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超声波流量计远程诊断在省级天然气管网的应用

超声波流量计远程诊断在省级天然气管网的应用

时间:2020-09-25 11:41:03
 摘要:本文以省级天然气管网为例,针对超声计量系统远程诊断平台的功能需求和实现进行了详细论述,并列举了诊断及维护实例。通过远程诊断可视化专业平台,可自动实现对超声波流量计量系统的声速、流速剖面、增益值、信噪比、信号质量等关键参数进行实时在线监视及远程诊断,实现全管线计量设备的集中管理,提高了工作效率,确保计量系统的维护可预见性、维修可计划性、输差分析有依据,开创了省级天然气管网贸易计量管理的新模式。
 
1  引言
超声波流量计由于其具有准确度高、测量范围宽、重复性好、本体无压损、无可动部件、和智能诊断功能强大等明显优势,已经成为国内天然气长输管线贸易交接计量的首选流量计,在山西天然气长输管线也得到广泛应用。而超声波流量计量系统结构相对比较复杂、精密,包含超声波流量计、流量计算机、温度变送器、压力变送器及气相色谱分析仪等智能仪表,对设备维护及计量管理人员的素质要求很高。山西天然气管线长达上千公里,分输计量站多达50个以上,站场专业维护及管理人员配备少,计量管理、设备维护和故障处理以生产运行处的专业人员为主,维修响应时间较长,现场维护成本较高。为此,可建立一套超声波流量计远程诊断与维护的集中计量管理平台,以实现全线超声计量设备的实时、在线的远程监视、诊断和维护,非常终实现计量系统的维护可预见性、维修可计划性、输差分析有依据。
 
2  系统功能设计及实现
一套完整的用于天然气贸易结算的超声波流量计量系统,一般应包括超声波流量计、流量计算机、温度变送器、压力变送器、在线气相色谱分析仪及配套工艺管路等。对超声波流量计量系统进行远程诊断,就需要获得在超声波流量计及计量系统运行稳定工况下的各个重要参数和报警信息,从而判断计量系统的运行状态,以能及时发现计量设备的隐患、故障并为后续维护及维修工作提供依据。因此,山西天然气超声波流量计远程诊断与维护系统平台,设计并实现了以下功能:
 
2.1  计量系统设备运行状态监控
通过诊断平台,可以实时监测计量站场的所有设备状态,直观地显示计量系统的标况流量、工况流量、压力、温度、气体组分等重要参数。根据计量回路按天或月对计量系统的设备运行状态、报警信息进行汇总,包括超声波流量计、流量计算机、气相色谱分析仪、温度变送器及压力变送器等计量分析设备,如图1所示:
诊断与维护系统 主界面
2.2  主要计量设备运行状态诊断
2.2.1 超声波流量计运行状态诊断
可以对超声波流量计的各声道流速、平均流速、各声道声速、平均声速、各声道信号质量、各声道增益、各声道信噪比、流速剖面、对称性、漩涡角、脉动流等重要参数进行自动诊断,自动分析上述各指标是否在有效范围内,若有超出范围的,则予以及时报警。
 
2.2.2 流量计算机运行状态诊断
可以自动记录并监控超声波流量计、色谱分析仪与流量计算机的通讯状态,记录气体流速、天然气组分数据、温度数值和压力数值的在用状态,记录各数据状态切换的时间[1]。记录各数据的keypad输入值和实际测量值,并自动判断实际测量值是否为正常有效数值
 
2.2.3 气相色谱分析仪运行状态诊断
可以自动记录气相色谱分析仪的运行状态、回路组分数据,分析气体组分数据,当气体组分出现异常时发出警告提示予以处理。
 
2.3  自动进行声速核查
可以自动在线采集每个计量回路的超声波流量计、色谱分析仪、温度变送器和压力变送器的各种测量数值,并按照AGA10号进行实时的声速理论计算,用于比较理论声速和实测声速之间的偏差。同时,也可以实现按照JJG1030<< 超声波流量计检定规程>>的方法每天自动对在用计量回路进行声速核查,并自动生成声速核查报告,当出现异常时发出警告。
 
2.4  故障报警
当超声计量系统中的任何计量分析设备发生故障时,超声波流量计诊断与维护系统都有相应的分级报警,显示报警的详细信息,包括故障设备、发生故障时间、故障详细描述和故障处理推荐建议,并记录报警发生、确认及取消时间。
 
2.5  报表管理
诊断系统会生成所有与计量日常基础数据有关的各类诊断报告,并根据实际要求予以定制,可自动或手动生成Excel或PDF文件格式,并能方便存储、查询和生产管理用。
 
2.6  趋势曲线
可以实现单个计量设备的重要诊断信息均能生成实时趋势曲线、历史趋势曲线,实现重要诊断参数的历史趋势曲线显示、对比和分析。
 
2.7  系统功能
根据不同层级的管理人员分配不同级别的权限,并实现用户配置、用户管理、事件记录等系统功能。
 
3  远程诊断与维护应用实例
3.1  使用中检验
国家计量检定规程JJG1030—2007《超声波流量计检定规程》于2007年正式实施,该规程对以时间差法为原理的超声波流量计进行使用中检验的检验周期、检验设备、检验方法以及检验结果的计算方法都作了明确要求。JJG1030中规定,如果超声波流量计每年进行使用中检验并符合要求,超声波流量计检定年限可延长到6年。
 
声速核查法,不仅证明了超声波流量计数据的稳定性、准确性,还可以间接印证了全套计量系统的准确性(包括压力、温度、气体组分),是检验超声波流量计是否处于正常使用中的有效方式,已被证明可以作为计量管理中自诊断维护和计量设备管理的重要手段。
 
3.2  计量系统计划性维护
通过远程诊断与维护系统,直观地了解每台计量设备的实际运行状态,根据设备的实际运行状态、故障隐患情况来确定计量系统维护的设备范围、时间,有的放矢,有针对性、计划性地对重点站场完成预防性维护,确保消灭故障隐患于萌芽之中,以减少设备故障带来的计量误差及损失。
 
3.3  计量远程培训
通过远程诊断与维护系统,集中计量管理人员,可以让站场仪表及计量维护人员,在调度中心直观地了解、熟悉、亲身体验超声计量系统的设备状况、报警信息等,很大程度地解决了以前培训实际操作机会较少的问题。同时,由于系统严格限制了访问权限,都是只读操作,也避免了误操作可能带来的计量事故[4]。
 
4  结束语
目前山西天然气长输管线长、计量场站多且分布面广、计量设备量大、输气量大、计量专业维护工程师少,为了能及时掌握超声波流量计运行状况、进行快速故障处理、获得快速专业的技术支撑,建设一套集计量数据监视、在线实时远程诊断、声速核查、流量核查、智能报警及数据处理等多种功能为一体的综合数据诊断与维护平台是很有必要的。
 
作为一个先进的计量管理工具及手段,利用当前先进流量计量仪表的智能化功能,结合网络技术、计算机技术及数据处理技术,确实能有效地实现对全管线计量设备的实时监控、远程诊断,极大地提高了计量管理的效率,节省计量管理的运营成本,缩短设备故障处理的时间,开创了省级长输管网贸易计量管理模式的先河。
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