方便等优点，可广泛适用于石油、天然气、化工、电力、冶金等行业的水、水蒸气、污水等流量计量在显示实施仪表计量性能、计量数据准确性核查，以保证在线仪表计量性能的稳定性。

为能达到上述发明目的，所采用的技术方案是：一种便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述便携式天然气流量计量核查系统包括现场流量计、天然气流量计量核查仪和便携式计算机；所述现场流量计对现场流量进行实时测量，并将数据传送至天然气流量计量核查仪；所述天然气流量计量核查仪接收来自现场流量计的现场数据，并将之传送至便携式计算机；所述便携式计算机对来自天然气流量计量核查仪的检测数据进行处理，同时执行对天然气流量计量核查仪的控制操作；所述天然气流量计量核查仪一端连接现场流量计，另一端连接便携式计算机。

按照本发明所提供的便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述现场流量计包括但不限于孔板、涡轮、涡街、旋进漩涡、超声、临界流文丘利喷嘴、亚音速喷嘴或质量式流量计。

按照本发明所提供的便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述天然气流量计量核查仪包括数据采集模块、流量处理模块、隔爆模块、报警模块、供电模块和计量管理模块；

所述数据采集模块利用SQL SEVER数据库实现数据自动采集、粗大误差处理、传输和自动报警功能；

所述流量处理模块包含有流量数据处理模型，负责流量运算、保存相关信息，当系统出现信号中断，压力、温度、差压、流量超限和非法操作等异常情况，计量模块将自动发出报警指令，启动报警系统；

所述隔爆模块用于将天然气流量计量核查仪与现场流量计信号隔开，保证核查仪的安全；

所述报警模块在各路流量计压力、温度、差压超过报警安全限时，将自动启动，当压力、温度、差压等恢复正常后，自动解除报警，用户在操作系统上也可手动排除报警；

所述供电模块用于天然气流量计量自动采集系统交流供电、直流供电，以及当出现停电时天然气流量计量核查仪将自动缓存计量数据；

所述计量管理模块包括天然气流量计量自动采集与管理单元、气量补偿管理单元、变送器检定单元、变送器线性检查单元、天然气八大物性参数单元、天然气流量计算工具单元和仪表系数N次幂线性回归工具单元。

按照本发明所提供的便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述流量数据处理模型包括但不限于孔板、涡轮、涡街、旋进漩涡、超声、临界流文丘利喷嘴、亚音速喷嘴以及质量式流量计的流量数据处理模型。

按照本发明所提供的便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述天然气流量计量核查仪背面板上设置有2路天然气流量计信号接线端口，每路流量计信号接线端口包括压力三线接口、差压三线接口、温度铂电阻三线接口、用于与天然气流量计量核查仪与现场流量计之间通讯的RS485两线接口和直流24V电源两线信号接口。

综上所述，本发明中的便携式天然气流量计量核查系统与其它常规流量自动计量系统相比具有以下优点：

1、体积小、安装调试简单方便，可携带到使用现场；

2、准确度高，该便携式天然气流量计量核查系统计算不确定度≤0.1％；

3、可用于核查其它计量系统的准确性和帮助用户查找现场问题，其它采用单一计量仪表，在实施计量过程中，计量性能偏移后无法进行核查；

4、具备三种计量方式：体积计量、质量计量和能量计量，其它仅限于一种，大多为体积计量；

5、可用于天然气、水、蒸汽、空气、污水等流体的流量计量；

6、可同时对不同原理的流量计进行采集与处理，比如孔板、涡轮、涡街、旋进漩涡、超声、临界流文丘利喷嘴、亚音速喷嘴以及质量式流量计等多种类型流量计；

7、具备国际标准、欧洲标准、美国标准、国内标准的流量计算方法，用户使用时可根据所采用的现场流量计选择不同标准计算方法进行核查。

附图说明

图1是本发明的便携式天然气流量计量核查系统核查一体化流量计的工作原理图；

图2是本发明的便携式天然气流量计量核查系统核查分体式流量计的工作原理图；

图3是本发明的天然气流量计量核查仪的电路原理图；

图4是本发明的天然气流量计量核查仪的软件程序框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

一种便携式天然气流量计量核查系统，包括现场流量计、天然气流量计量核查仪和便携式计算机；所述现场流量计对现场流量进行实时测量，并将数据传送至天然气流量计量核查仪；所述天然气流量计量核查仪接收来自现场流量计的现场数据，并将之传送至便携式计算机；所述便携式计算机对来自天然气流量计量核查仪的检测数据进行处理，同时执行对天然气流量计量核查仪的控制操作；所述天然气流量计量核查仪一端连接现场流量计，另一端连接便携式计算机。

图1是本发明的便携式天然气流量计量核查系统核查一体化流量计的工作原理图。如图所示，当现场流量计一次、二次仪表为一体化结构，且有RS-485输出口时，天然气流量计量核查仪采用RS-485通讯接口与一体化流量计连接。通过解析现场流量计的数据得知流量计的参数设置以及流量输出是否正确。

图2是本发明的便携式天然气流量计量核查系统核查分体式流量计的工作原理图。如图所示，当现场流量计一次仪表和二次仪表为分体式结构时，现场流量计一次仪表的测量数据同时经RS485接口传送给天然气流量计量核查仪和现场流量计二次仪表，现场流量计二次仪表将数据处理后，又经RS485接口传送给天然气流量计量核查仪。天然气流量计量核查仪与便携式计算机连接在一起，用于采用计算机对核查结果数据进行相应的处理。

图3是本发明的天然气流量计量核查仪的电路原理图。如图所示，当现场流量计一次仪表和二次仪表为分体式结构，现场流量计一次仪表的测量数据经过压力变送器、温度变送器和差压变送器送至防浪涌安全栅，之后分为两路，一路传送至天然气流量计量核查仪内的A/D转换器，另一路传送至流量计二次仪表，再经RS485接口传送至天然气流量计量核查仪；天然气流量计量核查仪经RS232接口连接便携式计算机。

上述现场流量计包括但不限于孔板、涡轮、涡街、旋进漩涡、超声、临界流文丘利喷嘴、亚音速喷嘴或质量式流量计。

上述天然气流量计量核查仪包括数据采集模块、流量处理模块、隔爆模块、报警模块、供电模块和计量管理模块；所述数据采集模块利用SQL SEVER数据库实现数据自动采集、粗大误差处理、传输和自动报警功能；所述流量处理模块包含有孔板、涡轮、涡街、旋进漩涡、超声、临界流文丘利喷嘴、亚音速喷嘴以及质量式流量计的流量数据处理模型，负责流量运算、保存相关信息，当系统出现信号中断，压力、温度、差压、流量超限和非法操作等异常情况，计量模块将自动发出报警指令，启动报警系统；所述隔爆模块用于将天然气流量计量核查仪与现场流量计信号隔开，保证核查仪的安全；所述报警模块在各路流量计压力、温度、差压超过报警安全限时，将自动启动，当压力、温度、差压等恢复正常后，自动解除报警，用户在操作系统上也可手动排除报警；所述供电模块用于天然气流量计量自动采集系统交流供电、直流供电，以及当出现停电时天然气流量计量核查仪将自动缓存计量数据；所述计量管理模块包括天然气流量计量自动采集与管理单元、气量补偿管理单元、变送器检定单元、变送器线性检查单元、天然气八大物性参数单元、天然气流量计算工具单元和仪表系数N次幂线性回归工具单元。

本发明的天然气流量计量核查仪标配提供两路天然气流量计信号接线端口，每路流量计分为压力、差压、温度铂电阻、RS-485、直流24V电源信号接线端子组成，其中压力三线，差压三线，温度变送器三线、温度铂电阻三线、RS-485两线、直流24V电源两线。上述两路信号接线端子位于天然气流量计量核查仪的背面板上。

图4是本发明的天然气流量计量核查仪的软件程序框图。如图所示，天然气流量计量核查仪在使用时，首先选择操作权限进入天然气流量计量核查主程序，选择现场流量计的类型；再根据现场流量计的类型输入现场流量计的原始参数并选择与之相应的核查计算标准；结合测量现场，对现场通讯方式、仪表量程、报警参数等进行设置；根据做好的设置，开始读取现场流量计的输出数据，并将之与天然气流量计量核查仪所计算出的数据进行比较；最后，根据比较结果给出核查报告。

另外，便携式计算机上设置有天然气流量计量数据处理软件，该软件根据天然气流量计量核查仪的核查结果，可实现计算机实时监控、参数设置、历史数据查询、自动报表、打印、自动报警、数据自动备份等功能。

该便携式天然气流量计量核查系统具有测量准确度高、核查检测功能强、功耗低、抗干扰能力强、电压适用范围宽、使用操作简单方便、携带方便等优点，可广泛适用于石油、天然气、化工、电力、冶金等行业的天然气、水、水蒸气、污水等流量计量在显示实施仪表计量性能、计量数据准确性核查，以保证在线仪表计量性能的稳定性。天然气流量计量核查仪还可根据现场流量计天然气实流标定的流量系数对流量计量系统的一次仪表进行校准。

虽然结合附图对本发明进行了说明，本领域的普通技术人员不经创造性劳动就可做出的各种变形和修改均在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1、一种便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述便携式天然气流量计量核查系统包括现场流量计、天然气流量计量核查仪和便携式计算机；所述现场流量计对现场流量进行实时测量，并将数据传送至天然气流量计量核查仪；所述天然气流量计量核查仪接收来自现场流量计的现场数据，并将之传送至便携式计算机；所述便携式计算机对来自天然气流量计量核查仪的检测数据进行处理，同时执行对天然气流量计量核查仪的控制操作；所述天然气流量计量核查仪一端连接现场流量计，另一端连接便携式计算机。

2、根据权利要求1所述的便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述现场流量计包括但不限于孔板、涡轮、涡街、旋进漩涡、超声、临界流文丘利喷嘴、亚音速喷嘴或质量式流量计。

3、根据权利要求1所述的便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述天然气流量计量核查仪包括数据采集模块、流量处理模块、隔爆模块、报警模块、供电模块和计量管理模块；

所述数据采集模块利用SQL SEVER数据库实现数据自动采集、粗大误差处理、传输和自动报警功能；

所述流量处理模块包含有流量数据处理模型，负责流量运算、保存相关信息，当系统出现信号中断，压力、温度、差压、流量超限和非法操作等异常情况，计量模块将自动发出报警指令，启动报警系统；

所述隔爆模块用于将天然气流量计量核查仪与现场流量计信号隔开，保证核查仪的安全；

所述报警模块在各路流量计压力、温度、差压超过报警安全限时，将自动启动，当压力、温度、差压等恢复正常后，自动解除报警，用户在操作系统上也可手动排除报警；

所述供电模块用于天然气流量计量自动采集系统交流供电、直流供电，以及当出现停电时天然气流量计量核查仪将自动缓存计量数据；

所述计量管理模块包括天然气流量计量自动采集与管理单元、气量补偿管理单元、变送器检定单元、变送器线性检查单元、天然气八大物性参数单元、天然气流量计算工具单元和仪表系数N次幂线性回归工具单元。

4、根据权利要求3所述的便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述流量数据处理模型包括但不限于孔板、涡轮、涡街、旋进漩涡、超声、临界流文丘利喷嘴、亚音速喷嘴以及质量式流量计的流量数据处理模型。

5、根据权利要求1所述的便携式天然气流量计量核查系统，其特征在于：所述天然气流量计量核查仪背面板上设置有2路天然气流量计信号接线端口，每路流量计信号接线端口包括压力三线接口、差压三线接口、温度铂电阻三线接口、用于与天然气流量计量核查仪与现场流量计之间通讯的RS485两线接口和直流24V电源两线信号接口。

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