CN115727928A - 一种天然气流量计远程控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气流量计远程控制方法，诊断功能包括以下步骤：S1远程数据库服务器控制数字化诊断模块将功能切换至诊断状态；S2数字化诊断模块读取流量计静态参数、动态参数；S3数字化诊断模块将读取的静态参数和动态参数结合，通过诊断模块的处理器计算理论流量，验算流量计显示流量。本发明还包括校准功能。本发明方法诊断和校准的流量计通过现场总线与数字化诊断模块进行双向通讯，并依托生产网络在数字化诊断模块与数据库服务器之间实现远程双向通讯。

Description

一种天然气流量计远程控制方法

技术领域

本发明属于天然气计量与自动控制技术领域，具体涉及一种天然气流量计远程控制方法。该方法通过数字化诊断模块对智能型速度式天然气流量计进行远程诊断，对智能型速度式和差压式天然气流量流量计进行在线校准。

背景技术

天然气的流量计量是通过流量测量和气质分析而得到的，由于天然气是在流动的过程中测量的，且具有很大的压缩性和可膨胀性，要准确计量天然气十分困难。但只要采取各种有利措施测准体积流量、输气管道中压力、温度和天然气气质组分等，便可按相关标准计算出标准体积流量。脉冲输出型速度式流量计是测量天然气体积流量的主要方式之一，可以自动采集流体压力、温度并实时计算标况体积流量，可以就地显示被测介质的压力、温度、标况或工况并进行储存和传输。但目前市面上该种流量计的种类繁多，与之配套的流量传感器(变送器)、压力传感器(变送器)、温度传感器(变送器)各不相同；流量计采用气质组分遵循的标准、使用的流量计算公式也不一定相同。流量计生产厂家都声称自家的产品具有强大的信号处理、数据存储、故障自诊断等功能。但从现场使用的实际情况来看，由于不同场合的计量需求各异、现场各种使用条件的限制，使得流量计的自诊断功能大部分没有被利用起来。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气流量计远程控制方法，该方法通过数据库服务器控制数字化诊断模块对天然气流量计进行远程诊断和校准。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种天然气流量计远程控制方法，包括以下步骤：

S1远程数据库服务器控制数字化诊断模块将功能切换至诊断状态；

S2数字化诊断模块读取流量计静态参数、动态参数；

S3数字化诊断模块将读取的静态参数和动态参数结合，通过诊断模块的处理器计算理论流量，验算流量计显示流量。

上述步骤S2中，静态参数诊断包括：

S2-1气质组分诊断：

S2-2流量计结构参数系数诊断；

S2-3流量范围诊断；

上述S2-1气质组分诊断，包括

S2-1-1静态参数模块获取相同气源的天然气有效气质组分，上传至数据

库服务器或通过所述数据库服务器写入有效气质组分；

S2-1-2静态参数模块读取流量计中气质组分，上传至所述数据库服务，所述数据库服务器计算摩尔组分是否归一、天然气压缩因子、密度及高位体积发热量，并储存；

S2-1-3所述数据库服务器判断流量计气质组分与有效气质组分是否一致，如一致，则进入步骤S2-1-5，如不一致则进入步骤S2-1-4

S2-1-4数据库服务器报警，经核实、授权、确认后可通过所述数据库服务器对流量计的气质组分进行远程修改为一致；

S2-1-5所述数据库服务器监控流量计气质组分修改间隔是否超过设定周期；若超过则报警，经核实、授权、通过流量计中气质组分的诊断；

S2-1-6数据库服务器自动保存第一次读取或修改时间作为本周期的起始时间；

上述S2-2流量计结构参数诊断步骤，包括

S2-2-1静态参数模块读取流量计K系数及分段流量误差值，上传至所述数据库服务器或通过所述数据库服务器写入经检定后的有效流量计K系数作为标准参数储存，同时记录读取时间作为有效周期的起始时间；

S2-2-2静态参数模块每日读取一次实时流量计K系数，上传至所述数据库服务器，判断K系数是否与标准参数一致，如不一致则报警；经核实、授权、确认后可通过所述数据库服务器对流量计中气质组分进行远程修改；

S2-2-3所述数据库服务器监控流量计K系数运行周期是否超出检定周期：对即将到期的流量计进行提示；对已经超出检定周期时间的流量计则报警；

S2-2-4所述数据库服务器同时保存最近一次修改后的K系数作为新的标准参数进行下一个周期诊断；

上述S2-3流量范围诊断，包括

S2-3-1静态参数模块读取流量计流量范围上传至所述数据库服务器或通过所述数据库服务器录入流量范围；

S2-3-2所述数据库服务器每日监控实时流量；当低限流量低于流量范围下限设定值，记录低限运行时间点及累计时间并报警；当高限流量高于流量范围上限设定值，记录超高限运行时间点及累计时间并报警；

S2-3-3所述数据库服务器根据超限运行时间点和累计时间按月自动生成超限流量运行动态月报，必要时对流量计的适用状态进行调整，降低由于超低限运行和超高限运行形成的负偏差造成的计量损失；

所述步骤S2中，动态参数诊断包括：

S2-4-1流量计实时采集流量压力、温度、输出脉冲、瞬时流量；

S2-4-2动态参数诊断模块连续读取流量计输出压力、温度、输出脉冲、标况瞬时流量，上传至数据库服务器；

S2-4-2数据库服务器选择被监测参数压力、温度、输出脉冲、标况瞬时流量，设定日期范围，根据递推平均滤波算法模型、用区域极限求值法计算出参数上、下限值生成该日期范围内的动态趋势运行范围，对生产状态进行实时监控，出现异常报警；

所述步骤S3中，具体包括如下步骤，

通过诊断模块的处理器计算理论流量，验算流量计显示流量；包括：

S3-1动态参数断模块读取流量计实时输出脉冲、压力、温度，结合步骤S2-2-1获取的静态参数有效流量计K系数及步骤S2-1-1获取的有效气质组分，所述中央处理单元计算天然气理论标况瞬时流量；

S3-2数字化诊断模块读取流量计显示标况瞬时流量；

S3-3数字化诊断模块中央处理单元将理论标况瞬时流量与流量计显示标况瞬时流量进行比较，数字化诊断模块将比较结果上传至数据库服务器；如误差超过最大允许误差则报警；

具体的，理论标况瞬时流量计算方法如下：

式中：q_n—标准状态下的服务器计算的理论瞬时体积流量，m³/s；

q_g—工作状态下的服务器计算的理论瞬时体积流量，m³/s；

P_g—流量计采集的工作状态下天然气的绝对压力，kPa；

P_n—标准大气压，101.325kPa；

T_n—标准状态下绝对温度，293.15K或273.15K；

T_g—流量计采集的工作状态下天然气的绝对温度，K；

Z_n—标准状态下天然气的压缩系数；

Z_g—工作状态下天然气的压缩系数。

本发明的天然气流量积算仪远程控制方法，还包括示值误差自动校准方法，包括以下步骤：

S4远程数据库服务器控制数字化诊断模块将功能切换至校准状态；

S5标准信号源向流量计输出标准信号，如标准电流、电压、频率、脉冲、数字信号等；

S6流量计接收信号显示对应的流量，并向诊断模块输出对应的信号；

S7诊断模块读取流量计输出信号，中央处理单元计算流量计示值误差；

S7-1流量计瞬时流量示值误差计算方法如下：

S7-1-1流量计工作状态下，设置补偿压力、温度，在流量传感器流量范围的量程下限，最大瞬时流量的0.25倍、0.5倍、0.75倍、1倍量限附近选取检验点；

另在压力不变，温度在流量范围内任选取两个检验点，流量为最大；温度不变，压力在设计范围内任选取两个检验点，流量为最大；分别进行校准；

S7-1-2按选取检验点，标准信号源同时输出流量、压力、温度信号，流量计测量信号并显示瞬时流量示值；

S7-1-3校准模块按下式计算每个检验点的误差E_i，如果误差E_i超过允许误差范围则报警；

式中：q_i—选取检验点流量计显示瞬时流量示值，m³/s或kg/s；

q_si—选取检验点校准模块计算的理论瞬时流量示值，m³/s或kg/s；

对脉冲输出信号的速度式流量计：

式中：f_i—选取检验点标准信号源输出的标准频率信号，1/s；

K—流量计仪表K系数，1/L或1/m³；

对差压式流量计：

式中：C—流出系数；

β—操作条件下节流件开孔直径与上游管道内径之比，β＝d/D；

ε—可膨胀性系数；

d—工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，mm；

Δp_i—选取检验点标准信号源输出的标准差压,Pa；

ρ—工作条件下天然气密度，kg/m³；

式中等号右边的参数除差压外，其余参数均由诊断模块读取流量计获得；

S7-2流量计累计流量示值误差计算方法如下：

S7-2-1流量计在流量范围内校准点；

S7-2-2按选取检验点，标准信号源输出流量信号，流量计接收信号；待信号稳定后开始计时，校准模块读取时间t内流量计显示工况累积流量Q_i；

S7-2-3校准模块按下式计算t时间内工况累积流量示值误差E_Q，如果误差E_Q超过允许误差范围则报警；

式中：Q_i—t时间内流量计显示工况累积流量，m³或kg；

Q_si—校准模块计算的t时间内理论工况累积流量m³或kg；

对脉冲输出信号的速度式流量计：

式中：N—t时间标准信号源输出的频率脉冲数(由脉冲分辨力引入的不确定度应优于最大允许误差的1/10)；

对差压式流量计：

S7-3流量计累计能量示值误差计算方法如下：

S7-3-1校准累积能量误差E_w按下式计算：

式中：W_i—流量计显示累积能量,MJ或kWh；

W_si—校准模块计算理论累积流量,MJ或kWh(依据GB/T 11062规定的方法)；

S7-4流量计补偿参量显示示值误差计算方法如下：

S7-4-1实验点取零点、0.25A_max、0.5A_max、0.75A_max、A_max；

S7-4-2按选取检验点，标准信号源输出压力或温度信号，流量计接收信号并测量显示；

S7-4-3按下式计算选取检验点的误差E_Ai(误差应满足对应准确度等级最大允许误差要求)，如果误差超过允许误差范围则提示预警；

式中：A_i—流量计示值,Pa或℃；

A_si—选取检验点标准信号源输出信号对应的理论计算值，Pa或℃；

A_max—标准信号源输出信号对应的理论计算最大值，Pa或℃；

对温度信号A_max取设计任务书温度上限；

式中：C—流出系数；

β—操作条件下节流件开孔直径与上游管道内径之比，β＝d/D；

ε—可膨胀性系数；

d—工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，mm；

Δp_i—选取检验点标准信号源输出的标准差压,Pa；

ρ—工作条件下天然气密度，kg/m³；

式中等号右边的参数除差压外，其余参数均由诊断模块读取流量计获得。

本发明方法诊断和校准的流量计通过现场总线与数字化诊断模块进行双向通讯，并依托生产网络与数字化诊断模块进行远程双向通讯的数据库服务器。

所述数字化诊断模块包括中央处理单元及均与中央处理单元连接的静态参数模块、动态参数模块、标准信号源及电源部分。几个模块单独或组合使用，可以对流量计进行静态参数诊断、动态参数诊断、流量验算及流量计示值误差校准等。

所述静态模块诊断功能包括气质组分诊断、流量计K系数诊断和流量范围诊断；静态参数模块输入端与流量计输出端连接，用于读取流量计内气质组分、流量计K系数、流量范围，输出端与中央处理单元电连接，中央处理单元对静态参数进行诊断，并将诊断结果上传至数据库服务器，实现信息互换。

所述动态参数模块功能包括压力、温度、瞬时流量和输出脉冲诊断；动态参数输入端与流量计输出端连接，用于读取流量计实时的压力、温度、瞬时流量、输出脉冲，输出端与中央处理单元连接。中央处理单元将动态参数上传到数据库服务器生成动态趋势曲线。

中央处理单元将获得流量计实时压力、温度、输出脉冲，结合静态参数模块中的有效气质参数和流量计K数，经中央处理单元内置流量计量公式对流量计显示的实时流量进行验算，并将流量验算结果通过上传至数据库服务。

所述标准信号源根据流量计信号要求选择合适的信号如标准电流、电压、频率、脉冲、数字信号等输出标准信号，流量计接收信号并输出对应的信号；所述动态参数模块读取流量计输出信号，经中央处理单元内置示值误差计算信号瞬时流量示值误差、累计流量示值误差和补偿参量显示示值误差，并将诊断结果上传至数据库服务。

将流量计与数字化诊断模块连接，通过数据库服务器控制数字化诊断模块对流量计进行远程诊断及在线校准。

当流量计正常生产，数据库服务器将数字化诊断模块功能切换至诊断状态。流量计实时采集天然气动态参数并计算顺利流量进行显示，数字化诊断模块读取流量计静态参数、动态参数进行诊断；同时经中央处理单元内置流量计算公式按天然气计量系统技术要求和天然气压缩因子计算方法相关标准计算理论流量，对积算仪显示流量进行验算。

当流量计停产，数据库服务器将数字化诊断模块功能换至信号校准状态。参照JJG1003检定方法，数字化诊断模块标准信号源向积算仪发送标准信号，积算仪采集标准信号后再返回至诊断模块，诊断模块经中央处理单元内置计算公式计算流量积算仪的瞬时流量示值误差、累计流量(能量)示值误差和补偿参量示值误差等，诊断信号示值误差是否允许的范围内。

通讯模块与中央处理器电连续，用于实现与数据库服务器的通讯；电源部分用外电源实现对诊断模块供电。

本发明提供的方法具有以下技术效果：

(1)通过对气质参数和流量计K系数诊断，可以监控流量计气质参数、流量计K系数是否与检测报告或检定证书一致，是否超周期运行未进行修改，是否未经允许进行了人为篡改，杜绝因参数有误引起的计量输差问题。

(2)通过对流量范围的诊断，可以按月自动生成超限流量运行动态月报，管理人员分析月报实时掌握用户季节用气量特点和日用气特点，及时对流量计的适用状态进行调整，降低由于超低限运行和超高限运行形成的负偏差造成的计量损失。

(3)通过对动态参数诊断生成的流量动态趋势曲线运行范围，较传统的用设计参数生成的运行范围，具有带宽窄、灵敏度高的特点，可以及时、高效地发现问题并处理问题。

(4)传统的实验室检定流量积算仪，需要将流量计拆卸并送至检定机构检定，检定时需要的标准器多，计算方法复杂，不利于手工进行计算。通过对流量积算仪进行在线校准，可以简化送检流程，减少工作量，提高计量管理水平。

总体而言，本发明对该类型的天然气流量计的诊断内容提出统一的要求，形成一套完整的流量计远程诊断和在线校准方法，尤其适用于天然气场合安装的脉冲输出型速度式流量计。

该方法可以诊断流量计的静态参数设置是否有效、动态参数运行范围是否合理、流量计算模型是否符合相应的标准要求；还可以对流量流量计进行在线校准，解决实验室检定需要的标准器多，计算方法复杂，不利于手工进行计算等问题。

附图说明

图1为本发明使用状态示意图；

图2为本发明功能结构示意图；

具体实施方式

下面通过说明书附图对本发明做进一步地详细描述。

实施例1

如图1、2所示的一种天然气流量计远程控制方法可包括以下步骤：

远程数据库服务器控制数字化诊断模块将功能切换至诊断状态；

数字化诊断模块读取流量计积算仪静态参数、动态参数并进行诊断；

数字化诊断模块将读取的静态参数和动态参数结合，通过诊断模块中央处理器计算理论流量，验算积算仪显示流量。

具体的，所述静态参数模块气质组分诊断逻辑为：

(1)静态参数模块获取相同气源的天然气有效气质组分上传至数据库服务器或通过所述数据库服务器写入有效气质组分；

(2)静态参数模块读取积算仪中气质组分上传至所述数据库服务，所述数据库服务器依据GB/T17747.1-3计算摩尔组分是否归一、天然气压缩因子、密度及高位体积发热量等并保存；

(3)所述数据库服务器判断积算仪气质组分与有效气质组分是否一致，如不一致则闪烁红色“气质组分异常”字样预警，经核实、授权、确认后可通过所述数据库服务器对流量计积算仪中气质组分进行远程修改；同时服务器自动保存第一次读取或修改时间作为本周期的起始时间(以此类推)。

(4)所述数据库服务器监控流量计气质组分本次读取时间与起始时间的修改间隔是否超过三个月，若超过则闪烁红色“气质组分超周期”字样报警，经核实、授权、通过流量计积算仪中气质组分的诊断；；

具体的，所述静态参数模块流量计结构参数诊断逻辑为：

静态参数模块读取积算仪流量计K系数(流量计K系数是仅与仪表结构参数有关的常数，由实验标定得到，一台流量计对应唯一的K系数)及分段流量误差值上传至所述数据库服务器或通过所述数据库服务器写入经检定后的有效流量计K系数作为标准参数储存，同时记录读取时间作为有效周期(流量计的检定周期一般为2年，准确度等级不低于0.5级的检定周期为1年)起始时间；

(2)静态参数模块每日读取一次实时流量计K系数上传至所述数据库服务器，判断流系数K系数是否与标准参数一致，如不一致则显示红色闪烁“仪表系数K异常”字样预警，预防未经授权确认擅自修改参数行为；

(3)所述数据库服务器监控流量计K系数运行周期是否超出检定周期：对即将到期的流量计应至少提前1个月显示红色闪烁“检定周期”字样进行预警；如已经超出检定周期时间则显示红色闪烁“检定周期异常”字样报警；所述数据库服务器同时保存最近一次修改后的K系数作为新的标准参数进行下一个周期诊断。

具体的，所述静态参数模块流量范围诊断逻辑为：

(1)静态参数模块读取流量计流量范围上传至所述数据库服务器或通过所述数据库服务器录入流量范围；

(2)所述数据库服务器每日监控实时流量。当低限流量低于流量范围下限，记录低限运行时间点及累计时间并闪烁红色“低限流量”预警；当高限流量高于流量范围上限，记录超高限运行时间点及累计时间并闪烁红色“高限流量”预警；

(3)所述数据库服务器根据超限运行时间点和累计时间按月自动生成超限流量运行动态月报，管理人员分析月报实时掌握用户季节用气量特点和日用气特点，必要时对流量计的适用状态进行调整，降低由于超低限运行和超高限运行形成的负偏差造成的计量损失。

具体的，所述动态参数模块诊断逻辑为：

积算仪实时采集流量压力、温度、输出脉冲、标况瞬时流量；

动态参数诊断模块连续读取(每分钟1次)积算仪输出压力、温度、输出脉冲、标况瞬时流量经中央处理单位上传至数据库服务器；

(3)数据库服务器选择被监测参数如压力、温度、输出脉冲、标况瞬时流量、设定日期范围，根据递推平均滤波算法模型、用区域极限求值法计算出参数上、下限值生成该日期范围内的动态趋势运行范围(较传统的用设计参数生成的运行范围，该运行范围具有带宽窄、灵敏度高的特点)，对生产状态进行实时监控，出现异常进行预警。

数字化诊断模块将动态参数模块和静态参数模块组合使用，经中央处理单元内置流量计算公式对积算仪显示流量进行验算，包括以下步骤：

动态参数断模块读取流量计实时输出脉冲、压力、温度，结合静态参数有效流量计K系数及有效气质参数等，所述中央处理单元经内置计算公式依据相关标准计算模型计算天然气理论标况瞬时流量；

数字化诊断模块读取积算仪显示标况瞬时流量；

数字化诊断模块中央处理单元将理论标况瞬时流量与积算仪显示标况瞬时流量进行比较，误差应小于最大允许误差；

数字化诊断模块将比较结果上传至数据库服务器。

具体的，理论标况瞬时流量计算方法如下：

式中：q_n—标准状态下的服务器计算的理论瞬时体积流量，m³/s；

q_g—工作状态下的服务器计算的理论瞬时体积流量，m³/s；

P_g—积算仪采集的工作状态下天然气的绝对压力，kPa；

P_n—标准大气压，101.325kPa；

T_n—标准状态下绝对温度，293.15K或273.15K；

T_g—积算仪采集的工作状态下天然气的绝对温度，K；

Z_n—标准状态下天然气的压缩系数；

Z_g—工作状态下天然气的压缩系数；

当天然气计量系统符合GB/T 18603中规定的准确度为C级要求时，服务器按AGANX-19计算天然气压缩系数，诊断模块直接读取积算仪中结构参数K或C、d、β、ε。

当天然气计量系统符合GB/T 18603中规定的准确度为A、B级要求时，按GB/T11747.1-3计算天然气压缩系数；差压式流量计的结构参数C、ε依据GB/T 2624计算。

实施例2

本发明的天然气流量积算仪远程控制方法，还包括示值误差自动校准方法，具体可包括以下步骤：

远程数据库服务器控制诊断模块将功能切换至校准状态；

标准信号源根据积算仪信号要求选择合适的信号如标准电流、电压、频率、脉冲、数字信号等输出标准信号；

积算仪接收信号并输出对应的显示流量；

诊断模块读取积算仪输出信号，中央处理单元经内置计算公式计算积算仪示值误差。

具体的，积算仪瞬时流量示值误差计算方法如下：

(1)在积算仪设计工作状态下，设置补偿压力、温度(标准状态压力和温度或按用户要求设置为常用固定值)下流量传感器(或变送器)流量范围对应输入信号(速度式流量计为频率信号f_i、差压式流量计为差压信号Δp_i)的量程下限、0.25倍、0.5倍、0.75倍、1倍量限附近；另应在压力不变，温度在设计范围内任取两点，流量为最大；温度不变，压力在设计范围内任取两点，流量为最大情况下分别进行校准。

(2)按选取检验点，标准信号源同时输出流量、压力、温度信号，积算仪测量信号并显示瞬量。

(3)校准模块按下式计算每个点的误差E_i(误差应满足对应准确度等级最大允许误差要求,如1.0级的积算仪最大允许误差为±1.0％)，如果误差E_i超过允许误差范围则报警。

式中：q_i—选取检验点积算仪显示瞬量，m³/s或kg/s；

q_si—选取检验点校准模块计算的理论瞬量，m³/s或kg/s。

对脉冲输出信号的速度式流量计：

式中：f_i—选取检验点标准信号源输出的标准频率信号，1/s；

K—流量计仪表K系数(为流量计检定后给出的固定常数，由诊断模块通过读取积算仪获得)，1/L或1/m³。

对差压式流量计：

式中：C—流出系数；

β—操作条件下节流件开孔直径与上游管道内径之比，β＝d/D；

ε—可膨胀性系数；

d—工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，mm；

Δp_i—选取检验点标准信号源输出的标准差压,Pa；

ρ—工作条件下天然气密度，kg/m³。

式中等号右边的参数除差压外，其余参数均由诊断模块读取积算仪获得。

具体的，积算仪累计流量示值误差计算方法如下：

(1)在积算仪设计工作状态下，在流量范围内校准点(也可根据用户要求设置指定流量点)。

(2)按选取检验点，标准信号源输出流量信号(速度式流量计为频率信号f_i、差压式流量计为差压信号Δp_i)，积算仪接收信号。待信号稳定后开始计时，校准模块读取时间t(t≥10min)时间内积算仪显示工况累积流量Q_i；

(3)校准模块按下式计算t时间内工况累积流量示值误差E_Q(误差应满足对应准确度等级最大允许误差要求)，如果误差E_Q超过允许误差范围则提示预警。

式中：Q_i—t时间内积算仪显示工况累积流量，m³或kg；

Q_si—校准模块计算的t时间内理论工况累积流量m³或kg。

对脉冲输出信号的速度式流量计：

式中：N—t时间标准信号源输出的频率脉冲数(由脉冲分辨力引入的不确定度应优于最大允许误差的1/10)。

对差压式流量计：

具体的，积算仪累计能量示值误差计算方法如下：

如流量积算仪具备显示累积能量功能，结合气体的发热量在设计工作状态下，校准模块可以校准累积能量(方法同累计流量)。校准累积能量误差E_w按下式计算：

式中：W_i—积算仪显示累积能量,MJ或kWh；

W_si—校准模块计算理论累积流量,MJ或kWh(依据GB/T 11062规定的方法)。

具体的，积算仪补偿参量显示示值误差计算方法如下：

(1)实验点取零点、0.25A_max、0.5A_max、0.75A_max、A_max；

(2)按选取检验点，标准信号源输出压力或温度信号，积算仪接收信号并测量显示；

(3)按下式计算选取检验点的误差E_Ai(误差应满足对应准确度等级最大允许误差要求)，如果误差超过允许误差范围则提示预警；

式中：A_i—积算仪示值,Pa或℃；

A_si—选取检验点标准信号源输出信号对应的理论计算值，Pa或℃；

A_max—标准信号源输出信号对应的理论计算最大值，Pa或℃。

对温度信号A_max取设计任务书温度上限。

式中：C—流出系数；

β—操作条件下节流件开孔直径与上游管道内径之比，β＝d/D；

ε—可膨胀性系数；

d—工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，mm；

Δp_i—选取检验点标准信号源输出的标准差压,Pa；

ρ—工作条件下天然气密度，kg/m³。

式中等号右边的参数除差压外，其余参数均由诊断模块读取积算仪获得。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (3)

1.一种天然气流量计远程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1远程数据库服务器控制数字化诊断模块将功能切换至诊断状态；

S2数字化诊断模块读取流量计静态参数、动态参数；

S3数字化诊断模块将读取的静态参数和动态参数结合，通过诊断模块的处理器计算理论流量，验算流量计显示流量。

2.根据权利要求1所述的一种天然气流量计远程控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，静态参数诊断包括：

S2-1气质组分诊断：

S2-2流量计结构参数系数诊断；

S2-3流量范围诊断；

上述S2-1气质组分诊断，包括

S2-1-1静态参数模块获取相同气源的天然气有效气质组分，上传至数据库服务器或通过所述数据库服务器写入有效气质组分；

S2-1-2静态参数模块读取流量计中气质组分，上传至所述数据库服务，所述数据库服务器计算摩尔组分是否归一、天然气压缩因子、密度及高位体积发热量，并储存；

S2-1-3所述数据库服务器判断流量计气质组分与有效气质组分是否一致，如一致，则进入步骤S2-1-5，如不一致则进入步骤S2-1-4

S2-1-4数据库服务器报警，经核实、授权、确认后可通过所述数据库服务器对流量计的气质组分进行远程修改为一致；

S2-1-5所述数据库服务器监控流量计气质组分修改间隔是否超过设定周期；若超过则报警，经核实、授权、通过流量计中气质组分的诊断；

S2-1-6数据库服务器自动保存第一次读取或修改时间作为本周期的起始时间；

上述S2-2流量计结构参数诊断步骤，包括

S2-2-1静态参数模块读取流量计K系数及分段流量误差值，上传至所述数据库服务器或通过所述数据库服务器写入经检定后的有效流量计K系数作为标准参数储存，同时记录读取时间作为有效周期的起始时间；

S2-2-2静态参数模块每日读取一次实时流量计K系数，上传至所述数据库服务器，判断K系数是否与标准参数一致，如不一致则报警；经核实、授权、确认后可通过所述数据库服务器对流量计中气质组分进行远程修改；

S2-2-3所述数据库服务器监控流量计K系数运行周期是否超出检定周期：对即将到期的流量计进行提示；对已经超出检定周期时间的流量计则报警；

S2-2-4所述数据库服务器同时保存最近一次修改后的K系数作为新的标准参数进行下一个周期诊断；

上述S2-3流量范围诊断，包括

S2-3-1静态参数模块读取流量计流量范围上传至所述数据库服务器或通过所述数据库服务器录入流量范围；

S2-3-2所述数据库服务器每日监控实时流量；当低限流量低于流量范围下限设定值，记录低限运行时间点及累计时间并报警；当高限流量高于流量范围上限设定值，记录超高限运行时间点及累计时间并报警；

S2-3-3所述数据库服务器根据超限运行时间点和累计时间按月自动生成超限流量运行动态月报，必要时对流量计的适用状态进行调整，降低由于超低限运行和超高限运行形成的负偏差造成的计量损失；

所述步骤S2中，动态参数诊断包括：

S2-4-1流量计实时采集流量压力、温度、输出脉冲、瞬时流量；

S2-4-2动态参数诊断模块连续读取流量计输出压力、温度、输出脉冲、标况瞬时流量，上传至数据库服务器；

S2-4-2数据库服务器选择被监测参数压力、温度、输出脉冲、标况瞬时流量，设定日期范围，根据递推平均滤波算法模型、用区域极限求值法计算出参数上、下限值生成该日期范围内的动态趋势运行范围，对生产状态进行实时监控，出现异常报警；

所述步骤S3中，具体包括如下步骤，

通过诊断模块的处理器计算理论流量，验算流量计显示流量；包括：

S3-1动态参数断模块读取流量计实时输出脉冲、压力、温度，结合步骤S2-2-1获取的静态参数有效流量计K系数及步骤S2-1-1获取的有效气质组分，所述中央处理单元计算天然气理论标况瞬时流量；

S3-2数字化诊断模块读取流量计显示标况瞬时流量；

S3-3数字化诊断模块中央处理单元将理论标况瞬时流量与流量计显示标况瞬时流量进行比较，数字化诊断模块将比较结果上传至数据库服务器；如误差超过最大允许误差则报警；

具体的，理论标况瞬时流量计算方法如下：

式中：q_n—标准状态下的服务器计算的理论瞬时体积流量，m³/s；

q_g—工作状态下的服务器计算的理论瞬时体积流量，m³/s；

P_g—流量计采集的工作状态下天然气的绝对压力，kPa；

P_n—标准大气压，101.325kPa；

T_n—标准状态下绝对温度，293.15K或273.15K；

T_g—流量计采集的工作状态下天然气的绝对温度，K；

Z_n—标准状态下天然气的压缩系数；

Z_g—工作状态下天然气的压缩系数。

3.一种天然气流量计远程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S4远程数据库服务器控制数字化诊断模块将功能切换至校准状态；

S5标准信号源向流量计输出标准信号，如标准电流、电压、频率、脉冲、数字信号等；

S6流量计接收信号显示对应的流量，并向诊断模块输出对应的信号；

S7诊断模块读取流量计输出信号，中央处理单元计算流量计示值误差；

S7-1流量计瞬时流量示值误差计算方法如下：

S7-1-1流量计工作状态下，设置补偿压力、温度，在流量传感器流量范围的量程下限，最大瞬时流量的0.25倍、0.5倍、0.75倍、1倍量限附近选取检验点；

另在压力不变，温度在流量范围内任选取两个检验点，流量为最大；温度不变，压力在设计范围内任选取两个检验点，流量为最大；分别进行校准；

S7-1-2按选取检验点，标准信号源同时输出流量、压力、温度信号，流量计测量信号并显示瞬时流量示值；

S7-1-3校准模块按下式计算每个检验点的误差E_i，如果误差E_i超过允许误差范围则报警；

式中：q_i—选取检验点流量计显示瞬时流量示值，m³/s或kg/s；

q_si—选取检验点校准模块计算的理论瞬时流量示值，m³/s或kg/s；

对脉冲输出信号的速度式流量计：

式中：f_i—选取检验点标准信号源输出的标准频率信号，1/s；

K—流量计仪表K系数，1/L或1/m³；

对差压式流量计：

式中：C—流出系数；

β—操作条件下节流件开孔直径与上游管道内径之比，β＝d/D；

ε—可膨胀性系数；

d—工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，mm；

Δp_i—选取检验点标准信号源输出的标准差压,Pa；

ρ—工作条件下天然气密度，kg/m³；

式中等号右边的参数除差压外，其余参数均由诊断模块读取流量计获得；

S7-2流量计累计流量示值误差计算方法如下：

S7-2-1流量计在流量范围内校准点；

S7-2-2按选取检验点，标准信号源输出流量信号，流量计接收信号；待信号稳定后开始计时，校准模块读取时间t内流量计显示工况累积流量Q_i；

S7-2-3校准模块按下式计算t时间内工况累积流量示值误差E_Q，如果误差E_Q超过允许误差范围则报警；

式中：Q_i—t时间内流量计显示工况累积流量，m³或kg；

Q_si—校准模块计算的t时间内理论工况累积流量m³或kg；

对脉冲输出信号的速度式流量计：

式中：N—t时间标准信号源输出的频率脉冲数(由脉冲分辨力引入的不确定度应优于最大允许误差的1/10)；

对差压式流量计：

S7-3流量计累计能量示值误差计算方法如下：

S7-3-1校准累积能量误差E_w按下式计算：

式中：W_i—流量计显示累积能量,MJ或kWh；

W_si—校准模块计算理论累积流量,MJ或kWh(依据GB/T 11062规定的方法)；

S7-4流量计补偿参量显示示值误差计算方法如下：

S7-4-1实验点取零点、0.25A_max、0.5A_max、0.75A_max、A_max；

S7-4-2按选取检验点，标准信号源输出压力或温度信号，流量计接收信号并测量显示；

S7-4-3按下式计算选取检验点的误差E_Ai(误差应满足对应准确度等级最大允许误差要求)，如果误差超过允许误差范围则提示预警；

式中：A_i—流量计示值,Pa或℃；

A_si—选取检验点标准信号源输出信号对应的理论计算值，Pa或℃；

A_max—标准信号源输出信号对应的理论计算最大值，Pa或℃；

对温度信号A_max取设计任务书温度上限；

式中：C—流出系数；

β—操作条件下节流件开孔直径与上游管道内径之比，β＝d/D；

ε—可膨胀性系数；

d—工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，mm；

Δp_i—选取检验点标准信号源输出的标准差压,Pa；

ρ—工作条件下天然气密度，kg/m³；

式中等号右边的参数除差压外，其余参数均由诊断模块读取流量计获得。

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