CN102967349A - 一种气体超声流量计的网络化在线检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体超声流量计的网络化在线检验方法。其基本实现方式为将被检超声流量计接入计量网络平台，在数据库中建立被检超声流量计的基本信息，通过网络平台读取被检超声流量计及其配套的温度、压力传感器和色谱分析仪采集到的数据，核查被检超声流量计状态，并根据计算得到的理论声速，进行声速检验，最终利用网络平台自动生成超声流量计现场检测记录，判断声速值偏差是否满足规定要求，各声道流速值与通过流量计的平均轴向流速值之比是否在合理范围之内。本发明通过网络平台实现超声流量计的在线检验，无需中断计量，检验成本低，信息化程度高，确保了流量计测量数据的准确性。

Description

一种气体超声流量计的网络化在线检验方法

技术领域

本发明涉及一种在线检验方法，尤其是涉及一种气体超声流量计的网络化在线检验方法。

背景技术

目前，我国能源计量监测是分散进行的，信息化程度不高，贸易口岸、西气东输沿线以及大流量贸易计量站都开始大批量使用超声流量计来获取计量数据。自1998年美国天然气协会提出AGA第9号报告《多声道超声流量计测量天然气》以来，多声道超声流量计应用于天然气交接计量日益增加。由于天然气管网和计量站分布在全省各地，如何确保测量数据的准确，如何及时发现问题、定期实施检验维护是一个难题。

超声流量计的检验周期一般不超过2年并且每年在使用现场都需进行使用中检验。使用中检验的方法按原理分有两种，一种方法是在线采用一台标准流量计与之进行比较；另一种方法是以声速比较为基础对流量计进行网络化在线检验。由于标准流量计比较法需要现场安装标准装置，检验效率不高，存在安全隐患，使得各个国家都把目光投向了比较方便快捷的基于声速比较的网络化在线检验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体超声流量计的网络化在线检验方法。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

a)将被检超声流量计接入浙江省天然气能源网络化检测系统网络平台，在数据库中建立流量计基本信息，包括型号类型、生产厂家、出厂编号、精度等级、流量范围，确认配套压力变送器、温度变送器及色谱分析仪的精度等级；

b)通过所述网络平台读取数据，读取的数据包括设置参数、报警记录、各声道信号增益、各声道接收信号百分比、各声道信噪比、组分数据、温度、压力、体积流量、各声道实测声速；

c)核查被检流量计状态；

d)根据压力变送器读取的压力、温度变送器读取的温度和色谱分析仪读取的组分数据，计算当前气质条件下的气体超声流量计理论声速；

e)利用网络平台自动生成超声流量计现场检测记录。

所述压力变送器的准确度应优于0.1％，所述温度送变器的准确度应优于0.1℃，色谱分析仪的技术性能应满足GB/T13610-2003，其测量标准度应达到0.05％。

所述核查被检流量计状态，即：

A、检查流量计设置参数与检定时数据有无变动；

B、对流量计报警记录进行检查，确认无流量计自身原因产生的，能够引起流量错误的报警的情况；

C、对各信号，包括各声道信号的增益值、各声道接收信号百分比和各声道信噪比，其偏差应在产品说明书允许的范围内。

通过所述网络平台读取8～12分钟内的数据。

本发明具有的有益效果是：

1.本发明的气体超声流量计网络化在线检验方法，以其无需中断计量，检验成本低，信息化程度高，方便快捷等优点，受到各大企业及天然气公司的青睐，发展潜力巨大。

2.本发明的气体超声流量计网络化在线检验方法，不确定度优于0.5％，能及时发现天然气管网气体超声流量计使用中的问题、定期实施检验维护，确保了流量计测量数据的准确性。

附图说明

附图是理论声速的计算流程图。

具体实施方式：

a)将被检超声流量计接入浙江省天然气能源网络化检测系统网络平台，在数据库中建立流量计基本信息，包括型号类型、生产厂家、出厂编号、精度等级、流量范围，确认配套压力变送器、温度变送器及色谱分析仪的精度等级，压力变送器的准确度应优于0.1％，所述温度送变器的准确度应优于0.1℃，色谱分析仪的技术性能应满足GB/T13610-2003，其测量标准度应达到0.05％。

b)通过所述网络平台读取数据，读取的数据包括设置参数、报警记录、各声道信号增益、各声道接收信号百分比、各声道信噪比、组分数据、温度、压力、体积流量、各声道实测声速，读取8～12分钟内的数据。

c)核查被检流量计状态，即：

i)检查流量计设置参数与检定时数据有无变动；

ii)对流量计报警记录进行检查，确认无流量计自身原因产生的，能够引起流量错误的报警的情况；

iii)对各信号，包括各声道信号的增益值、各声道接收信号百分比和各声道信噪比，其偏差应在产品说明书允许的范围内。

d)根据压力变送器读取的压力、温度变送器读取的温度和色谱分析仪读取的组分数据，计算当前气质条件下的气体超声流量计理论声速。

计算理论声速的方法：根据读取的压力、温度、组分数据，计算当前气质条件下的理论声速。理论声速的总公式如下：

$W={\left[\frac{c_p}{c_v}\left(\frac{\mathrm{RT}}{M}\right)(Z+{\mathrm{\ρ}}_m{\left(\frac{\∂Z}{\∂{\mathrm{\ρ}}_m}\right)}_T)\right]}^{0.5},---(3-1)$

公式中：W为天然气声速，单位m·s^-1；R为气体常数，单位MJ·kmol^-1·K^-1；T管道内温度，单位K；M为天然气的摩尔质量，单位kg·kmol^-1；Z为天然气压缩因子；ρ_m为天然气摩尔密度，单位kmol·m^-3。

如附图所示，理论声速的计算步骤主要由天然气压缩因子计算，以及天然气定容比热c_v、定压比热c_p计算两大步骤组成。

操作温度T下天然气各个组分理想状态下的定容比热

$c_{\mathrm{pi}}^o=B+C{\left[\frac{D/T}{\sinh (D/T)}\right]}^2+E{\left[\frac{F/T}{\cosh (F/T)}\right]}^2+G{\left[\frac{H/T}{\sinh (H/T)}\right]}^2+I{\left[\frac{J/T}{\cosh (J/T)}\right]}^2---(3-2)$

公式中

为天然气第i组分在理想状态下的定容比热，单位为kJ·kg^-1·K；A，B，C，D，E，F，G，H，I，J，K为常数，可根据AGA10#报告查到；T为管道温度，单位为K。

$c_p^o=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{c}_{\mathrm{pi}}^o---(3-3)$

定容比热容c_v为：

$c_v=c_p^o-R\{1+T\underset{0}{\overset{{\mathrm{\ρ}}_m}{\∫}}[\frac{T}{{\mathrm{\ρ}}_m}{\left(\frac{{\∂}^{2}Z}{{\∂T}^2}\right)}_{{\mathrm{\ρ}}_m}+\frac{2}{{\mathrm{\ρ}}_m}{\left(\frac{\∂Z}{\∂T}\right)}_{{\mathrm{\ρ}}_m}\left]d{\mathrm{\ρ}}_m\right\}---(3-4)$

公式中：ρ_m为天然气摩尔密度，kmol·m^-3；

定压比热容c_p为：

$c_p=c_v+\left(\frac{T}{{{\mathrm{\ρ}}_m}^2}\right)\frac{{\left[{\left(\frac{\∂P}{\∂T}\right)}_{{\mathrm{\ρ}}_m}\right]}^2}{\left[{\left(\frac{\∂P}{{\∂\mathrm{\ρ}}_m}\right)}_T\right]}---(3-5)$

e)利用网络平台自动生成超声流量计现场检测记录。

f)结果处理。综合前述检查结果，并判断每个声道的声速值的偏差及总的声速值与计算的声速值偏差应不大于流量计说明书的规定值，每声道的流速值与通过流量计的平均轴向流速值之比应在合理范围之内。最终形成检测报告如表1所示。

表1

用于本发明的应用的例子为：

天然气能源网络化监测系统，其中用于天然气流量检测的超声流量计的网络化在线检验是通过读取步骤a)中接入的被检超声流量计基本信息(包括型号类型、生产厂家、出厂编号、精度等级、流量范围)，配套压力变送器、温度变送器及色谱分析仪的精度等级(其中压力变送器的准确度优于0.1％，温度送变器的准确度优于0.1℃，色谱分析仪的技术性能满足GB/T13610-2003且测量标准度达到0.05％)，步骤b)中接入的被检超声流量计各声道实测声速；温度、压力变送器得到的温度、压力数据，色谱分析仪得到的天然气组分数据，在对被检流量计状态进行如步骤c)的核查后，得到两组具体数据如表2(a)、2(b)所示。

表2(a)

表2(b)

根据上述步骤得到的压力、温度、组分数据，结合步骤d)给出的理论声速计算公式，得到理论声速与实际声速的比较，如表3所示。

表3

由上表可以看出两次实验理论声速的相对误差最大值仅为0.11％。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种气体超声流量计的网络化在线检验方法，其特征在于该方法包括：

a) 将被检超声流量计接入浙江省天然气能源网络化检测系统网络平台，在数据库中建立流量计基本信息，包括型号类型、生产厂家、出厂编号、精度等级、流量范围，确认配套压力变送器、温度变送器及色谱分析仪的精度等级；

b) 通过所述网络平台读取数据，读取的数据包括设置参数、报警记录、各声道信号增益、各声道接收信号百分比、各声道信噪比、组分数据、温度、压力、体积流量、各声道实测声速；

c) 核查被检流量计状态；

d) 根据压力变送器读取的压力、温度变送器读取的温度和色谱分析仪读取的组分数据，计算当前气质条件下的气体超声流量计理论声速；

e) 利用网络平台自动生成超声流量计现场检测记录。

2.根据权利要求1所述的一种气体超声流量计的网络化在线检验方法，其特征在于：所述压力变送器的准确度应优于0.1%，所述温度送变器的准确度应优于0.1℃，色谱分析仪的技术性能应满足GB/T13610-2003，其测量标准度应达到0.05%。

3.根据权利要求1所述的一种气体超声流量计的网络化在线检验方法，其特征在于：所述核查被检流量计状态，即：

A、检查流量计设置参数与检定时数据有无变动；

B、对流量计报警记录进行检查，确认无流量计自身原因产生的，能够引起流量错误的报警的情况；

C、对各信号，包括各声道信号的增益值、各声道接收信号百分比和各声道信噪比，其偏差应在产品说明书允许的范围内。

4.根据权利要求1所述的一种气体超声流量计的网络化在线检验方法，其特征在于：通过所述网络平台读取8~12分钟内的数据。

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