我國(guó)天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的論述

陳衛(wèi)星（菏澤中石油昆鵬天然氣利用有限公司,山東菏澤274000）

我國(guó)天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的論述

陳衛(wèi)星
（菏澤中石油昆鵬天然氣利用有限公司,山東菏澤274000）

天然氣是一種新型能源，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，為提高天然氣生產(chǎn)效率，需要從生產(chǎn)現(xiàn)狀出發(fā)，做好天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析。天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)是生產(chǎn)、輸送以及銷售的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，在對(duì)其進(jìn)行研究設(shè)計(jì)時(shí)，需要在了解其基礎(chǔ)構(gòu)成的前提下，選擇有效的措施來(lái)提高其運(yùn)行穩(wěn)定性。本文對(duì)我國(guó)天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述。

天然氣；自動(dòng)計(jì)量；系統(tǒng)分析

現(xiàn)在天然氣生產(chǎn)、輸送等均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，其作為新型的清潔能源，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，想要推動(dòng)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，就需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，選擇合適的措施對(duì)其運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化。從天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)特點(diǎn)來(lái)看，具有比較高的自動(dòng)化與集成化，在運(yùn)行過(guò)程中各因素均會(huì)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成一定影響，必須要加強(qiáng)重視。

1　自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)主要組成分析

1.1信號(hào)采集與變換單元

此單元主要由各種不同功能的儀表組成，主要功能是對(duì)天然氣生產(chǎn)、集輸整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息以及各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行收集，包括溫度、壓力以及流量等。通過(guò)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)信息實(shí)測(cè)，將其轉(zhuǎn)換成模擬或者數(shù)字信號(hào)。常見(jiàn)的組合式電表如MVS多參數(shù)變送器、FloBoss103流量管理器等；分體式儀表常見(jiàn)有EJA差壓變送器、EJA壓力變送器以及3051壓力變送器等[1]。

1.2通訊與連接單元

此單元即現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集與變換單元和控制室數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行連接的部分，主要包括通訊連接電纜、通訊轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊以及數(shù)據(jù)采集模塊等。常見(jiàn)的如PCI多串口卡、頻率轉(zhuǎn)換模塊以及RS485-RS232轉(zhuǎn)換模塊等。

1.3流量計(jì)算數(shù)據(jù)處理單元

此單元主要作用是來(lái)計(jì)算與處理天然氣集輸過(guò)程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息，組成部分為天然氣流量計(jì)算、數(shù)據(jù)處理以及存儲(chǔ)等設(shè)備。常用如流量計(jì)算機(jī)、流量管理器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)以及PLC等，一般會(huì)將此單元安裝在集輸站場(chǎng)中控室。

2　天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)故障與優(yōu)化措施分析

2.1交流電源故障

主要表現(xiàn)為供電正常，但整個(gè)自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)停止工作，或者是在正常供電狀態(tài)下，只有顯示器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，控制計(jì)算機(jī)不能正常工作。兩種故障的表現(xiàn)形式不同，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)所需方式也不同：第一，應(yīng)先檢查插頭連接是否牢固，以及開關(guān)是否處于正常閉合狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)異常后對(duì)插座與開關(guān)電源狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，其中對(duì)于220V電壓應(yīng)檢查UPS電源供電狀態(tài)[2]。確認(rèn)正常后需要檢測(cè)保險(xiǎn)狀態(tài)，無(wú)異常后應(yīng)對(duì)UPS輸出電壓狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，確定其是否存有故障。第二，對(duì)電源開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)異常閉合開關(guān)后確認(rèn)供電情況，如果仍無(wú)法正常供電，則需要對(duì)電源插頭狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并確認(rèn)主機(jī)是否存在損壞情況，并及時(shí)更換損壞構(gòu)件。

2.2直流電源故障

出現(xiàn)此類故障后，系統(tǒng)人機(jī)界面數(shù)據(jù)顯示正常，但是缺少壓力、差壓以及溫度等相關(guān)參數(shù)。在對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需要檢測(cè)流量變送器是否正常運(yùn)行，如果顯示異常而可證明供電故障，然后對(duì)電源插頭狀態(tài)進(jìn)行檢查，如果不存在松動(dòng)情況應(yīng)繼續(xù)檢測(cè)確定直流電源與電壓。如果檢測(cè)后插頭電壓萬(wàn)用表無(wú)變動(dòng)，證明線路出現(xiàn)斷路故障，采取相應(yīng)措施進(jìn)行優(yōu)化。如果萬(wàn)用表參數(shù)正常，則證明變送器故障，并且如果直流電源無(wú)輸出，則需要繼續(xù)對(duì)電源進(jìn)行檢查。另外，如果輸入電流異常，應(yīng)檢測(cè)電源閉合狀態(tài)；如果輸入電流正常則應(yīng)檢查直流保險(xiǎn)，正常則證明電源損壞，另外需要對(duì)存在異常的保險(xiǎn)進(jìn)行修復(fù)。

2.3小流量計(jì)算異常

此類故障發(fā)生后在管道內(nèi)會(huì)流經(jīng)小流量天然氣，并且流量數(shù)值不會(huì)發(fā)生變化，主要是因?yàn)閷⑾到y(tǒng)中小信號(hào)截?cái)鄶?shù)值設(shè)置過(guò)大。對(duì)于天然氣集輸來(lái)說(shuō)，即便是管道內(nèi)無(wú)氣流通過(guò)，也會(huì)有一定的低信號(hào)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)小流量的計(jì)算，可以對(duì)小流量截?cái)嘈盘?hào)做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。其中，如果管道內(nèi)流量與壓力均比較大，即便是數(shù)值較小的壓差，自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)也會(huì)得到較大的流量值，必須要保證信號(hào)截?cái)嘀翟O(shè)置的合理性。

3　天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)化措施

3.1設(shè)計(jì)與選型優(yōu)化

在對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要從實(shí)際情況出發(fā)，即綜合現(xiàn)場(chǎng)工況以及環(huán)境條件等因素，來(lái)選擇相應(yīng)的設(shè)備儀器以及設(shè)計(jì)方案。例如可以選擇用氣體超聲波流量計(jì)或者氣體渦輪流量計(jì)等來(lái)代替標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，對(duì)其流量范圍小缺點(diǎn)進(jìn)行完善，更好的適應(yīng)流量變化較大的情況。另外，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)集輸中存在較大電磁干擾、高頻振動(dòng)以及噪聲等情況，盡量不要選擇用旋進(jìn)漩渦流量計(jì)與氣體超聲波流量計(jì)。對(duì)于含水或者油污的天然氣，在對(duì)其自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要做好分離除塵裝置的設(shè)計(jì)，保證氣流經(jīng)過(guò)流量計(jì)時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，還應(yīng)做好電源設(shè)計(jì)，一般情況下系統(tǒng)均設(shè)有UPS不間斷電源，如12V（DC）與24V（DC）[3]。為保證電源運(yùn)行穩(wěn)定性，可以選擇用UPS技術(shù)，運(yùn)行時(shí)不進(jìn)行逆變切換，避免UPS受諧波的干擾，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

3.2系統(tǒng)操作規(guī)范性

將自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)用到天然氣生產(chǎn)、集輸過(guò)程中時(shí)，需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做好操作與驗(yàn)收，確保每個(gè)施工環(huán)節(jié)的規(guī)范性，減少各因素對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響。第一，電器設(shè)備與電纜之間間距應(yīng)控制在1.5m以上，對(duì)于設(shè)有屏蔽信號(hào)金屬保護(hù)管的電纜，相互之間間距應(yīng)控制在0.8m以上。并且對(duì)于不同電壓的電纜不可敷設(shè)在同一電纜槽或者保護(hù)管內(nèi)。第二，按照規(guī)范要求進(jìn)行保護(hù)接地、屏蔽接地與信號(hào)回路接地等處理，提高接地處理的可靠性，其中PLC系統(tǒng)接地電阻應(yīng)控制在4Ω以下，而防雷接地電阻應(yīng)控制在1Ω以下。第三，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各流量計(jì)與儀表進(jìn)行定期檢查與維護(hù)，提高系統(tǒng)操作的規(guī)范性，在操作腰輪流量計(jì)與渦輪流量計(jì)時(shí)，啟停操作要緩慢。

4　結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)是提高天然氣生產(chǎn)、集輸?shù)拳h(huán)節(jié)開展的重要保障，為提高其應(yīng)用可靠性與安全性，就需要結(jié)合其結(jié)構(gòu)特征，采取相應(yīng)的措施對(duì)其存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，做好系統(tǒng)施工與操作管理，降低各因素對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用造成的影響，不斷提高其應(yīng)用效果。

[1]馬蘭英.天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)中的安全性問(wèn)題解析[J].硅谷,2015(04):206+217.

[2]廖德云,張智,王存?zhèn)?影響天然氣自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)穩(wěn)定性因素的探討[J].石油化工自動(dòng)化,2013(02):62-64.

[3]吳煥芬.天然氣能量計(jì)量關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].中國(guó)計(jì)量學(xué)院,2012.

陳衛(wèi)星（1986—），男，山東菏澤人，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化（工業(yè)自動(dòng)化方向）。