管道自然氣超聲流量計(jì)在線測驗(yàn)體系設(shè)計(jì)

超聲流量計(jì)具備丈量精度高、量程比大、能實(shí)現(xiàn)雙向流量計(jì)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(jì)。目前，常用的超聲流量計(jì)在線檢驗(yàn)方法是尺度流量計(jì)法，但在天然氣計(jì)量站安裝標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)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(xiǎn)問題，另外，個(gè)別天然氣計(jì)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(yàn)地既不方便，也會帶來高額的運(yùn)輸用度。因?yàn)樯鲜鰡栴}的存在，使得各個(gè)國度都把眼光投向了比較便利快捷聲速比較在線檢驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，他們對選取了3個(gè)廠家4臺不同型號口徑的超聲流量計(jì)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(jì)產(chǎn)品采取此方法進(jìn)行檢驗(yàn)并獲得了初步的結(jié)果。
中國計(jì)量學(xué)院對基于聲速比較的在線檢驗(yàn)辦法進(jìn)行了研討，并設(shè)計(jì)了基于聲速比較法的超聲流量計(jì)在線檢驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能與流量計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)、依據(jù)aga10號講演計(jì)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(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)，終極打印檢驗(yàn)結(jié)果。供給了人道化的人機(jī)界面，便于計(jì)量檢定職員的操作。
1 聲速比較檢驗(yàn)法原理
目前，聲速比較法的實(shí)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(jì)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(jì)算。天然氣組分、壓力和溫度用作計(jì)算辦法的輸入數(shù)據(jù)。用此方程可計(jì)算出管道天然氣的壓縮因子。計(jì)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(jì)算》提出的天然氣聲速計(jì)算方程，便可準(zhǔn)確確計(jì)算出超聲波在天然氣中傳布的速度，并參照超聲流量計(jì)檢定規(guī)程，首先對流量計(jì)狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)無誤后，用此實(shí)踐聲速與超聲流量計(jì)實(shí)測得的聲速進(jìn)行對照，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)。
2 聲速計(jì)算模型
2.1計(jì)算壓縮因子
壓縮因子的計(jì)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(jì)算聲速
在計(jì)算壓縮因子后，用式（2）計(jì)算聲速
式中c為聲速，ms-1；cp為自然氣實(shí)際狀態(tài)下的定壓比熱容，kjkg-1k-1；cv為天然氣實(shí)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(jì)
研制的天然氣超聲流量計(jì)在線檢驗(yàn)裝置的系統(tǒng)框圖如所示，系統(tǒng)重要由安裝檢驗(yàn)分析軟件的防爆電腦和天然氣采樣器組成。
在線檢驗(yàn)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(jì)鄰近采樣口上，對天然氣進(jìn)行多時(shí)光點(diǎn)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(jì)算機(jī)中。檢驗(yàn)裝置通過以太網(wǎng)與流量計(jì)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(bào)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(yàn)成果，最后打印檢驗(yàn)報(bào)表。
3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在線檢驗(yàn)系統(tǒng)硬件重要由裝有檢測軟件的防暴電腦與挪動(dòng)活塞式天然氣采樣裝置組成。檢驗(yàn)系統(tǒng)硬件構(gòu)建如所示，被檢驗(yàn)流量計(jì)和色譜分析儀以及流量計(jì)算機(jī)通過串口通信，把各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳入流量計(jì)算機(jī)中。溫度、壓力變送器與流量計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集口相連接。防暴電腦與流量計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)銜接（通信協(xié)定是modus_tcp）讀取流量計(jì)算機(jī)中天然氣的溫度、壓力、組分以及流量計(jì)實(shí)測聲速、報(bào)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(jì)狀態(tài)以及計(jì)算聲速。挪動(dòng)活塞式天然氣采樣裝置在實(shí)驗(yàn)室使用工作模式下使用。用于采集天然氣樣品，并送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行組分分析。
在線和試驗(yàn)室使用模式下測驗(yàn)安裝硬件架構(gòu)
3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在線測驗(yàn)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(jì)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(yàn)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(jì)編號與檢驗(yàn)日期，進(jìn)入檢驗(yàn)界面對相應(yīng)流量計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)。流。氣體超聲波流量計(jì)價(jià)格實(shí)惠,超大量程,您的優(yōu)質(zhì)選擇。量計(jì)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(jì)、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(shí)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(yàn)系統(tǒng)與流量計(jì)算機(jī)通信，同步讀取流量計(jì)算機(jī)中天然氣的溫度、壓力、組分以及報(bào)警數(shù)。手持式超聲波流量計(jì)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(jì)狀態(tài)檢測軟件會對流量計(jì)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行檢討，確認(rèn)無本身引起過錯(cuò)報(bào)警情形之后，調(diào)用數(shù)據(jù)庫中歷史檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，對讀取的超聲流量計(jì)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(yàn)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(yàn)：用戶設(shè)置采樣時(shí)間、采樣頻率。開端采樣：檢驗(yàn)系統(tǒng)對超聲流量計(jì)每一聲道的實(shí)測聲速進(jìn)行多時(shí)間點(diǎn)的采樣，主動(dòng)記錄并貯存到數(shù)據(jù)庫中。同時(shí)聲速計(jì)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(jì)算方法，計(jì)算理論聲速。采樣停止后，通過記載的各時(shí)間點(diǎn)實(shí)測聲速計(jì)算采樣時(shí)間內(nèi)的均勻?qū)崪y聲速，結(jié)合理論聲速計(jì)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(yàn)呈文。
實(shí)驗(yàn)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(dú)一不同的就是在計(jì)算理論聲速時(shí)，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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行組分分析，再把組分?jǐn)?shù)據(jù)手動(dòng)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(jì)的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)（每聲道實(shí)測聲速、信噪比、理論聲速等）。為了便利對被檢驗(yàn)流量計(jì)狀態(tài)做直觀描寫。對各個(gè)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)樹立了趨勢圖。用戶可以輸入被檢流量計(jì)編號進(jìn)入數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)，查看相應(yīng)流量計(jì)當(dāng)前或歷史檢驗(yàn)結(jié)果，并打印報(bào)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(jì)，軟件流程圖如所示。
軟件流程圖
4 實(shí)驗(yàn)
4.1 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)間100s；采樣時(shí)間距離20s
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出：該流量計(jì)狀態(tài)畸形，實(shí)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(jì)仿單劃定值），闡明被檢流量計(jì)工作畸形。
5 停止語
該在線檢驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)投入使用近1個(gè)月時(shí)光，工作穩(wěn)固牢靠，能夠?qū)μ烊粴夤艿莱�聲流量�?jì)進(jìn)行疾速檢驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)對與流量計(jì)算機(jī)通訊穩(wěn)固、各參數(shù)讀取準(zhǔn)確，理論聲速計(jì)。便攜式超聲波流量計(jì)適用于液體計(jì)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(yàn)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(jì)接入物聯(lián)網(wǎng)，對每臺超聲流量計(jì)樹立獨(dú)破數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、檢驗(yàn)，下降檢驗(yàn)本錢。