摘　要：介绍天然气计量设备在线监测系统的整体设计，对流量计算机组态、数据库设计、分析软件设计进行了探讨。

关键词：天然气计量设备  超声波流量计  气相色谱分析仪  在线监测

Online Monitoring System of Natural Gas Metering Equipment

Abstract：The whole design of online monitoring system of natural gas metering equipment is introduced．The configuration of flow computer，database design and analysis software design are discussed．

Keywords：natural gas metering equipment；ultrasonic flow meter；gas chromatograph；online nlonitoring

1　概述

随着西气东输一线投入运营，国内天然气行业进入了快速发展时期。随着陕京线、川气东送、西气东输二线等的建成，沿海地区又兴建了大批LNG接收站(如广东大鹏湾、福建莆田、上海、大连、镇江、浙江等)，省级燃气管网也大规模投入运营。一些天然气流量的计量设备采用超声波流量计^[1-2]，并配置气相色谱分析仪。气相色谱分析仪不仅为流量修正提供计算参数，分析结果还用于计算天然气热值。本文将超声波流量计、气相色谱分析仪统称为计量设备。

对于浙江省天然气管网，目前建成并投入运行的湖杭甬、杭嘉等高压天然气管道逾560km，使用各类流量计近百台，其中超声波流量计80余台，使用气相色谱分析仪l0台。在十二五期间，还将计划分期实施甬台温、金丽温等多条输气干线、支线，形成逾l300km的省级输气环状管网。届时，使用的超声波流量计将达数百台，并将有数十台气相色谱分析仪投入运营。

由于计量设备数量多，管道距离长，若按传统的计量设备维护工作方式，设备维护人员必须到达现场对计量设备进行诊断维护，不仅工作量大，而且很难保证维护的及时性，易造成计量结果与实际的偏差，引发贸易纠纷。

实施对计量设备状态参数的在线监测，不仅可提高计量设备的管理效率，而且可最大限度地减少因计量设备异常引发的贸易纠纷，保障企业经济利益^[3]。本文对天然气计量设备在线监测系统进行探讨。

2　在线监测系统整体设计

在线监测系统采用3层架构，分为：现场层、控制中心层、用户层。现场层：厂站安装超声波流量计、气相色谱分析仪，并配置一台流量计算机专用交换机，该交换机与厂站流量计算机连接。现场层通过专用光缆，在SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)光同步传输网络上建立一个单独的通道，以l0Mb／s网络带宽连接至控制中心层。控制中心层：设置服务器，接收来自各厂站流量计算机上传的数据。在服务器上设置ACL(Access Control List，访问控制列表)控制策略，以允许特定IP地址计算机对数据进行访问。

3　关键技术

3.1　流量计算机组态

一般的流量汁算机组态只是读取超声波流鼍计的计量结果及气相色谱分析仪的分析结果，并负责将数据上传至控制中心。为了实现对超声波流量计、气相色谱分析仪状态参数的实时监测，需要对流量计算机进行重新组态，以读取更多的数据。

需要添加的超声波流量计状态参数有：各声道的声速(SOS)、各声道的流速(Floe Velocity)、各声道的增益(Average Gain)、各声道的增益上限(Gain Limit)、各声道的信噪比(SNRs)、各声道的报警状态(Alarms)。需要添加的气相色谱分析仪状态参数有：各组分对应的响应系数(Rf)、不确定总量(Total unormalize)、色谱报警信息(Alarms)。

3.2　数据库设计

数据库是整个在线监测系统的核心，采用wonderware INSQL数据库，通过部署在服务器上的DA Server，采用MODBUS／TCP协议实时采集流量计算机中关于超声波流量计、气相色谱分析仪的相关数据，Wonderware INSQL数据库将采集的数据打上时间、质量标签后进行储存，供分析软件读取使用。Wonderware INSQL数据库的数据存取实时化程度比较高，在硬件满足要求的前提下，数据持续储存和检索速度超过20000条／s，充分满足监控人员对在线监测系统的要求。

3.3　分析软件设计

分析软件可根据需要，从Wonderware INSQL数据库的实时数据库、历史数据库中读取相关数据，以图形化的方式显示出超声波流量计、气相色谱分析仪的状态参数。主要功能模块有：计量设备管理、计量结果及当前状态参数、计量结果及状态参数变化趋势、计量结果及状态参数比对、流量计在线检测等模块。下面我们主要分析各功能模块中计量设备状态参数的管理内容。

①计量设备管理模块

计量设备管理模块主要实现新增计量设备的添加以及计量设备信息的编辑功能，计量没备信息主要包括计量设备所在管线、厂站、生产厂家、规格型号、生产日期、投入使用日期、检定日期等。还实现了计量设备检修维护管理功能，将计量设备异常、日常检修维护纳入管理，以及按管线、厂站、生产厂家、规格型号、工作状态(正常、异常)分类查询检定情况等信息。

②计量结果及当前状态参数模块

计量结果及当前状态参数模块主要显示计量设备的当前状态参数。状态参数可根据要求分别以柱状图、数字或两者结合的形式显示，监控人员可以直观地观测计量设备当前运行状态是否正常。当状态参数出现异常时，相应的图形(或数字)以红色显示(正常时以绿色显示)，以提醒监控人员注意。超声波流量计当前状态参数显示界面见图l。

③计量结果及状态参数变化趋势模块

一般而言，监控人员很难发现短时间内出现的异常状态参数。利用该功能模块，监控人员可查看一段时间内计量设备的状态参数，可以捕捉到状态参数短时间的变化，还能对之前的状态参数进行追溯。

④计量结果及状态参数比对模块

计量结果及状态参数比对模块可实现同一计量设备不同运行时段、不同计量设备相同运行时段的状态参数比对，以分析计量设备可能存在的异常。对于同一计量设备不同运行时段的状态参数比对，应尽量选取运行工况较为类似的运行时段。对于不同计量设备相同运行时段的状态参数比对，一般选取一条计量回路的计量设备。

⑤流量计在线检测模块

在线监测系统根据JJG l030—2007《超声波流量计》中有关以声速比较为基础的在线检测相关要求，内置了AGAl0声速计算模块，可一键完成对超声波流量计的在线检测。超声波流量计在线检测界面见图2。

4　结语

建设计量设备在线监测系统在高效管理计量设备，最大限度地保证天然气计量的准确性，减少贸易纠纷，保障企业经济利益等方面将发挥重要的作用。

参考文献：

[1]冯宝庭，唐所臣．天然气超声波流量计的应用[J]．煤气与热力，2006，26(1)：8-10．

[2]郝长富，韩洁．超声波流量计在天然气贸易结算的应用[J]．煤气与热力，2010，30(8)：A31-A33．

[3]姬建成，赵明．城市天然气门站流量计量系统设计[J].煤气与热力，2007，27(9)：5-8.

本文作者：徐阶  陈广仁  钱济人

作者单位：浙江浙能天然气运行有限公司