计量技术应知应会

天然气计量应知应会天然气计量应知应会廖德云廖德云二一四年十二月二一四年十二月提纲一、计量基础知识一、计量基础知识二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/172中原油田分公司天然气产销厂三、输差分析三、输差分析一、计量基础知识2024/5/173廖德云1.什么是计量管理计量：是指实现单位统一、量值准确可靠的活动。是以技术和法制手段保证量值准确可靠、单位统一的测量。天然气流量（101.325kPa，20，m/d），压力、温度等计量管理：是指计量部门对所有测量手段和方法，以及获得、表示和测量结果的条件进行的管理。计量管理的职能就是保证计量装置准确、可靠、客观、正确。一、计量基础知识2024/5/174廖德云2.计量管理的内容根据计量管理内容的定义，计量管理的内容应该包括：u进行测量的计量器具、计量系统、计量标准（方法）；u参与计量操作、检定、化验、管理的人员；u记录人员、设备各种状态、参数的静态资料；u表示计量结果的测量数据；u计量运行现行有效的制度和规范；u确保计量系统有效运行的考核机制和办法等等。一、计量基础知识2024/5/175廖德云2.计量管理的内容计量管理需要留下痕迹，建立众多的资料台帐，这些资料台帐又可大致分为：静态资料和动态资料。静态资料包括：计量人员、计量器具、计量标准等的一系列台帐，这些资料根据需要和参数的变化定期进行更新。动态资料包括：所有计量过程的实时变化的参数数据，这些数据需要实时或定时进行记录。一、计量基础知识2024/5/176廖德云2.计量管理的内容计量管理静态资料计量人员基础信息取证情况计量器具基础信息检定情况计量标准基础信息有效性信息动态资料计量数据计量参数一、计量基础知识2024/5/177廖德云静态资料来源测量管理体系油田相关要求计量文件标准计量人员台帐计量器具台帐资料统计报表一、计量基础知识2024/5/178廖德云计量器具管理流程检定确认更新台帐确认符合安装使用标识管理周期检定计划购置报废处置一、计量基础知识2024/5/179廖德云2.计量管理的内容计量管理静态资料计量人员计量器具计量标准动态资料计量数据压力、温度、流量等系统数据，输差、报表运行记录、故障信息计量参数过程参数，定期更新一、计量基础知识2024/5/1710廖德云动态资料投运前仪表选型参数设置安装调试投运检查运行中数据记录数据监视维护保养故障处理计量结果输差分析异常处理结果追溯一、计量基础知识2024/5/1711廖德云3.计量资料的综合管理计量网络监控系统计量数据实时监控站线输差动态分析计量资料规范录入计量参数随时监督周期检定及时准确数据动静结合参数同步更新结果相互印证综合计量管理系统故障异常复现追溯一、计量基础知识2024/5/1712廖德云4.天然气计量基础知识天然气流量天然气流量单位时间内流经管道横截面的天然气的数量。（体积、质量、单位时间内流经管道横截面的天然气的数量。（体积、质量、能量）能量）1 m1 m/d=24 m/d=24 m/h=86400 m/h=86400 m/s/s天然气体积流量天然气体积流量=管道横截面积管道横截面积*天然气流速天然气流速 Qv=AQv=AV V 近似近似计算计算:(:(表表压压 MPa)MPa)一、计量基础知识2024/5/1713廖德云4.天然气计量基础知识一、计量基础知识2024/5/1714廖德云4.天然气计量基础知识常用流量计类型常用流量计类型工作原理工作原理标准文件标准文件使用范围使用范围操作方法操作方法常见故障常见故障 差压式流量计标准孔板流量计ISA1932 标准喷嘴文丘里管、弯管流量计等速度式流量计旋进旋涡流量计涡轮流量计超声波流量计、电磁流量计容积式流量计腰轮流量计双转子流量计刮板流量计质量流量计热式流量计科式流量计一、计量基础知识2024/5/1715廖德云4.天然气计量基础知识常用流量计的一些常识常用流量计的一些常识比如孔板流量计：比如孔板流量计：管径管径D50mmD50mm，d12mmd12mm；法兰取压：；法兰取压：25.4mm25.4mm；雷诺数雷诺数的意义；的意义；D D Q Q；d d Q Q；Gr Gr Q Q ；T T Q Q；P P Q Q速度式流量计：密度只参与压缩因子计算速度式流量计：密度只参与压缩因子计算一般一般是是 Gr Gr Z Z Q Q；常见影响流量准确的因素；常见影响流量准确的因素；一、计量基础知识2024/5/1716廖德云4.天然气计量基础知识常用流量计的一些常识常用流量计的一些常识如孔板流量计：如孔板流量计：管径管径D50mmD50mm，d12mmd12mm；法兰取压：；法兰取压：25.4mm25.4mm；雷诺数雷诺数的意义；的意义；D D Q Q；d d Q Q；Gr Gr Q Q ；T T Q Q；P P Q Q速度式流量计：密度只参与压缩因子计算速度式流量计：密度只参与压缩因子计算一般一般是是 Gr Gr Z Z Q Q；常见影响流量准确的因素；常见影响流量准确的因素；一、计量基础知识2024/5/1717廖德云4.天然气计量基础知识常用流量计的一些常识常用流量计的一些常识涡轮流量计、腰轮流量计的操作注意事项；涡轮流量计、腰轮流量计的操作注意事项；超声波流量计的噪声影响，榆济线来气超声波故障。超声波流量计的噪声影响，榆济线来气超声波故障。提纲一、什么是计量管理一、什么是计量管理二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1718中原油田分公司天然气产销厂三、输差分析三、输差分析二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1719廖德云1.计量的信息化、自动化计量管理的静态资料需要大量的维护、查询工作；计量管理动态资料需要大量数据分析、统计和汇总；二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1720廖德云天天然然气气计量量准确性实时性可追溯性现场标准化仪表精密化管理精细化数据数字化采集自动化显示实时化数据网络化存储永久化查询便捷化计量的准确性是最根本的首要目标实时性和可追溯性是精细化管理的需要2.天然气计量的要求三、全面推行计量管理信息化2024/5/1721廖德云3.计量站控系统的改造第一代基于PC自动计量第二代基于PLC自动计量升级改造站场系统改造部分文企一号站开封配气站开封配气站东明增压站东明增压站濮城配气站濮城配气站濮企四号站濮企四号站文二联增压站文二联增压站文留工业配气站文留工业配气站文留脱水站文留脱水站柳屯配气站外销柳屯配气站外销特修配气站特修配气站 濮三联增压站濮三联增压站兰考配气站兰考配气站濮城四号站濮城四号站濮城三号站濮城三号站卫企卫企二二号站号站柳屯柳屯增压站增压站文三文三联增压站联增压站水电配气站水电配气站柳屯配气站进站柳屯配气站进站文留增压站文留增压站文企五号站文企五号站濮企三号站濮企三号站二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1722廖德云4.目前现场的主要仪表与输出信号计量量仪器器仪表表图片片输出信号出信号信号信号类型型图例例压力变送器420mA模拟信号工业热电阻5、10、11.5等模拟信号旋进旋涡流量计0V或12V脉冲信号Floboss103流量管理器RS485数字信号ABB多参数变送器HART复合信号二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1723廖德云4.目前现场的主要仪表与输出信号计量量仪器器仪表表图片片输出信号出信号信号信号类型型图例例压力变送器420mA模拟信号工业热电阻5、10、11.5等模拟信号旋进旋涡流量计0V或12V脉冲信号Floboss103流量管理器RS485数字信号ABB多参数变送器HART复合信号应该了解掌握各种仪表现场的接线知道故障处理方法二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1724廖德云5.常见的通讯方面的术语，概念串口：串口是计算机上一种非常通用的设备接口，大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信接口。通信协议（communicationsprotocol）是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。局域网中常用的通信协议主要包括TCP/IP、NETBEUI和IPX/SPX三种协议，每种协议都有其适用的应用环境。仪器仪表常见的通讯相关概念：串口，串行通信，RS-232，RS-485串行通信：是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。公头公头母头1 2 3 4 56 7 8 9二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1725廖德云5.常见的通讯方面的定义RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。用-3V-15V之间的任意电平表示逻辑“1”；用+3V+15V电平表示逻辑“0”，这里采用的是负逻辑。5.常见的通讯方面的术语，概念二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1726廖德云5.常见的通讯方面的定义RS-485采用差分信号负逻辑，-2V-6V表示“0”，+2V+6V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片。RS-485转RS-232模块PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离栅的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。RS-485卡5.常见的通讯方面的术语，概念二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1727廖德云5.常见的通讯方面的定义Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。在中国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。5.ModBUS协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。在ModBus系统中有2种传输模式可选择一种模式是ASCII（美国信息交换码），另一种模式是RTU（远程终端设备）。二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1728廖德云6.厂自动计量原理图二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1729廖德云5.常见的通讯方面的定义FloBoss103流量管理器7.厂常见仪表的通讯说明I/O扩展板485485通讯接口通讯接口外接电源供电外接电源供电热电阻接口热电阻接口支持ROC协议，厂家自带协议支持配置ModBUS协议二、自动计量的相关知识二、自动计量的相关知识2024/5/1730廖德云5.常见的通讯方面的定义旋进旋涡流量计7.厂常见仪表的通讯说明ABB多参数变送器压力变送器三、输差分析2024/5/1731廖德云黑盒子理论分节点分析节点细分为系统数据统计方法输差的相关性三、输差分析2024/5/1732廖德云站输差相关线输差总进总出分系统输差数据统计，站，计量点不足之处请批评指正！不足之处请批评指正！谢谢大家！谢谢大家！2024/5/1733中原油田分公司天然气产销厂模拟信号和仪表2024/5/1734廖德云压力变送器、温度变送器、旋进旋涡流量计都能输出模拟信号，只能代表一个参数，通常用4-20mA的电流作为信号载体。用电流信号是为了避免采用电压为载体时线路中的压降影响，为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？模拟信号如温度、压力、流量的其值的变化，是连续的；电学上的模拟信号主要是指幅度和相位都连续的电信号；模拟信号和仪表2024/5/1735廖德云1、30V电压30mA电流所引起的火花是可以点燃危险气体平均下限，为了保险起见，同时参照其它传统设定，所以将许多仪表定为24V供电，同时限定电流小于30mA，为了留有余地，信号上限定为20mA。2、为了区分没有信号，和信号为零，信号的起始值（信号零位值）不能为零（电气值）。3、两线制仪表在信号值为零时仍需要一定的能量供应，在24V供电条件下，4mA电流提供的能量，是保证仪表正常运行的最低能量供应。4、4-20mA电流作用在250欧姆电阻上正好符合标准信号的电压标准1-5V。几个条件经过整合，形成一套信号标准，包括：24V直流供电、250欧姆标准负载、1-5V或4-20mA标准信号。频率信号2024/5/1736廖德云脉冲定义为：在短时间内突变，随后又迅速返回其初始值的物理量。单位时间内的脉冲数就是频率；与电压、电流的模拟信号相比，脉冲信号便于远传且不会降低精度，而且没有零点漂移，便于和计算机联接，易进行累积显示，且抗干扰能力较强。脉冲输出的流量计，其输出的是与流量成正比关系的脉冲信号。旋进旋涡流量计、超声波流量计、涡轮流量计、腰轮流量计、涡街流量计等。数字信号2024/5/1737廖德云数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。数字信号是用两种物理状态来表示0和1的：抗干扰能力强、无噪声积累；便于加密处理；便于存储、处理和交换，各种通讯协议，数据封装Modbus，FF，PF，CAN；设备便于集成化、微型。Hart协议2024/5/1738廖德云HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1.2kbps。由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。计量标准天然气计量系统技术要求GB/T 186032001用气体超声流量计测量天然气流量GB/T 186042001封闭管道中气体流量的测量 涡轮流量计 GB/T 189402003用临界流文丘里喷嘴测量气体流量GB/T 211882007用气体涡轮流量计测量天然气流量GB/T 213912008用标准孔板流量计测量天然气流量GB/T 214462008用标准孔板流量计测量天然气流量SY/T 61432004用旋进旋涡流量计测量天然气流量SY/T 66582006用科里奥利质量流量计测量天然气流量 SY/T 66592006用旋转容积式气体流量计测量天然气流量SY/T 666020062024/5/1739廖德云