管道自然氣超聲流量計在線測驗體系設(shè)計

超聲流量計具備丈量精度高、量程比大、能實現(xiàn)雙向流量計量等特色。普遍的利用于高壓、大口徑、高精度的天然氣流量計。目前，常用的超聲流量計在線檢驗方法是尺度流量計法，但在天然氣計量站安裝標(biāo)準(zhǔn)流量計操作比較繁瑣，且須要人親手安裝拆卸標(biāo)準(zhǔn)裝置，存在著一些保險問題，另外，個別天然氣計量站都在離市區(qū)較遠(yuǎn)的處所，把的標(biāo)準(zhǔn)裝置送到檢驗地既不方便，也會帶來高額的運輸用度。因為上述問題的存在，使得各個國度都把眼光投向了比較便利快捷聲速比較在線檢驗法。目前，海內(nèi)天然氣流量站的科研技巧職員率先發(fā)展研討實驗，他們對選取了3個廠家4臺不同型號口徑的超聲流量計進(jìn)行聲速比較法測試。在國外，艾默生過程把持已開始嘗試對其供給的丹尼爾超聲流量計產(chǎn)品采取此方法進(jìn)行檢驗并獲得了初步的結(jié)果。
中國計量學(xué)院對基于聲速比較的在線檢驗辦法進(jìn)行了研討，并設(shè)計了基于聲速比較法的超聲流量計在線檢驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)能與流量計算機(jī)通信，存在同步采集存儲天然氣壓力、溫度、組分等參數(shù)的功效。并同步記載超聲流量計數(shù)據(jù)、依據(jù)aga10號講演計算聲速，聯(lián)合數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，對流量計進(jìn)行檢驗，終極打印檢驗結(jié)果。供給了人道化的人機(jī)界面，便于計量檢定職員的操作。
1 聲速比較檢驗法原理
目前，聲速比較法的實踐根據(jù)比擬成熟，《aga8天然氣和睦體碳?xì)浠�合物壓縮因子》提出了aga892dc計算方式，此方式使用的方程式基于這樣的概念：管輸天然氣的容量性質(zhì)可由組成來表征和計算。天然氣組分、壓力和溫度用作計算辦法的輸入數(shù)據(jù)。用此方程可計算出管道天然氣的壓縮因子。計算出緊縮因子之后通過《aga10天然氣和其它氣體碳?xì)浠�合物的聲速》或《iso207651天然氣熱力學(xué)性質(zhì)的計算》提出的天然氣聲速計算方程，便可準(zhǔn)確確計算出超聲波在天然氣中傳布的速度，并參照超聲流量計檢定規(guī)程，首先對流量計狀態(tài)進(jìn)行檢驗，確認(rèn)無誤后，用此實踐聲速與超聲流量計實測得的聲速進(jìn)行對照，實現(xiàn)檢驗。
2 聲速計算模型
2.1計算壓縮因子
壓縮因子的計算方程如下所示
式中z為緊縮因子；b為第二維利系數(shù)，m3kmol-1；ρm為天然氣摩爾密度，kmolm-3；ρr為天然氣比較密度；bn，cn，kn為常數(shù)；c*n為溫度、組分相干函數(shù)。
2.2 計算聲速
在計算壓縮因子后，用式（2）計算聲速
式中c為聲速，ms-1；cp為自然氣實際狀態(tài)下的定壓比熱容，kjkg-1k-1；cv為天然氣實際狀況下的定容比熱容，kjkg-1k-1；r為氣體常數(shù)，mjkmol-1k-1；t為管道內(nèi)溫度，k；mr為自然氣的摩爾品質(zhì)，kgkmol-1。
3 在線檢修體系設(shè)計
研制的天然氣超聲流量計在線檢驗裝置的系統(tǒng)框圖如所示，系統(tǒng)重要由安裝檢驗分析軟件的防爆電腦和天然氣采樣器組成。
在線檢驗裝置系統(tǒng)框圖
系統(tǒng)工作進(jìn)程如下：天然采樣器裝置在被檢超聲流量計鄰近采樣口上，對天然氣進(jìn)行多時光點的采樣，并在采樣瓶上做好標(biāo)志，采樣結(jié)束后，通過色譜儀對采樣的氣體進(jìn)行組分剖析，組分分析成果記載到流量計算機(jī)中。檢驗裝置通過以太網(wǎng)與流量計算機(jī)銜接（通訊協(xié)定是modus_tcp），同步讀取流量盤算機(jī)中管道天然氣的組分、壓力、溫度及超聲流量報警記載、信號增益、信噪比等參數(shù)信息并存儲到數(shù)據(jù)庫中。聯(lián)合采集到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，通過檢修剖析軟件得出檢驗成果，最后打印檢驗報表。
3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計
在線檢驗系統(tǒng)硬件重要由裝有檢測軟件的防暴電腦與挪動活塞式天然氣采樣裝置組成。檢驗系統(tǒng)硬件構(gòu)建如所示，被檢驗流量計和色譜分析儀以及流量計算機(jī)通過串口通信，把各項數(shù)據(jù)傳入流量計算機(jī)中。溫度、壓力變送器與流量計算機(jī)數(shù)據(jù)采集口相連接。防暴電腦與流量計算機(jī)通過以太網(wǎng)銜接（通信協(xié)定是modus_tcp）讀取流量計算機(jī)中天然氣的溫度、壓力、組分以及流量計實測聲速、報警數(shù)據(jù)、信噪比、信號增益值等參數(shù)，并把這些數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。檢測軟件通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫，檢測流量流量計狀態(tài)以及計算聲速。挪動活塞式天然氣采樣裝置在實驗室使用工作模式下使用。用于采集天然氣樣品，并送往實驗室進(jìn)行組分分析。
在線和試驗室使用模式下測驗安裝硬件架構(gòu)
3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計
在線測驗安裝軟件體系由智能檢測軟件（包含聲速盤算對照軟件、流量計狀況檢測軟件）跟數(shù)據(jù)庫兩大局部組成，分為在線應(yīng)用跟試驗室應(yīng)用兩大工作模式。
在在線工作模式下，用戶輸入被檢流量計編號與檢驗日期，進(jìn)入檢驗界面對相應(yīng)流量計進(jìn)行檢驗。流。氣體超聲波流量計價格實惠,超大量程,您的優(yōu)質(zhì)選擇。量計算機(jī)使用相應(yīng)的組態(tài)軟件（如s600使用config600軟件）對流量計、色譜儀及溫度、壓力變送器傳入的數(shù)據(jù)（如，溫度、壓力、組分、實測聲速等）進(jìn)行組態(tài)并對其所在的存放重視新調(diào)配地址，檢驗系統(tǒng)與流量計算機(jī)通信，同步讀取流量計算機(jī)中天然氣的溫度、壓力、組分以及報警數(shù)。手持式超聲波流量計性能穩(wěn)定,工作壽命長,終身保修。據(jù)、信噪比、信號增益值等參數(shù)并存儲到數(shù)據(jù)庫。首先，流量計狀態(tài)檢測軟件會對流量計報警數(shù)據(jù)進(jìn)行檢討，確認(rèn)無本身引起過錯報警情形之后，調(diào)用數(shù)據(jù)庫中歷史檢驗數(shù)據(jù)，對讀取的超聲流量計每一聲道信號的增益值、接受信號的百分比、信噪比等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：如果較上一次檢驗數(shù)據(jù)偏差較大，會提示用戶應(yīng)送檢，假如偏差在解釋書公道規(guī)模內(nèi)則開端履行聲速對比采樣檢驗：用戶設(shè)置采樣時間、采樣頻率。開端采樣：檢驗系統(tǒng)對超聲流量計每一聲道的實測聲速進(jìn)行多時間點的采樣，主動記錄并貯存到數(shù)據(jù)庫中。同時聲速計算軟件讀取數(shù)據(jù)庫中記錄的天然氣的溫度、壓力、組分并作為軟件的輸入數(shù)據(jù)，該軟件嚴(yán)厲參照aga10中聲速計算方法，計算理論聲速。采樣停止后，通過記載的各時間點實測聲速計算采樣時間內(nèi)的均勻?qū)崪y聲速，結(jié)合理論聲速計算絕對誤差，假如相對誤差在仿單公道范疇之外提示用戶送檢。最后打印檢驗呈文。
實驗室使用工作模式主要針對檢測現(xiàn)場無奈提供色譜儀的情形。在這種情況下，裝置使用方法與在線工作模式基原形同，獨一不同的就是在計算理論聲速時，須要利天然氣采樣裝置對管道天然氣采樣，把樣品氣送入實驗室進(jìn)行組分分析，再把組分?jǐn)?shù)據(jù)手動輸入到檢測軟件中。
該系統(tǒng)使用sqlservice數(shù)據(jù)庫，用于存儲治理被檢超聲流量計的檢驗數(shù)據(jù)（每聲道實測聲速、信噪比、理論聲速等）。為了便利對被檢驗流量計狀態(tài)做直觀描寫。對各個檢驗數(shù)據(jù)樹立了趨勢圖。用戶可以輸入被檢流量計編號進(jìn)入數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)，查看相應(yīng)流量計當(dāng)前或歷史檢驗結(jié)果，并打印報表。整套系統(tǒng)的軟件部門使用c#平臺進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，軟件流程圖如所示。
軟件流程圖
4 實驗
4.1 實驗主要裝備
1）gc570型氣相色譜儀，不斷定度為4.6%；
2）wzpkb241gspt100型溫度變送器，精度為1.5級；
3）3051s2tg4a2e11a1ab4k5m5t1型壓力變送器，精度為0.5級。
4.2 實驗結(jié)果
聲速對比結(jié)果，如表1。
表1 聲速比較結(jié)果
注：采樣總時間100s；采樣時間距離20s
從實驗結(jié)果看出：該流量計狀態(tài)畸形，實測聲速與理論聲速的最大絕對誤差為0.03%，小于0.5%（該流量計仿單劃定值），闡明被檢流量計工作畸形。
5 停止語
該在線檢驗系統(tǒng)已經(jīng)投入使用近1個月時光，工作穩(wěn)固牢靠，能夠?qū)μ烊粴夤艿莱�聲流量計進(jìn)行疾速檢驗。經(jīng)實驗，該系統(tǒng)對與流量計算機(jī)通訊穩(wěn)固、各參數(shù)讀取準(zhǔn)確，理論聲速計。便攜式超聲波流量計適用于液體計量檢測領(lǐng)域,對溫度,粘度,流速等變化快速的現(xiàn)場。算誤差小于0.2%，全部檢驗進(jìn)程不超過10min。經(jīng)由精益求精，能夠把各地域的超聲流量計接入物聯(lián)網(wǎng)，對每臺超聲流量計樹立獨破數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、檢驗，下降檢驗本錢。