CN104197984A - 一种燃气能量计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气能量计量方法，其特征在于，其包括以下步骤，（一）能量计量体积修正仪获得压力、温度、工况流量、燃气发热量值和燃气组分参数；（二）能量计量中心计算出燃气单位体积热量，然后发送到能量计量体积修正仪,完成能量值的计算；（三）能量计量体积修正仪计算出该计量周期的燃气的能量流量和能量增量，通过累积得到基准条件体积总量和能量总量，在能量计量体积修正仪显示窗口就地显示体积计量和能量计量的结果，并通过无线通信网络上传到能量计量中心，采用远传赋值燃气热量，本地采样流量、温度、压力参数，完成基准条件下的体积流量计量和燃气能量计量的方法。

Description

一种燃气能量计量方法

技术领域

本发明属于燃气输配系统能量计量领域，具体涉及一种远传赋值燃气热量，本地采样流量、温度、压力参数，完成基准条件下的体积流量计量和燃气能量计量的方法。

背景技术

燃气计量有体积计量（质量计量与此类同）和能量计量两种方式。体积计量实现了对消耗的燃气体积的积算，而不能体现燃气作为燃料和能源的效率价值。燃气能量计量，积算的是有发热价值的“烃类”物质的发热量，符合交易双方的利益。 现有燃气来源广、组分差异大，除国产气，进口管道气、LNG，同时还有或将有煤层气、煤制气、焦炉煤气、页岩气等大量非常规燃气进入管网进行销售，不同来源的燃气存在较大的热值差异。燃气的商品价值是其所含的发热量，即燃气销售使用的实质是燃气的能量，而不是体积。因此，燃气能量流量计量显然比体积流量计量（或质量计量）更科学，更能体现公平贸易。

现有的燃气输配管网中，有能量计量要求的一般采用流量计算机的形式计量，在计量场站中应用。而在燃气管网的终端用户中，均使用腰轮、涡轮、涡街等流量计计量工作条件下的体积流量，通过相配套的体积修正仪进行体积修正得到基准条件下体积流量，因此流量计以及流量计量网络均不具备能量计量功能。

因此有必要提供一种既有体积计量又有能量计量，且就地计量显示和远传，可方便实施的燃气计量的方法。

发明内容

本发明的目的提供一种燃气能量计量的方法，以解决现有燃气输配管网中终端用户和计量站点的能量计量问题。 

本发明提供：一种燃气能量计量方法，其包括以下步骤，

（一）能量计量体积修正仪对计量点处的燃气的压力、温度、工况流量进行实时采样，并通过无线通信网络接收能量计量中心发布的本燃气计量区域的燃气发热量值和燃气组分参数；

（二）能量计量中心接收气相色谱分析仪和热值仪的燃气组分信息和燃气热值信息，计算出相对应能量计量点处的燃气计量区域的燃气单位体积热量，然后通过无线通信网络把该区域的单位体积发热量和燃气组分参数发送到相应计量点处的能量计量体积修正仪,由能量计量体积修正仪完成能量值的计算；

（三）能量计量体积修正仪按一定的采样周期对工作条件下体积流量、温度、压力进行采样，通过数据计算得到基准条件下流量和该计量周期的基准条件体积增量，同时根据接收到的本区域单位体积热值和燃气组分参数，计算出该计量周期的燃气的能量流量和能量增量，通过累积得到基准条件体积总量和能量总量，在能量计量体积修正仪显示窗口就地显示体积计量和能量计量的结果，并通过无线通信网络远传到能量计量中心。

根据权利要求1所述的一种燃气能量计量方法，其特征在于，步骤（二）中的能量计量中心根据燃气的组分信息和热值信息、燃气管网配置、气体流场、不同来源燃气配比、热值数学模型计算出对应区域的燃气发热量值，通过无线通信网络发送给相应区域内的所有能量计量体积修正仪。

根据权利要求1所述的一种燃气能量计量方法，其特征在于，步骤（二）中的能量计量中心包括用于接收色谱仪或热值仪气质信息的气质通信模块；用于对气质信息进行解析的燃气组分、热值分析模块；用于燃气热量运算处理的热量值运算模块；用于和能量体积修正仪通信的体积量、能量通信模块；远传数据接收发送模块；通信规约解析模块；燃气体积量、能量存储模块；燃气体积量、能量查询模块。

根据权利要求1所述的一种燃气能量计量方法，其特征在于，步骤（三）中的能量计量体积修正仪按公式   

计算出基准条件下的体积增量和能量增量，累积得到体积总量和能量总量，将得到的数据，通过无线通信网络传送到能量计量中心；

式中：E ：燃气的能量总量 ；

F（t）：燃气在工作条件下t时刻的体积流量；

Hs ：某段时间内或t时刻基准条件下燃气单位发热量 ;

P：为燃气压力 ；      

T：为燃气温度 ；

Z：为燃气压缩因子；

下标“b”代表基准状态，（t）表示在t时刻。 

本发明的有益效果是：本发明燃气能量计量的方法采用远传赋值燃气热量，本地采样流量、温度、压力参数，完成基准条件下的体积流量计量和燃气能量计量的方法。通过间接测定或直接测定，获得燃气的组分信息或热值信息，从而计算出相应区域的燃气单位发热量，通过无线通信网络发布到相应区域的能量计量体积修正仪。这种方法能使燃气管网输配终端用户和计量站点，使用的燃气既有体积计量方式、又有能量计量方式。远方赋值燃气热量值可长距离传送，实施方便，有利于推广能量计量的新方式，也有利于满足燃气能量计量的信息化、网络化的要求。

附图说明

图1为本发明计量方法的原理图。

图2为本发明计量方法的流程图。

图3为本发明中采用的能量计量体积修正仪的原理框图。

图4是能量计量体积修正仪中采用的计量组件的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

本发明燃气能量计量的方法在燃气管网输配终端用户和计量站点上实现了对燃气的能量计量。

将具备能量计量功能的体积修正仪，通信网络，能量计量中心，燃气组分、热值测定仪，构建成能量计量系统，在燃气管网输配中得到应用，是燃气计量方式从体积计量向能量计量跨越的前提。由于作为燃料燃气的商品价值是其所含的发热量，即燃气销售使用的实质是燃气的能量，而不是体积。因此，燃气的能量流量计量显然比体积流量计量（或质量计量）更科学，更能体现公平贸易。

如图3和图4所示，能量计量体积修正仪，包括外壳、以微处理器为核心的计量组件、温度传感器、压力传感器、热值信号接收处理器、无线通信模块。所述计量组件包括流量、温度、压力信号接口电路、输入输出接口电路、微处理器、按键、显示屏等。所述计量组件位于外壳内，计量组件连接流量传感器（流量计量基表）、压力传感器、温度传感器、热值信号接收处理器。所述计量组件用于接收流量计量基表的脉冲信号并计算工作条件下体积流量，根据压力、温度传感器检测的燃气的实时压力和温度，计算基准条件下体积流量并累计得到基准条件下体积总量，再根据热值信号接收处理器传送的热量值数据，计算得到燃气的能量流量和能量，进而在显示窗口显示体积计量和能量计量的数值。

所述热值信号接收处理器连接有无线通信模块，用于接收燃气的组分参数、热值数据，从而计算单位体积的热量值，传送给计量组件。 天线与无线通信模块连接，并安装在外壳上。

本发明实现原理图如图1所示，在燃气气质采样点采用气相色谱仪或热值仪测量燃气的组分或热值，燃气的组分或热值信息送到能量计量中心，能量计量中心根据燃气的组分信息和热值信息、燃气管网配置、气体流场、不同来源燃气配比、热值数学模型计算出对应区域的燃气单位发热量进行发布；在燃气管网输配计量点安装有配置了能量计量体积修正仪的流量计，并以无线通信方式远程接收发布的本区域热量值或组分数据，应用本地采样的流量、温度、压力数据，计算出基准条件下的体积和能量增量并进行累积得到体积总量和能量总量，并且定时将能量、体积流量等数据通过无线通信网络远传到中心服务器。

燃气能量计量采用远传赋值燃气热量，本地采样流量、温度、压力参数，完成基准条件下的体积流量计量和燃气能量计量的方法，实现方式由以下几个部分组成：

（一）安装在能量计量点的能量计量体积修正仪对计量点处的燃气实时压力、 实时温度、工作条件下体积流量进行采样。

能量计量体积修正仪从流量计获取流速信息以及从所配套的压力和温度传感器获取燃气温度、压力值，以无线通信方式获取本区域的燃气热量值或组分数据。

（二）能量计量中心接收气相色谱分析仪和热值仪的燃气组分信息和燃气热值信息，计算出相对应能量计量点处的燃气计量区域的燃气单位体积热量，然后通过无线通信网络把该区域的单位体积发热量和燃气组分参数发送到相应计量点处的能量计量体积修正仪,由能量计量体积修正仪完成能量值的计算。

如图2所示，能量计量中心包括用于接收色谱仪或热值仪气质信息的气质通信模块；用于对气质信息进行解析的燃气组分、热值分析模块；用于燃气热量运算处理的热量值运算模块；用于和能量体积修正仪通信的体积量、能量通信模块；远传数据接收发送模块；通信规约解析模块；燃气体积量、能量存储模块；燃气体积量、能量查询模块。

燃气体积量、能量存储模块把收到的燃气体积量和能量数据存储在数据库中。燃气能量值包括燃气能量流量和能量总量，燃气体积量值包括基准条件下体积流量和体积总量。

数据库中存储的数据包括计量点当前和历史的燃气能量值和体积量值，燃气压力值和燃气温度值。

燃气体积量、能量查询模块可以进行历史和实时的燃气体积量和能量、燃气压力值和燃气温度值数据的查询。

能量计量中心可以根据系统或项目的规模，选择不同的部署方式。如果计量点比较多，考虑大数据处理和并发能力，需要部署以云计算技术为架构的计算中心；如果规模不大，可以采用普通的服务器。

无线通信网络可采用2G/3G/4G或GSM短信息通信网络，距离短时还可采用短程射频无线网络。

（三）能量计量体积修正仪按一定的采样周期对工作条件下体积流量、温度、压力进行采样，通过数据计算得到基准条件下流量和该计量周期的基准条件体积增量，同时根据接收到的本区域单位体积热值和燃气组分参数，计算出该计量周期的燃气的能量流量和能量增量，通过累积得到基准条件体积总量和能量总量，在能量计量体积修正仪显示窗口就地显示体积计量和能量计量的结果，并通过无线通信网络远传到能量计量中心。

步骤（二）中的能量计量中心根据燃气的组分信息和热值信息、燃气管网配置、气体流场、不同来源燃气配比、热值数学模型计算出对应区域的燃气发热量值，通过无线通信网络发送给相应区域内的所有能量计量体积修正仪。

步骤（三）中的能量计量体积修正仪按公式   

计算出基准条件下的体积增量和能量增量，累积得到体积总量和能量总量，将得到的数据，通过无线通信网络传送到能量计量中心。

式中：式中：E ：燃气的能量总量 ；

F（t）：燃气在工作条件下t时刻的体积流量；

Hs ：某段时间内或t时刻基准条件下燃气单位发热量;

P：为燃气压力；      

T：为燃气温度；

Z：为燃气压缩因子；

下标“b”代表基准状态，（t）表示在t时刻。  

能量计量体积修正仪计算结果，如计算和测量得到的体积流量和能量值、温度、压力等数据，通过无线通信网络传送到能量计量中心。能量计量体积修正仪可由电池供电进行定时或定间隔的无线通信，也可由专用安全电源供电实时在线工作，可满足多种场合完成热值信息接收、燃气能量与体积流量计量、流量数据无线上传的需要。

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种燃气能量计量方法，其特征在于：其包括以下步骤，

（一）能量计量体积修正仪对计量点处的燃气的压力、温度、工况流量进行实时采样，并通过无线通信网络接收能量计量中心发布的本燃气计量区域的燃气发热量值和燃气组分参数；

（二）能量计量中心接收气相色谱分析仪和热值仪的燃气组分信息和燃气热值信息，计算出相对应能量计量点处的燃气计量区域的燃气单位体积热量，然后通过无线通信网络把该区域的单位体积发热量和燃气组分参数发送到相应计量点处的能量计量体积修正仪,由能量计量体积修正仪完成能量值的计算；

（三）能量计量体积修正仪按一定的采样周期对工作条件下体积流量、温度、压力进行采样，通过数据计算得到基准条件下流量和该计量周期的基准条件体积增量，同时根据接收到的本区域单位体积热值和燃气组分参数，计算出该计量周期的燃气的能量流量和能量增量，通过累积得到基准条件体积总量和能量总量，在能量计量体积修正仪显示窗口就地显示体积计量和能量计量的结果，并通过无线通信网络远传到能量计量中心。

2.根据权利要求1所述的一种燃气能量计量方法，其特征在于，步骤（二）中的能量计量中心根据燃气的组分信息和热值信息、燃气管网配置、气体流场、不同来源燃气配比、热值数学模型计算出对应区域的燃气发热量值，通过无线通信网络发送给相应区域内的所有能量计量体积修正仪。

3.根据权利要求1所述的一种燃气能量计量方法，其特征在于，步骤（二）中的能量计量中心包括用于接收色谱仪或热值仪气质信息的气质通信模块；用于对气质信息进行解析的燃气组分、热值分析模块；用于燃气热量运算处理的热量值运算模块；用于和能量体积修正仪通信的体积量、能量通信模块；远传数据接收发送模块；通信规约解析模块；燃气体积量、能量存储模块；燃气体积量、能量查询模块。

4.根据权利要求1所述的一种燃气能量计量方法，其特征在于，步骤（三）中的能量计量体积修正仪按公式   

计算出基准条件下的体积增量和能量增量，累积得到体积总量和能量总量，将得到的数据，通过无线通信网络传送到能量计量中心；

式中：E ：燃气的能量总量；

F（t）：燃气在工作条件下t时刻的体积流量；

Hs ：某段时间内或t时刻基准条件下燃气单位发热量；

P：为燃气压力；      

T：为燃气温度；

Z：为燃气压缩因子；

下标“b”代表基准状态，（t）表示在t时刻。