摘要：本文以省級天然氣管網(wǎng)為例，針對超聲計(jì)量系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷平臺的功能需求和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)論述，并列舉了診斷及維護(hù)實(shí)例。通過遠(yuǎn)程診斷可視化專業(yè)平臺，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對超聲波流量計(jì)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(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)視及遠(yuǎn)程診斷，實(shí)現(xiàn)全管線計(jì)量設(shè)備的集中管理，提高了工作效率，確保計(jì)量系統(tǒng)的維護(hù)可預(yù)見性、維修可計(jì)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(jì)量管理的新模式。
1 引言
超聲波流量計(jì)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(dòng)部件、和智能診斷功能強(qiáng)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(jì)量的shou選流量計(jì)，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(jì)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(jì)、流量計(jì)算機(jī)、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(hù)及計(jì)量管理人員的素質(zhì)要求很高。山西天然氣管線長達(dá)上千公里，分輸計(jì)量站多達(dá)50個(gè)以上，站場專業(yè)維護(hù)及管理人員配備少，計(jì)量管理、設(shè)備維護(hù)和故障處理以生產(chǎn)運(yùn)行處的專業(yè)人員為主，維修響應(yīng)時(shí)間較長，現(xiàn)場維護(hù)成本較高。為此，可建立一套超聲波流量計(jì)遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)的集中計(jì)量管理平臺，以實(shí)現(xiàn)全線超聲計(jì)量設(shè)備的實(shí)時(shí)、在線的遠(yuǎn)程監(jiān)視、診斷和維護(hù)，#終實(shí)現(xiàn)計(jì)量系統(tǒng)的維護(hù)可預(yù)見性、維修可計(jì)劃性、輸差分析有依據(jù)。
2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及實(shí)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(jì)量系統(tǒng)，一般應(yīng)包括超聲波流量計(jì)、流量計(jì)算機(jī)、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(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，就需要獲得在超聲波流量計(jì)及計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定工況下的各個(gè)重要參數(shù)和報(bào)警信息，從而判斷計(jì)量系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以能及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量設(shè)備的隱患、故障并為后續(xù)維護(hù)及維修工作提供依據(jù)。因此，山西天然氣超聲波流量計(jì)遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)系統(tǒng)平臺，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以下功能：
2.1 計(jì)量系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控
通過診斷平臺，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測計(jì)量站場的所有設(shè)備狀態(tài)，直觀地顯示計(jì)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(jì)量回路按天或月對計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警信息進(jìn)行匯總，包括超聲波流量計(jì)、流量計(jì)算機(jī)、氣相色譜分析儀、溫度變送器及壓力變送器等計(jì)量分析設(shè)備，如圖1所示：
2.2 主要計(jì)量設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)診斷
2.2.1 超聲波流量計(jì)運(yùn)行狀態(tài)診斷
可以對超聲波流量計(jì)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(dòng)流等重要參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)診斷，自動(dòng)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(shí)報(bào)警。
2.2.2 流量計(jì)算機(jī)運(yùn)行狀態(tài)診斷
可以自動(dòng)記錄并監(jiān)控超聲波流量計(jì)、色譜分析儀與流量計(jì)算機(jī)的通訊狀態(tài)，記錄氣體流速、天然氣組分?jǐn)?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(shí)間[1]。記錄各數(shù)據(jù)的keypad輸入值和實(shí)際測量值，并自動(dòng)判斷實(shí)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(yùn)行狀態(tài)診斷
可以自動(dòng)記錄氣相色譜分析儀的運(yùn)行狀態(tài)、回路組分?jǐn)?shù)據(jù)，分析氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)，當(dāng)氣體組分出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出警告提示予以處理。
2.3 自動(dòng)進(jìn)行聲速核查
可以自動(dòng)在線采集每個(gè)計(jì)量回路的超聲波流量計(jì)、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(jìn)行實(shí)時(shí)的聲速理論計(jì)算，用于比較理論聲速和實(shí)測聲速之間的偏差。同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)按照J(rèn)JG1030<< 超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程>>的方法每天自動(dòng)對在用計(jì)量回路進(jìn)行聲速核查，并自動(dòng)生成聲速核查報(bào)告，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出警告。
2.4 故障報(bào)警
當(dāng)超聲計(jì)量系統(tǒng)中的任何計(jì)量分析設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，超聲波流量計(jì)診斷與維護(hù)系統(tǒng)都有相應(yīng)的分級報(bào)警，顯示報(bào)警的詳細(xì)信息，包括故障設(shè)備、發(fā)生故障時(shí)間、故障詳細(xì)描述和故障處理tuijian建議，并記錄報(bào)警發(fā)生、確認(rèn)及取消時(shí)間。
2.5 報(bào)表管理
診斷系統(tǒng)會(huì)生成所有與計(jì)量日常基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有關(guān)的各類診斷報(bào)告，并根據(jù)實(shí)際要求予以定制，可自動(dòng)或手動(dòng)生成Excel或PDF文件格式，并能方便存儲(chǔ)、查詢和生產(chǎn)管理用。
2.6 趨勢曲線
可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)計(jì)量設(shè)備的重要診斷信息均能生成實(shí)時(shí)趨勢曲線、歷史趨勢曲線，實(shí)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(shí)現(xiàn)用戶配置、用戶管理、事件記錄等系統(tǒng)功能。
3 遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)應(yīng)用實(shí)例
3.1 使用中檢驗(yàn)
guojia計(jì)量檢定規(guī)程JJG1030—2007《超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程》于2007年正式實(shí)施，該規(guī)程對以時(shí)間差法為原理的超聲波流量計(jì)進(jìn)行使用中檢驗(yàn)的檢驗(yàn)周期、檢驗(yàn)設(shè)備、檢驗(yàn)方法以及檢驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算方法都作了明確要求。JJG1030中規(guī)定，如果超聲波流量計(jì)每年進(jìn)行使用中檢驗(yàn)并符合要求，超聲波流量計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，還可以間接印證了全套計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性（包括壓力、溫度、氣體組分），是檢驗(yàn)超聲波流量計(jì)是否處于正常使用中的有效方式，已被證明可以作為計(jì)量管理中自診斷維護(hù)和計(jì)量設(shè)備管理的重要手段。
3.2 計(jì)量系統(tǒng)計(jì)劃性維護(hù)
通過遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)系統(tǒng)，直觀地了解每臺計(jì)量設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)、故障隱患情況來確定計(jì)量系統(tǒng)維護(hù)的設(shè)備范圍、時(shí)間，有的放矢，有針對性、計(jì)劃性地對重點(diǎn)站場完成預(yù)防性維護(hù)，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(jì)量誤差及損失。
3.3 計(jì)量遠(yuǎn)程培訓(xùn)
通過遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)系統(tǒng)，集中計(jì)量管理人員，可以讓站場儀表及計(jì)量維護(hù)人員，在調(diào)度中心直觀地了解、熟悉、親身體驗(yàn)超聲計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)備狀況、報(bào)警信息等，很大程度地解決了以前培訓(xùn)實(shí)際操作機(jī)會(huì)較少的問題。同時(shí)，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(jì)量事故[4]。
4 結(jié)束語
目前山西天然氣長輸管線長、計(jì)量場站多且分布面廣、計(jì)量設(shè)備量大、輸氣量大、計(jì)量專業(yè)維護(hù)工程師少，為了能及時(shí)掌握超聲波流量計(jì)運(yùn)行狀況、進(jìn)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(jì)量數(shù)據(jù)監(jiān)視、在線實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程診斷、聲速核查、流量核查、智能報(bào)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(hù)平臺是很有必要的。
作為一個(gè)先金的計(jì)量管理工具及手段，利用當(dāng)前先金流量計(jì)量儀表的智能化功能，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，確實(shí)能有效地實(shí)現(xiàn)對全管線計(jì)量設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷，極大地提高了計(jì)量管理的效率，節(jié)省計(jì)量管理的運(yùn)營成本，縮短設(shè)備故障處理的時(shí)間，開創(chuàng)了省級長輸管網(wǎng)貿(mào)易計(jì)量管理模式的先河。
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