摘要：本文以省級天然氣管網(wǎng)為例，針對超聲計量系統(tǒng)遠程診斷平臺的功能需求和實現(xiàn)進行了詳細論述，并列舉了診斷及維護實例。通過遠程診斷可視化專業(yè)平臺，可自動實現(xiàn)對超聲波流量計量系統(tǒng)的聲速、流速剖面、增益值、信噪比、信號質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)進行實時在線監(jiān)視及遠程診斷，實現(xiàn)全管線計量設(shè)備的集中管理，提高了工作效率，確保計量系統(tǒng)的維護可預(yù)見性、維修可計劃性、輸差分析有依據(jù)，開創(chuàng)了省級天然氣管網(wǎng)貿(mào)易計量管理的新模式。
1 引言
超聲波流量計由于其具有準(zhǔn)確度高、測量范圍寬、重復(fù)性好、本體無壓損、無可動部件、和智能診斷功能強大等明顯優(yōu)勢，已經(jīng)成為國內(nèi)天然氣長輸管線貿(mào)易交接計量的shou選流量計，在山西天然氣長輸管線也得到廣泛應(yīng)用。而超聲波流量計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜、精密，包含超聲波流量計、流量計算機、溫度變送器、壓力變送器及氣相色譜分析儀等智能儀表，對設(shè)備維護及計量管理人員的素質(zhì)要求很高。山西天然氣管線長達上千公里，分輸計量站多達50個以上，站場專業(yè)維護及管理人員配備少，計量管理、設(shè)備維護和故障處理以生產(chǎn)運行處的專業(yè)人員為主，維修響應(yīng)時間較長，現(xiàn)場維護成本較高。為此，可建立一套超聲波流量計遠程診斷與維護的集中計量管理平臺，以實現(xiàn)全線超聲計量設(shè)備的實時、在線的遠程監(jiān)視、診斷和維護，#終實現(xiàn)計量系統(tǒng)的維護可預(yù)見性、維修可計劃性、輸差分析有依據(jù)。
2 系統(tǒng)功能設(shè)計及實現(xiàn)
一套完整的用于天然氣貿(mào)易結(jié)算的超聲波流量計量系統(tǒng)，一般應(yīng)包括超聲波流量計、流量計算機、溫度變送器、壓力變送器、在線氣相色譜分析儀及配套工藝管路等。對超聲波流量計量系統(tǒng)進行遠程診斷，就需要獲得在超聲波流量計及計量系統(tǒng)運行穩(wěn)定工況下的各個重要參數(shù)和報警信息，從而判斷計量系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以能及時發(fā)現(xiàn)計量設(shè)備的隱患、故障并為后續(xù)維護及維修工作提供依據(jù)。因此，山西天然氣超聲波流量計遠程診斷與維護系統(tǒng)平臺，設(shè)計并實現(xiàn)了以下功能：
2.1 計量系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控
通過診斷平臺，可以實時監(jiān)測計量站場的所有設(shè)備狀態(tài)，直觀地顯示計量系統(tǒng)的標(biāo)況流量、工況流量、壓力、溫度、氣體組分等重要參數(shù)。根據(jù)計量回路按天或月對計量系統(tǒng)的設(shè)備運行狀態(tài)、報警信息進行匯總，包括超聲波流量計、流量計算機、氣相色譜分析儀、溫度變送器及壓力變送器等計量分析設(shè)備，如圖1所示：
2.2 主要計量設(shè)備運行狀態(tài)診斷
2.2.1 超聲波流量計運行狀態(tài)診斷
可以對超聲波流量計的各聲道流速、平均流速、各聲道聲速、平均聲速、各聲道信號質(zhì)量、各聲道增益、各聲道信噪比、流速剖面、對稱性、漩渦角、脈動流等重要參數(shù)進行自動診斷，自動分析上述各指標(biāo)是否在有效范圍內(nèi)，若有超出范圍的，則予以及時報警。
2.2.2 流量計算機運行狀態(tài)診斷
可以自動記錄并監(jiān)控超聲波流量計、色譜分析儀與流量計算機的通訊狀態(tài)，記錄氣體流速、天然氣組分數(shù)據(jù)、溫度數(shù)值和壓力數(shù)值的在用狀態(tài)，記錄各數(shù)據(jù)狀態(tài)切換的時間[1]。記錄各數(shù)據(jù)的keypad輸入值和實際測量值，并自動判斷實際測量值是否為正常有效數(shù)值
2.2.3 氣相色譜分析儀運行狀態(tài)診斷
可以自動記錄氣相色譜分析儀的運行狀態(tài)、回路組分數(shù)據(jù)，分析氣體組分數(shù)據(jù)，當(dāng)氣體組分出現(xiàn)異常時發(fā)出警告提示予以處理。
2.3 自動進行聲速核查
可以自動在線采集每個計量回路的超聲波流量計、色譜分析儀、溫度變送器和壓力變送器的各種測量數(shù)值，并按照AGA10號進行實時的聲速理論計算，用于比較理論聲速和實測聲速之間的偏差。同時，也可以實現(xiàn)按照JJG1030<< 超聲波流量計檢定規(guī)程>>的方法每天自動對在用計量回路進行聲速核查，并自動生成聲速核查報告，當(dāng)出現(xiàn)異常時發(fā)出警告。
2.4 故障報警
當(dāng)超聲計量系統(tǒng)中的任何計量分析設(shè)備發(fā)生故障時，超聲波流量計診斷與維護系統(tǒng)都有相應(yīng)的分級報警，顯示報警的詳細信息，包括故障設(shè)備、發(fā)生故障時間、故障詳細描述和故障處理tuijian建議，并記錄報警發(fā)生、確認及取消時間。
2.5 報表管理
診斷系統(tǒng)會生成所有與計量日常基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有關(guān)的各類診斷報告，并根據(jù)實際要求予以定制，可自動或手動生成Excel或PDF文件格式，并能方便存儲、查詢和生產(chǎn)管理用。
2.6 趨勢曲線
可以實現(xiàn)單個計量設(shè)備的重要診斷信息均能生成實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線，實現(xiàn)重要診斷參數(shù)的歷史趨勢曲線顯示、對比和分析。
2.7 系統(tǒng)功能
根據(jù)不同層級的管理人員分配不同級別的權(quán)限，并實現(xiàn)用戶配置、用戶管理、事件記錄等系統(tǒng)功能。
3 遠程診斷與維護應(yīng)用實例
3.1 使用中檢驗
guojia計量檢定規(guī)程JJG1030—2007《超聲波流量計檢定規(guī)程》于2007年正式實施，該規(guī)程對以時間差法為原理的超聲波流量計進行使用中檢驗的檢驗周期、檢驗設(shè)備、檢驗方法以及檢驗結(jié)果的計算方法都作了明確要求。JJG1030中規(guī)定，如果超聲波流量計每年進行使用中檢驗并符合要求，超聲波流量計檢定年限可延長到6年。
聲速核查法，不僅證明了超聲波流量計數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，還可以間接印證了全套計量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性（包括壓力、溫度、氣體組分），是檢驗超聲波流量計是否處于正常使用中的有效方式，已被證明可以作為計量管理中自診斷維護和計量設(shè)備管理的重要手段。
3.2 計量系統(tǒng)計劃性維護
通過遠程診斷與維護系統(tǒng)，直觀地了解每臺計量設(shè)備的實際運行狀態(tài)，根據(jù)設(shè)備的實際運行狀態(tài)、故障隱患情況來確定計量系統(tǒng)維護的設(shè)備范圍、時間，有的放矢，有針對性、計劃性地對重點站場完成預(yù)防性維護，確保消滅故障隱患于萌芽之中，以減少設(shè)備故障帶來的計量誤差及損失。
3.3 計量遠程培訓(xùn)
通過遠程診斷與維護系統(tǒng)，集中計量管理人員，可以讓站場儀表及計量維護人員，在調(diào)度中心直觀地了解、熟悉、親身體驗超聲計量系統(tǒng)的設(shè)備狀況、報警信息等，很大程度地解決了以前培訓(xùn)實際操作機會較少的問題。同時，由于系統(tǒng)嚴(yán)格限制了訪問權(quán)限，都是只讀操作，也避免了誤操作可能帶來的計量事故[4]。
4 結(jié)束語
目前山西天然氣長輸管線長、計量場站多且分布面廣、計量設(shè)備量大、輸氣量大、計量專業(yè)維護工程師少，為了能及時掌握超聲波流量計運行狀況、進行快速故障處理、獲得快速專業(yè)的技術(shù)支持，建設(shè)一套集計量數(shù)據(jù)監(jiān)視、在線實時遠程診斷、聲速核查、流量核查、智能報警及數(shù)據(jù)處理等多種功能為一體的綜合數(shù)據(jù)診斷與維護平臺是很有必要的。
作為一個先金的計量管理工具及手段，利用當(dāng)前先金流量計量儀表的智能化功能，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，確實能有效地實現(xiàn)對全管線計量設(shè)備的實時監(jiān)控、遠程診斷，極大地提高了計量管理的效率，節(jié)省計量管理的運營成本，縮短設(shè)備故障處理的時間，開創(chuàng)了省級長輸管網(wǎng)貿(mào)易計量管理模式的先河。
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