34石油規(guī)劃設(shè)計(jì)第們卷第3期繳油氣田及管道自控技術(shù)專輯鰲烘與計(jì)管1運(yùn)測量系統(tǒng)里李勇*楊聲將中國石油西南油氣田公司李勇等.天然氣計(jì)算機(jī)流量測量系統(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、同量程的儀表測量的流量有不同的結(jié)果,提岀了使用同一套流量測量裝置時(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(門LC)采集數(shù)據(jù),并自動(dòng)選擇最佳測量值參與流量計(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)測量用電動(dòng)壓差、On=As XCxExd-xFGXEXFzXFr XVPXH (1)靜壓、溫度變送器來錄取;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(PC處理速度式中:QN-一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的天然氣流量,mVs;快的特點(diǎn)計(jì)算流量;利用其存儲量大的特點(diǎn),存儲As-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)。流量測量一般是用定,AS=3套測量儀表。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—一孔板開孔直徑;接近流量測量儀表的量程,狀態(tài)參數(shù)測量值的不確定度對流量測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--相對密度系數(shù);器3種儀表測量值的不確定度對天然氣流量測量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Fz--超壓縮因子;程的儀表測量狀態(tài)參數(shù)值,提高天然氣流量測量的準(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),7=V235+可編程邏輯控制器(PLC)自動(dòng)選擇最佳狀態(tài)參數(shù)天然氣流過節(jié)流裝置時(shí)實(shí)測氣流溫值,參與流量計(jì)算和自動(dòng)啟閉流量測量支路的邏輯P一一孔板上游側(cè)取壓孔氣流絕對靜壓過程。H一一氣流流經(jīng)孔板時(shí)產(chǎn)生的壓差,Pa。流量測量不確定度理論分析為了討論方便,式中的A、C、E、F、F、天然氣流量測量按石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《用標(biāo)ε、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)測量天然氣流量》SYT6143-2004我們把它們合并成一項(xiàng)為K0,公式(1)成為計(jì)算,天然氣流量測量計(jì)算實(shí)用公式為李勇,男,1963年生,高級工程師。1984年畢業(yè)于西南石油學(xué)院采油工程專業(yè),發(fā)表論文多篇。長期從事天然氣工業(yè)方面的工作,現(xiàn)在西南油氣田分公司開發(fā)部工作。通信地址:四川省成都華市府青路一段3號,610051繳油氣田及管道自控技術(shù)專輯石油規(guī)劃設(shè)計(jì)2006年5月35y=A0,(2)孔板節(jié)流測量是通過測量天然氣流過節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓差來測量天然氣流量。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:T273.15+t不斷變化,所以測量壓差的儀表量程也應(yīng)隨生產(chǎn)實(shí)293.15際情況而調(diào)整。由于部分單套計(jì)量裝置和單套測量設(shè)測量儀表的實(shí)際工作狀況是壓力、壓差、溫儀表系統(tǒng)的儀表量程無法進(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)的測量誤差此應(yīng)把差壓測量儀表盡量按其生產(chǎn)實(shí)際改為多臺不分別為8尸、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)選擇多臺測量儀表中的最佳測量狀態(tài)參數(shù)值參與天然6Q=-,×K0×PhXXSP(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PXHx-XSH測量不確定度。同時(shí),在流量測量的其他狀態(tài)參數(shù)6Qy=-,×K0(4)值如壓力、溫度變化較大時(shí),也應(yīng)如此。天然氣流量測量的改進(jìn)SONPxH現(xiàn)以天然氣流量測量中壓差儀表為例進(jìn)行介整理公式(3)、(4)、(5)式可得到紹,天然氣流量測量儀表工藝示意見圖1(僅畫條流量測量支路)。δO(6)6QN1、8H(7)[[H2][H3F(x)SONδTQ我們把3個(gè)不相關(guān)狀態(tài)參數(shù)的不確定度引起的11、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天然氣流量測量儀表工藝示意OON(9)為了實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場狀態(tài)參數(shù),現(xiàn)場變送器都處于上電狀態(tài),計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程終端單元(RTU)或可編各測量儀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)場采集來的參數(shù)值與允級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)選擇符合要無法改變的,即儀表一旦確定則δP、H、87就是求的測量參數(shù)值參與天然氣流量計(jì)算。有很多用戶一個(gè)定值。只有當(dāng)狀態(tài)參數(shù)Px、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各自測量儀表的最大量程時(shí),其流量測量準(zhǔn)確度和用戶生產(chǎn)需要,設(shè)計(jì)大、小兩套δTδPH測量值的相對誤差才盡可能的小或多套流量測量裝置,因而要自動(dòng)啟閉流量測量支路所引起的天然氣流量測量不確定度才盡可能小。通常儀表的準(zhǔn)確度等級ξ加上“%后,數(shù)值上由上述推導(dǎo)可知,所測狀態(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,則所測狀態(tài)參數(shù)的不確表的準(zhǔn)確度等級來判斷其儀表的測量值是否滿足測定度對流量測量不確定度的影響越大。天然氣流量量準(zhǔn)確度的要求。如3臺儀表準(zhǔn)確度等級都為005,36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)專輯鰲要求測量狀態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確度為0.2%則HL1、H2、St artH3儀表所能測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HL1的值編程邏輯控制器(PLC首先讀取H1儀表的測量值,是<10kPa否如實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值小于表H1要求準(zhǔn)確定度所能測否量的下限值2.5kPa,就調(diào)用關(guān)閉本計(jì)量支路程序;<25R?讀HL2的值如實(shí)際狀態(tài)參數(shù)值小于表H1的量程10kPa并大于是或等于表HL1所要求準(zhǔn)確定度能測量的下限值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回到 Start于表H1的量程10kPa,就讀取H2儀表的測量值是「<1000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)確定度能測量的下限值10kPa,則調(diào)用流量調(diào)用開啟計(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儀表的測量值返回到 Start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HL3的最大量程100kPa,就調(diào)用開啟下一計(jì)量支路量裝置,而且每套測量裝置的測量儀表用低、中、程序。該實(shí)例程序邏輯示意見圖2。高不同量程的儀表測量狀態(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)有的單套流量測量支路無選擇最佳狀態(tài)參數(shù)值參與流量積算以提高天然氣流法滿足流量測量精度要求。如果測量狀態(tài)參數(shù)的儀量測量的準(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,其流量測量精度就會進(jìn)一步降低。因編輯:馬三佳(上接第3頁)(3)對國內(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,才能說明所別注重現(xiàn)場學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、D℃S、 SCADA系選擇的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用水平高。統(tǒng)在國內(nèi)的油氣田生產(chǎn)、長輸管道中已經(jīng)應(yīng)用了205對自動(dòng)化工作者幾點(diǎn)希望(1)緊跟自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向習(xí)、對比分析、針對性研究,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,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)。對于自動(dòng)化工研究開發(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言,具有軟硬件維護(hù)技能。發(fā)展中的技術(shù),具有容易研究開發(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)新提對于從事油氣生產(chǎn)自動(dòng)化過程控制的自動(dòng)化工供了最好的機(jī)遇,只要應(yīng)用專業(yè)知識,結(jié)合生產(chǎn)的作者,必須認(rèn)識自己的控制對象,熟悉生產(chǎn)工藝技實(shí)際,解決生產(chǎn)問題,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