淺析天然氣數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的測(cè)試與驗(yàn)收

夏壽華　萬(wàn)元周

(國(guó)家石油大流量計(jì)量站成都天然氣流量分站，成都 610213)

0　引言

天然氣數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)是天然氣流量量值傳遞體系的重要環(huán)節(jié)。國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站成都分站的數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)分為渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和噴嘴次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)兩部分。渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)由大、小流量檢測(cè)系統(tǒng)組成，并由它們來(lái)完成對(duì)各種流量計(jì)的測(cè)試、檢定或校準(zhǔn)工作。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、驗(yàn)收及測(cè)試，使該系統(tǒng)能滿足渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)不確定度不大于0.33％的要求，并為下一步計(jì)量權(quán)威機(jī)構(gòu)驗(yàn)收新站標(biāo)準(zhǔn)裝置打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)與國(guó)際上實(shí)驗(yàn)室互認(rèn)、促進(jìn)我國(guó)天然氣國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展具有重要意義。

1　數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收與測(cè)試

1.1　硬件到貨的檢查和驗(yàn)收

1)首先對(duì)供貨商提交的硬件設(shè)備按照技術(shù)規(guī)格書(shū)、技術(shù)協(xié)議和正式的報(bào)價(jià)單的要求進(jìn)行清理和檢查，對(duì)不符合要求的硬件設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量必須一一清點(diǎn)。

2)對(duì)數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)提交的3個(gè)機(jī)柜進(jìn)行檢查。首先檢查柜內(nèi)器件安裝是否牢靠，硬件設(shè)備之間的線路連接是否有松動(dòng)，并對(duì)線路的走向進(jìn)行規(guī)范整理，完成機(jī)柜內(nèi)電路檢查后通電，完成電路的自檢。

3)對(duì)機(jī)柜的接地要求：3個(gè)機(jī)柜殼體進(jìn)行保護(hù)接地，其他的信號(hào)回路及屏蔽線進(jìn)行工作接地，保護(hù)接地和工作接地分別接到保護(hù)接地銅排和工作接地銅排，接地電阻應(yīng)小于1Ω。

1.2　信號(hào)通道的測(cè)試

對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的信號(hào)通道進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的內(nèi)容如表1所示。

配合中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院對(duì)新站數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)大、小直排系統(tǒng)渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)裝置及檢測(cè)區(qū)的16個(gè)頻率通道、6個(gè)模擬量輸入通道及3個(gè)RTD通道進(jìn)行測(cè)試后，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析知道，所有的通道誤差在十萬(wàn)分之幾到萬(wàn)分之一的范圍以內(nèi)，根據(jù)JJG 643—2003的要求滿足系統(tǒng)要求的0.066％的范圍之內(nèi)。

1.3　軟件功能模塊的確認(rèn)

主要是演示及確認(rèn)軟件系統(tǒng)所有的功能模塊，使其滿足系統(tǒng)對(duì)各種流量計(jì)的測(cè)試、檢定或校準(zhǔn)工作的需要。需要確定的內(nèi)容如表2所示。

通過(guò)對(duì)軟件功能模塊的演示和確定，并不斷的對(duì)其修改和完善，目前軟件滿足檢定或校準(zhǔn)的要求。

1.4　離線的數(shù)據(jù)測(cè)試

對(duì)系統(tǒng)中軟件的各個(gè)算法必須進(jìn)行驗(yàn)算和核對(duì)，使其滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，具體的測(cè)試內(nèi)容如表3所示。

表1　信號(hào)通道的測(cè)試內(nèi)容表

表2　軟件功能模塊確認(rèn)表

表3　系統(tǒng)中軟件算法驗(yàn)算表

1)用數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件的大、小直排系統(tǒng)渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)分別離線模擬測(cè)試3臺(tái)型號(hào)規(guī)格為DN100、DN200、DN300的氣體超聲流量計(jì)。從模擬測(cè)試的數(shù)據(jù)得出：渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)表的數(shù)據(jù)與被校準(zhǔn)的超聲流量計(jì)的各個(gè)流量一致，兩者的示值誤差均為0，證明了軟件本身及相關(guān)的流量算法是正確的。

2)選用3組不同的組分分別在數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)與 AGA8/10軟件上計(jì)算，分別計(jì)算出壓縮因子、聲速、密度等主要參數(shù)。計(jì)算結(jié)果在小數(shù)點(diǎn)后的第5位是一致的，滿足要求。

3)選用3組不同的組分分別在數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)與GB/T 11062—1998軟件上計(jì)算，得出高位發(fā)熱量、低位發(fā)熱量、壓縮因子、密度、相對(duì)密度、沃泊指數(shù)的相對(duì)誤差均為0。計(jì)算結(jié)果一致，滿足要求。

4)通過(guò)選用同一組氣體組分、同一測(cè)量管內(nèi)徑和孔板內(nèi)徑，以及選用不同的溫度、壓力、差壓共16組分別在新站數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)與分公司GMMS軟件上計(jì)算，兩者計(jì)算的天然氣流量的相對(duì)誤差在(0～0.031％)之間。計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差符合GB/T 21446規(guī)定的0.1％范圍以內(nèi)。

1.5　在線數(shù)據(jù)測(cè)試

用大、小流量檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)試質(zhì)量式、速度式、容積式、差壓式等各類流量計(jì)，使其滿足檢定、校準(zhǔn)、檢測(cè)質(zhì)量過(guò)程控制的需要，且該系統(tǒng)能滿足渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)不確定度不大于0.33％的數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)的需要。用系統(tǒng)DN80的渦輪標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)試DN80氣體渦輪流量計(jì)如表4所示，DN100的渦輪標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)試DN100氣體超聲流量計(jì)如表5所示。

表4　用系統(tǒng)DN80的渦輪標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)試DN80氣體渦輪流量計(jì)

表5　DN100的渦輪標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)試DN100氣體超聲流量計(jì)

從系統(tǒng)測(cè)試渦輪、超聲、孔板流量計(jì)的數(shù)據(jù)得知系統(tǒng)測(cè)試流量計(jì)的重復(fù)性最大為0.06％，滿足系統(tǒng)要求的0.08％的范圍以內(nèi)。

選取渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)大流量區(qū)重復(fù)性、穩(wěn)定性考核記錄2000m3/h(壓力測(cè)量1.59～1.68MPa,溫度測(cè)量10.1～13.5℃)。渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)大、小流量區(qū)的重復(fù)性、穩(wěn)定性考核如表6所示。

按照J(rèn)JF 1033—2008考核規(guī)范的要求，渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)裝置的穩(wěn)定性符合建標(biāo)要求。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)所有的管線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(小流量渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)3根：DN80、DN100、DN200，大流量渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)3根：DN200、DN300、DN400)。由于時(shí)間因素，抽取1路管線或者2路管線完成現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，提交渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)的不確定度評(píng)定報(bào)告。

表6　渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)大、小流量區(qū)的重復(fù)性、穩(wěn)定性考核

1.6　資料驗(yàn)收階段

軟件系統(tǒng)必須按照石油工業(yè)應(yīng)用軟件工程規(guī)范(SY/T)5232-1999的要求，依據(jù)完備性、正確性、簡(jiǎn)明性、可追蹤性、自說(shuō)明性、規(guī)范性這六個(gè)方面的進(jìn)行驗(yàn)收。軟件清單：SS系統(tǒng)操作站系統(tǒng)軟件及辦公軟件1套 、工程組態(tài)軟件1套(包括LabView、NI-FBUS配置軟件) 、工程師站軟件1套 、操作站軟件2套、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件1套、殺毒軟件1套、防火墻軟件1套、源程序。文檔驗(yàn)收單：項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃、軟件需求說(shuō)明書(shū)、概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、用戶手冊(cè)、測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試報(bào)告、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、軟件修改報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)施工計(jì)劃書(shū)質(zhì)量保證書(shū)、HS％作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、培訓(xùn)計(jì)劃書(shū)、售后服務(wù)書(shū)。

1.7　評(píng)審

組織專家對(duì)各個(gè)部分的驗(yàn)收結(jié)果進(jìn)行評(píng)審，以判斷所提交的軟件系統(tǒng)是否滿足合同或者建標(biāo)的要求。

2　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)要達(dá)到驗(yàn)收的要求，必須對(duì)本文提到的數(shù)據(jù)采集與流量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的七個(gè)部分進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)、驗(yàn)收和測(cè)試，才能滿足整個(gè)系統(tǒng)滿足渦輪工作標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度不大于0.33％的要求。本文的應(yīng)用研究也可以為其它專業(yè)技術(shù)站的建設(shè)提供參考和建設(shè)性的意見(jiàn)，同時(shí)對(duì)提高我國(guó)天然氣計(jì)量檢測(cè)技術(shù)的水平和能力也具有非常重要的意義。隨著天然氣計(jì)量技術(shù)的快速發(fā)展，筆者相信本文還將得到進(jìn)一步的完善和提升。

[1]中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì).一級(jí)注冊(cè)計(jì)量師基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)實(shí)務(wù).中國(guó)計(jì)量出版社，2009

[2]SYT 5232—1999石油工業(yè)應(yīng)用軟件工程規(guī)范

[3]JJF 1033—2008計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范

[4]JJG 1037—2008渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程

[5]程健，等.基于空間電磁環(huán)境模擬的系統(tǒng)間電磁兼容性預(yù)測(cè)分析軟件設(shè)計(jì).計(jì)量技術(shù)，2011(8)