天然气计算机流量测量系统

34石油规划设计第仞卷第3期繳油气田及管道自控技术专辑爨天然气计算机流量测量系统李勇*杨声将中国石油西南油气田公司李勇等.天然气计算机流量测量系统.石油规划设计,2006,17(3):34~36摘要在孔板节流式测量天然气流量时,在不同工作状况下,同精度、同量程的仪表测量的流量有不同的结果,提出了使用同一套流量测量裝置时用同精度、不同量程的仪表录取状态参数的方法,由计算机或远程终端单元(RTU)或可编程逻辑控制器(PLC)采集数据,并自动选择最佳测量值参与流量计算,并提出了实现程序的逻辑图。关键词流量测量不确定度仪表量程远程终端单元逻辑图计算方法分析在天然气压差节流式流量测量方法中,节流器具一般用孔板流量计;状态参数测量用电动压差、Q=AsxC×EXd2× FGXEXF×F7 XNPXH(1)静压、温度变送器来录取;利用计算机或远程终端单元(RTU或可编程逻辑控制器(PLC处理速度式中:Q-—标准状态下的天然气流量,m/s;快的特点计算流量;利用其存储量大的特点,存储As一一秒流量系数,视采用的计量单位而实时参数、流量值和其他参数。流量测量一般是用定,A=3.1795×10套测量仪表。理论推导表明,实际工况参数值越E一一渐进速度系数;d-一孔板开孔直径;接近流量测量仪表的量程,状态参数测量值的不确定度对流量测量不确定度的影响就越小。根据因仪C一一流出系数,表量程不同,压力变送器、压差变送器和温度变送FG-一相对密度系数器3种仪表测量值的不确定度对天然气流量测量ε一可膨胀性系数;不确定度影响的理论分析,采用低、中、高不同量F超压缩因子程的仪表测量状态参数值,提高天然气流量测量的准确度。探讨了计算机或远程终端单元(RTU)或片一一流动温度系数,=V235+可编程逻辑控制器(PLC)自动选择最佳状态参数t—一天然气流过节流装置时实测气流温值,参与流量计算和自动启闭流量测量支路的逻辑P一一孔板上游侧取压孔气流绝对静压,过程。MPaH一一气流流经孔板时产生的压差,Pa流量测量不确定度理论分析为了讨论方便,式中的A、C、E、F、F、天然气流量测量按石油天然气行业标准《用标、d引起的不确定度不在本文所讨论的范围之列,准孔板流量计测量天然气流量》SYT61432004我们把它们合并成一项为K0,公式(1)成为计算,天然气流量测量计算实用公式为勇,男,1963年生,高级工程师。1984年毕业于西南石油学院采油工程专业,发表论文中国煤化工作,现在西南油气田分公司开发部工作。通信地址:四川省成都华市府青路一段3号,610051CNMHG繳油气田及管道自控技术专辑爨石油规划设计2006年5月35ON=Kox/ph孔板节流测量是通过测量天然气流过节流装置时产(2)生的压差来测量天然气流量。由于生产实际中的天然气流量不断变化,反映流量变化的节流压差也在式中:7=27315+t不断变化,所以测量压差的仪表量程也应随生产实设测量仪表的实际工作状况是压力、压差、温际情況而调整。由于部分单套计量装置和单套测量仪表系统的仪表量程无法进行实时转换或调整,因度分别为Px、Hx、Tx,各状态参数的测量误差此应把差压测量仪表尽量按其生产实际改为多台不分别为δP、δH、δT,根据偏微分理论各状态参数同量程仪表同时实时录取参数。由计算机或远程终误差引起的流量误差依次分别为:端单元(RTU)或可编程逻辑控制器(PLC)自动选择多台测量仪表中的最佳测量状态参数值参与天然XSP(3)气流量计算,从而在一定程度内减少因仪表量程与生产实际状态参数值相差太大而引起的天然气流量P测量不确定度。同时,在流量测量的其他状态参数SON=XBoxH(4)值如压力、温度变化较大时,也应如此。2HX天然气流量测量的改进2TTXKOx PHXT现以天然气流量测量中压差仪表为例进行介绍,天然气流量测量仪表工艺示意见图1(仅画整理公式(3)、(4)、(5)式可得到:条流量测量支路)。6Qy_1、6(6)SON 1. 8F高F(x)<8Q,ST(8)我们把3个不相关状态参数的不确定度引起的H1、H2、H3分别为10kPa、40kPa、100kPa流量不确定度按复合不确定度理论合成,则天然气不同量程的压差变送器:P为静压变送器T为温度变送器;f(x)为天然气流量计算模流量测量中因3个状态参数(压力、压差、温度)块;Q为瞬时流量而引起的流量不确定度按下式计算图1天然气流量测量仪表工艺示意(9)为了实时采集现场状态参数,现场变送器都处Px于上电状态,计算机或远程终端单元(RTU)或可编各测量仪表的最大允许误差由仪表的准确度等程逻辑控制器(PLC)根据现场采集来的参数值与允级和仪表的最大量程确定,是由仪表的特性决定而许准确度所要求的极限值相比较,自动选择符合要无法改变的,即仪表一旦确定则P、H、87就是求的测量参数值参与天然气流量计算。有很多用户个定值。只有当状态参数f、Hx、Tx的值尽用气量大小不稳定且变化量较大,为了保证天然气可能大但又不超过各自测量仪表的最大量程时,其流量测量准确度和用户生产需要,设计大、小两套测量值的相对误差δTδPδH2才尽可能的小或多套流量测量装置,因而要自动启闭流量测量支路所引起的天然气流量测量不确定度才尽可能小。通常仪表的准确度等级ξ加上“%”后,数值上由上述推导可知,所测状态参数的仪表量程与等于基本不确定度。所以可以根据仪表的量程、仪实际状态参数值相差越大,则所测状态参数的不确表的准确度等中国煤化工直是否满足测定度对流量测量不确定度的影响越大。天然气流量量准确度的要件HCNMHG级都为0.05,36石油规划设计第仞卷第3期繳油气田及管道自控技术专辑爨要求测量状态参数的准确度为0.2%则HL1、H2、H3仪表所能测量的最小压差值分别为2.5kPa、10kPa、25kPa。计算机或远程终端单元(RTU)或可读编程逻辑控制器(PLC首先读取H1仪表的测量值,否<10kPa如实际状态参数值小于表HL1要求准确定度所能测量的下限值2.5kPa,就调用关闭本计量支路程序;<2.sn读HL2的值如实际状态参数值小于表H1的量程10kPa并大于调用关闭本或等于表H1所要求准确定度能测量的下限值2.5计量支路程序kPa,则参与流量计算;如实际状态参数值等于或大读H3的值H返回到St于表H1的量程10kPa,就读取H2仪表的测量值<100Pa?如实际状态参数值小于表H2的量程40kPa并大于表H2所要求准确定度能测量的下限值10kPa,则月用流量调用开启下计算程序计量支路程序参与流量计算;如实际状态参数值等于或大于表H2的最大量程40kPa,就读取H3仪表的测量值返回到stat「返回到 Start如实际状态参数值小于表HL3的量程100kPa并大图2程序逻辑示意于表H3所要求准确定度能测量的下限值25kPa,则参与流量计算;如实际状态参数值等于或大于表此,在这种情况下,设计大、小两套或多套流量测H3的最大量程100kPa,就调用开启下一计量支路量装置,而且每套测量装置的测量仪表用低、中程序。该实例程序逻辑示意见图2。高不同量程的仪表测量状态参数值由计算机或远程在石油天然气节流式流量自动化测量中,经常终端单元(RTU或可编程逻辑控制器(PLC)自动是流量变化范围较大,现有的单套流量测量攴路无选择最佳状态参数值参与流量积算以提高夭然气流法满足流量测量精度要求。如果测量状态参数的仪量测量的准确度。表也是单套而且其量程又不能根据生产实际情况进收稿日期:2005-12-14行即时修正,其流量测量精度就会进一步降低。因编辑:马三佳上接第3页)3)对国内已建的系统进行应用分析如果所选择设计的测控系统功能完全得到应用,并自动化工作者,尤其是自动化设计人员,应特且取得了很好的生产效果和经济效益,才能说眀所别注重现场学习。计箅机控制系统、DS、 SCADA系选择的系统设计和应用水平高。统在国内的油气田生产、长输管道中已经应用了205对自动化工作者几点希望多年,只有经过现场应用的实际检验,通过现场学(1)紧跟自动化技术的发展动向习、对比分析、针对性研究,才能提高自动化设计由于自动化是发展很快的高新科学技术,自动水平。化工作者应不断更新专业知识,及时跟踪新理念(4)培养自动化工作者研究创新能力新技术、新型仪表、新的控制系统。对于自动化工研究开发是自动化技术发展的灵魂,一切有志作者不能只停留在系统接线、组件插卡选择上,要于自动化技术事业的工作者,都应该具有自己的研掌握系统硬件、软件的内部结构,学会组态编程,能究能力和创新能力。自动化技术是高新技术,也是够掌握几种编程语言,具有软硬件维护技能。门发展中的技术,具有容易研究开发和拓展创新(2)掌握工艺技术制定正确的控制方案的条件。油气生产,特别是低成本自动化为创新提对于从事油气生产自动化过程控制的自动化工供了最好的机遇,只要应用专业知识,结合生产的作者,必须认识自己的控制对象,熟悉生产工艺技实际,解决生产问题,就能取得创新成果。术,熟练掌握油气生产的工艺技术特点,才能正确确定控制环节和工艺参数及控制方式,使生产控制收稿日期:2005-12-14达到最佳效果。编辑:郭洁敏中国煤化工CNMHG