34石油規(guī)劃設(shè)計(jì)第仞卷第3期繳油氣田及管道自控技術(shù)專輯爨天然氣計(jì)算機(jī)流量測(cè)量系統(tǒng)李勇*楊聲將中國(guó)石油西南油氣田公司李勇等.天然氣計(jì)算機(jī)流量測(cè)量系統(tǒng).石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2006,17(3):34~36摘要在孔板節(jié)流式測(cè)量天然氣流量時(shí),在不同工作狀況下,同精度、同量程的儀表測(cè)量的流量有不同的結(jié)果,提出了使用同一套流量測(cè)量裝置時(shí)用同精度、不同量程的儀表錄取狀態(tài)參數(shù)的方法,由計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程終端單元(RTU)或可編程邏輯控制器(PLC)采集數(shù)據(jù),并自動(dòng)選擇最佳測(cè)量值參與流量計(jì)算,并提出了實(shí)現(xiàn)程序的邏輯圖。關(guān)鍵詞流量測(cè)量不確定度儀表量程遠(yuǎn)程終端單元邏輯圖計(jì)算方法分析在天然氣壓差節(jié)流式流量測(cè)量方法中,節(jié)流器具一般用孔板流量計(jì);狀態(tài)參數(shù)測(cè)量用電動(dòng)壓差、Q=AsxC×EXd2× FGXEXF×F7 XNPXH(1)靜壓、溫度變送器來(lái)錄取;利用計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程終端單元(RTU或可編程邏輯控制器(PLC處理速度式中:Q-—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的天然氣流量,m/s;快的特點(diǎn)計(jì)算流量;利用其存儲(chǔ)量大的特點(diǎn),存儲(chǔ)As一一秒流量系數(shù),視采用的計(jì)量單位而實(shí)時(shí)參數(shù)、流量值和其他參數(shù)。流量測(cè)量一般是用定,A=3.1795×10套測(cè)量?jī)x表。理論推導(dǎo)表明,實(shí)際工況參數(shù)值越E一一漸進(jìn)速度系數(shù);d-一孔板開(kāi)孔直徑;接近流量測(cè)量?jī)x表的量程,狀態(tài)參數(shù)測(cè)量值的不確定度對(duì)流量測(cè)量不確定度的影響就越小。根據(jù)因儀C一一流出系數(shù),表量程不同,壓力變送器、壓差變送器和溫度變送FG-一相對(duì)密度系數(shù)器3種儀表測(cè)量值的不確定度對(duì)天然氣流量測(cè)量ε一可膨脹性系數(shù);不確定度影響的理論分析,采用低、中、高不同量F超壓縮因子程的儀表測(cè)量狀態(tài)參數(shù)值,提高天然氣流量測(cè)量的準(zhǔn)確度。探討了計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程終端單元(RTU)或片一一流動(dòng)溫度系數(shù),=V235+可編程邏輯控制器(PLC)自動(dòng)選擇最佳狀態(tài)參數(shù)t—一天然氣流過(guò)節(jié)流裝置時(shí)實(shí)測(cè)氣流溫值,參與流量計(jì)算和自動(dòng)啟閉流量測(cè)量支路的邏輯P一一孔板上游側(cè)取壓孔氣流絕對(duì)靜壓,過(guò)程。MPaH一一氣流流經(jīng)孔板時(shí)產(chǎn)生的壓差,Pa流量測(cè)量不確定度理論分析為了討論方便,式中的A、C、E、F、F、天然氣流量測(cè)量按石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《用標(biāo)、d引起的不確定度不在本文所討論的范圍之列,準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》SYT61432004我們把它們合并成一項(xiàng)為K0,公式(1)成為計(jì)算,天然氣流量測(cè)量計(jì)算實(shí)用公式為勇,男,1963年生,高級(jí)工程師。1984年畢業(yè)于西南石油學(xué)院采油工程專業(yè),發(fā)表論文中國(guó)煤化工作,現(xiàn)在西南油氣田分公司開(kāi)發(fā)部工作。通信地址:四川省成都華市府青路一段3號(hào),610051CNMHG繳油氣田及管道自控技術(shù)專輯爨石油規(guī)劃設(shè)計(jì)2006年5月35ON=Kox/ph孔板節(jié)流測(cè)量是通過(guò)測(cè)量天然氣流過(guò)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)(2)生的壓差來(lái)測(cè)量天然氣流量。由于生產(chǎn)實(shí)際中的天然氣流量不斷變化,反映流量變化的節(jié)流壓差也在式中:7=27315+t不斷變化,所以測(cè)量壓差的儀表量程也應(yīng)隨生產(chǎn)實(shí)設(shè)測(cè)量?jī)x表的實(shí)際工作狀況是壓力、壓差、溫際情況而調(diào)整。由于部分單套計(jì)量裝置和單套測(cè)量?jī)x表系統(tǒng)的儀表量程無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換或調(diào)整,因度分別為Px、Hx、Tx,各狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量誤差此應(yīng)把差壓測(cè)量?jī)x表盡量按其生產(chǎn)實(shí)際改為多臺(tái)不分別為δP、δH、δT,根據(jù)偏微分理論各狀態(tài)參數(shù)同量程儀表同時(shí)實(shí)時(shí)錄取參數(shù)。由計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程終誤差引起的流量誤差依次分別為:端單元(RTU)或可編程邏輯控制器(PLC)自動(dòng)選擇多臺(tái)測(cè)量?jī)x表中的最佳測(cè)量狀態(tài)參數(shù)值參與天然XSP(3)氣流量計(jì)算,從而在一定程度內(nèi)減少因儀表量程與生產(chǎn)實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值相差太大而引起的天然氣流量P測(cè)量不確定度。同時(shí),在流量測(cè)量的其他狀態(tài)參數(shù)SON=XBoxH(4)值如壓力、溫度變化較大時(shí),也應(yīng)如此。2HX天然氣流量測(cè)量的改進(jìn)2TTXKOx PHXT現(xiàn)以天然氣流量測(cè)量中壓差儀表為例進(jìn)行介紹,天然氣流量測(cè)量?jī)x表工藝示意見(jiàn)圖1(僅畫(huà)整理公式(3)、(4)、(5)式可得到:條流量測(cè)量支路)。6Qy_1、6(6)SON 1. 8F高F(x)<8Q,ST(8)我們把3個(gè)不相關(guān)狀態(tài)參數(shù)的不確定度引起的H1、H2、H3分別為10kPa、40kPa、100kPa流量不確定度按復(fù)合不確定度理論合成,則天然氣不同量程的壓差變送器:P為靜壓變送器T為溫度變送器;f(x)為天然氣流量計(jì)算模流量測(cè)量中因3個(gè)狀態(tài)參數(shù)(壓力、壓差、溫度)塊;Q為瞬時(shí)流量而引起的流量不確定度按下式計(jì)算圖1天然氣流量測(cè)量?jī)x表工藝示意(9)為了實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)參數(shù),現(xiàn)場(chǎng)變送器都處Px于上電狀態(tài),計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程終端單元(RTU)或可編各測(cè)量?jī)x表的最大允許誤差由儀表的準(zhǔn)確度等程邏輯控制器(PLC)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集來(lái)的參數(shù)值與允級(jí)和儀表的最大量程確定,是由儀表的特性決定而許準(zhǔn)確度所要求的極限值相比較,自動(dòng)選擇符合要無(wú)法改變的,即儀表一旦確定則P、H、87就是求的測(cè)量參數(shù)值參與天然氣流量計(jì)算。有很多用戶個(gè)定值。只有當(dāng)狀態(tài)參數(shù)f、Hx、Tx的值盡用氣量大小不穩(wěn)定且變化量較大,為了保證天然氣可能大但又不超過(guò)各自測(cè)量?jī)x表的最大量程時(shí),其流量測(cè)量準(zhǔn)確度和用戶生產(chǎn)需要,設(shè)計(jì)大、小兩套測(cè)量值的相對(duì)誤差δTδPδH2才盡可能的小或多套流量測(cè)量裝置,因而要自動(dòng)啟閉流量測(cè)量支路所引起的天然氣流量測(cè)量不確定度才盡可能小。通常儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)ξ加上“%”后,數(shù)值上由上述推導(dǎo)可知,所測(cè)狀態(tài)參數(shù)的儀表量程與等于基本不確定度。所以可以根據(jù)儀表的量程、儀實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值相差越大,則所測(cè)狀態(tài)參數(shù)的不確表的準(zhǔn)確度等中國(guó)煤化工直是否滿足測(cè)定度對(duì)流量測(cè)量不確定度的影響越大。天然氣流量量準(zhǔn)確度的要件HCNMHG級(jí)都為0.05,36石油規(guī)劃設(shè)計(jì)第仞卷第3期繳油氣田及管道自控技術(shù)專輯爨要求測(cè)量狀態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確度為0.2%則HL1、H2、H3儀表所能測(cè)量的最小壓差值分別為2.5kPa、10kPa、25kPa。計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程終端單元(RTU)或可讀編程邏輯控制器(PLC首先讀取H1儀表的測(cè)量值,否<10kPa如實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值小于表HL1要求準(zhǔn)確定度所能測(cè)量的下限值2.5kPa,就調(diào)用關(guān)閉本計(jì)量支路程序;<2.sn讀HL2的值如實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值小于表H1的量程10kPa并大于調(diào)用關(guān)閉本或等于表H1所要求準(zhǔn)確定度能測(cè)量的下限值2.5計(jì)量支路程序kPa,則參與流量計(jì)算;如實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值等于或大讀H3的值H返回到St于表H1的量程10kPa,就讀取H2儀表的測(cè)量值<100Pa?如實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值小于表H2的量程40kPa并大于表H2所要求準(zhǔn)確定度能測(cè)量的下限值10kPa,則月用流量調(diào)用開(kāi)啟下計(jì)算程序計(jì)量支路程序參與流量計(jì)算;如實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值等于或大于表H2的最大量程40kPa,就讀取H3儀表的測(cè)量值返回到stat「返回到 Start如實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值小于表HL3的量程100kPa并大圖2程序邏輯示意于表H3所要求準(zhǔn)確定度能測(cè)量的下限值25kPa,則參與流量計(jì)算;如實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值等于或大于表此,在這種情況下,設(shè)計(jì)大、小兩套或多套流量測(cè)H3的最大量程100kPa,就調(diào)用開(kāi)啟下一計(jì)量支路量裝置,而且每套測(cè)量裝置的測(cè)量?jī)x表用低、中程序。該實(shí)例程序邏輯示意見(jiàn)圖2。高不同量程的儀表測(cè)量狀態(tài)參數(shù)值由計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程在石油天然氣節(jié)流式流量自動(dòng)化測(cè)量中,經(jīng)常終端單元(RTU或可編程邏輯控制器(PLC)自動(dòng)是流量變化范圍較大,現(xiàn)有的單套流量測(cè)量攴路無(wú)選擇最佳狀態(tài)參數(shù)值參與流量積算以提高夭然氣流法滿足流量測(cè)量精度要求。如果測(cè)量狀態(tài)參數(shù)的儀量測(cè)量的準(zhǔn)確度。表也是單套而且其量程又不能根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)收稿日期:2005-12-14行即時(shí)修正,其流量測(cè)量精度就會(huì)進(jìn)一步降低。因編輯:馬三佳上接第3頁(yè))3)對(duì)國(guó)內(nèi)已建的系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用分析如果所選擇設(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)功能完全得到應(yīng)用,并自動(dòng)化工作者,尤其是自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員,應(yīng)特且取得了很好的生產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益,才能說(shuō)眀所別注重現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)。計(jì)箅機(jī)控制系統(tǒng)、DS、 SCADA系選擇的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用水平高。統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的油氣田生產(chǎn)、長(zhǎng)輸管道中已經(jīng)應(yīng)用了205對(duì)自動(dòng)化工作者幾點(diǎn)希望多年,只有經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)際檢驗(yàn),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)(1)緊跟自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向習(xí)、對(duì)比分析、針對(duì)性研究,才能提高自動(dòng)化設(shè)計(jì)由于自動(dòng)化是發(fā)展很快的高新科學(xué)技術(shù),自動(dòng)水平?；ぷ髡邞?yīng)不斷更新專業(yè)知識(shí),及時(shí)跟蹤新理念(4)培養(yǎng)自動(dòng)化工作者研究創(chuàng)新能力新技術(shù)、新型儀表、新的控制系統(tǒng)。對(duì)于自動(dòng)化工研究開(kāi)發(fā)是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的靈魂,一切有志作者不能只停留在系統(tǒng)接線、組件插卡選擇上,要于自動(dòng)化技術(shù)事業(yè)的工作者,都應(yīng)該具有自己的研掌握系統(tǒng)硬件、軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu),學(xué)會(huì)組態(tài)編程,能究能力和創(chuàng)新能力。自動(dòng)化技術(shù)是高新技術(shù),也是夠掌握幾種編程語(yǔ)言,具有軟硬件維護(hù)技能。門(mén)發(fā)展中的技術(shù),具有容易研究開(kāi)發(fā)和拓展創(chuàng)新(2)掌握工藝技術(shù)制定正確的控制方案的條件。油氣生產(chǎn),特別是低成本自動(dòng)化為創(chuàng)新提對(duì)于從事油氣生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程控制的自動(dòng)化工供了最好的機(jī)遇,只要應(yīng)用專業(yè)知識(shí),結(jié)合生產(chǎn)的作者,必須認(rèn)識(shí)自己的控制對(duì)象,熟悉生產(chǎn)工藝技實(shí)際,解決生產(chǎn)問(wèn)題,就能取得創(chuàng)新成果。術(shù),熟練掌握油氣生產(chǎn)的工藝技術(shù)特點(diǎn),才能正確確定控制環(huán)節(jié)和工藝參數(shù)及控制方式,使生產(chǎn)控制收稿日期:2005-12-14達(dá)到最佳效果。編輯:郭潔敏中國(guó)煤化工CNMHG