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天然气用超声波流量计远程在线诊断及检测系统应用
发布日期:2018/11/9 10:00:27
用于天然气输送管网超声波流量计计量系统的在线诊断及检测。对天然气使用情况进行动态实时监测和共用输差监测。实时监测天然气计量系统的运行状况,并对故障和异常情况进行报警提示,保证了计量系统的正常、准确运行。远程在线声速核查和流量核查功能。每年在由国家检定机构确认的情况下,可将超声波流量计的送检周期从2年延长至6年。节约了大量的送检成本
一、引言
        为了保证计量系统、气相色谱分析系统的安全、高效、地运行,发挥流量计量系统的技术优势,及时发现设备和系统故障,本公司开发了《天然气用超声波流量计远程在线诊断及检测系统-CBM》。该系统用于在线监测天然气输送分配情况,实时监测和诊断计量系统、气相色谱分析系统的运行状况,并根据现场仪表运行状况推荐或自动采取相关处理措施、集中汇报运行状况。  
二、建立在线实时CBM系统的必要性
        计量系统的正常运行与否直接关系到贸易交接量值的准确性。人为地对计量系统进行定期的远程查看与核查是准确掌握计量系统运行状态的有效途径之一。但需要经过固定的核查周期才能发现问题。比如像一些的天然气输送管网、省级液化气输送管网这样的大管线,通常需要约1周才能完成全线的查看与核查。也就是说,发现故障的周期约为1周。而用建立在天然气管网控制中心的在线实时CBM系统进行检测,则在天然气管网控制中心能有效监控现场超声流量计量系统的运行状态、能量(液化气体)输送的分配情况,及时发现运行中存在的问题和随着运行时间的增加导致设备老化等潜在问题。
三、在线实时CBM系统简介
         通常,在天然气管网控制中心的天然气计量系统CBM中心,除了需要安装CUI,MON2000和Internet Explore等专用软件,由专业工程师定期对各站计量系统进行数据存储、分析和归类之外,也可安装在线的实时CBM系统,它可对对全线各站超声流量计量设备进行实时监测和分析,并在相关指标(如SOS、增益、流速剖面系数等)超出设定范围之后实时报警,提示监控中心的专家采取相关处理措施。
图一为该系统的监测界面之一,通过该设备下的指示灯,可以直观地反映该设备目前的工作状态:离线(通讯中断或停用),在线且状态良好,存在故障(或某项指标超范围)。它还可直接启用CUI和MON软件对现场设备进行进一步的诊断。
        该系统还可在每次完成年度维护后,记录当前的各项指标(如SOS、增益、流速剖面系数等)数值,实时地将流量计运行的数值与之进行比较;它还记录所有系统的报警,以及它产生的时间,解除的时间等重要信息。
四、在线实时CBM系统技术规格
一)在线实时CBM系统的网络结构
        本在线实时CBM系统是高速传输诊断数据、诊断信息和运行状态的系统,构成本系统的基础是基于以太网络的高速远程诊断网络系统。图二是本系统中的数据传输基本的网络结构图。
二)在线实时CBM系统技术规格
1、网络数据设计传输速度:10Base/T
2、网络设计设备检测模式:各站子系统对现场设备轮循扫描,控制中心集中监测各站系统及设备
3、网络基本通讯模式:
1)在线CBM系统与流量计算机之间的通讯:TCP/MODBUS和TCP/IP
2)在线CBM系统与气相色谱分析仪之间的通讯:TCP/IP,嵌入MON2000plus!软件
3)在线CBM系统与超声流量计之间的通讯:TCP/IP,嵌入CUI Dulex软件
4、报表数据存储格式:Excel/PDF
5、历史曲线趋势图:单个设备重要诊断信息可分别生成历史曲线;
6、检测与显示界面:全线设备按站为单位集中显示运行状态,每站单独界面显示设备详细诊断数据和结果;
7、系统扩展:具备以站为单位的扩展功能,站内设备数量可选。
三)在线实时CBM系统的功能
        正常投运后,在线实时CBM系统主要负责对现场各分输站的超声流量计、流量计算机、温度变送器、压力变送器和气相色谱分析仪等设备进行远程管理和运行状态指示、诊断。其实现功能按分输站-设备进行管理:
1、分输站
1)设备运行报告
        按计量回路进行汇总,包括超声流量计、流量计算机、温度变送器、压力变送器的运行状态、报警信息汇总;
        气相色谱分析仪按站进行汇总,包括运行状态、报警信息汇总。
2)设备操作信息报告
按站记录CBM系统值班人员对该站设备的记录,包括操作人员代码、操作时间等。
2、超声流量计
1)运行状态诊断
        记录超声流量计五个基本诊断指标数据(包括:各声道流速、平均流速、各声道声速、平均声速、各声道信号质量、各声道增益和各声道信噪比,按每五分钟记录一次),分析上述各指标是否在有效范围内,若有超出范围的,则对该流量计进行报警。分析并记录流速剖面、对称性等指标,计算并记录理论声速,并根据平均流速、温度、压力和组分等运行参数的状况,比较理论声速与实测声速的差异(超出设定偏差要求进行报警提示),定期(每月)追踪一次上述各指标的变化是否在有效范围之内。
定期生成上述各指标的历史追踪曲线。
2)报警记录
         记录超声流量计的报警内容和发生的时间、操作员确认的时间以及报警取消的时间。
3、流量计算机
1)运行状态诊断
         记录超声流量计、色谱分析仪的通讯状态,记录气体流速、气组分数据、温度数值和压力数值的在用状态,当与各设备通讯故障时,发出红色警告等。
2)报警记录
        记录与流量计算机的通讯状态以及通讯故障或流量计算机停止运行的时间、操作员确认的时间以及流量计算机恢复的时间。
4、气相色谱分析仪
1)运行状态诊断
        记录气相色谱分析仪的运行状态、回路组分数据,分析气体组分数据,当气体组分出现异常时发出警告提示操作员。
 2)报警记录
        记录气相色谱分析仪的报警内容和发生的时间、操作员确认的时间以及报警取消的时间;记录气相色谱分析仪自标定的时间。
5、压力变送器
1)运行状态诊断
        记录压力变送器与流量计算机的通讯状态,当出现通讯中断时发出黄色警告提示操作员。
 2)报警记录
       记录压力变送器的通讯报警发生时间、操作员确认的时间以及报警取消的时间。
6、温度变送器
1)运行状态诊断
记录温度变送器与流量计算机的通讯状态,当出现通讯中断时发出黄色警告提示操作员。
2)报警记录
        记录温度变送器的通讯报警发生时间、操作员确认的时间以及报警取消的时间。
四)在线CBM系统的内嵌专用软件
1、MON2000 Plus
        本软件内嵌于在线CBM系统,当需要对气相色谱分析仪进行详细的诊断和调整时,采用本软件来进行。
本软件经设置可自动进行如下操作:
1) 根据设定自动存储色谱分析图谱;
2) 根据设定自动存储报警事件;
3) 根据设定自动存储事件记录;
4) 根据设定自动存储分析报告;
5) 根据设定自动存储平均数值;
6) 根据设定自动存储标定数据。
2、CUI Dulex软件
        本软件内嵌于在线CBM系统,用于对超声流量计进行详细的诊断和调整。本软件基于超声流量计专业人员间歇性地进行诊断,察看详细的诊断细节和存储维护报告,可以是在线CBM系统提出警告之后进行,或是按计划定期进行。
       利用CUI Dulex软件主要是分析超声流量计的高级指标,如:横向流、扰动,漩涡角等。
 
五、在线实时CBM系统页面分配
一)界面语言:中文
二)界面分布层级:
整个操作诊断的层级按三级考虑:
1、全线设备状态总览
按管线分布地图显示各站设备的运行诊断状态(由颜色和闪烁状态来表示)。
2、各站计量设备鸟瞰
        点击各站图标后进入站流程汇总图(主要显示计量系统),集中显示站内计量设备及诊断的状态(由颜色和闪烁状态来表示)。
        在本页界面左侧为主菜单的按钮,主菜单包括:CUI Dulex链接,Mon 2000 plus链接,Internet Explore链接,报表管理(包括报警记录报表和设备信息报表),用户管理,注册/退出注册。
正下方轮巡显示当前该站重点报警(设备故障)。
        设备的不同颜色代表温度、压力变送器、流量计和流量计算以及气相色谱分析仪的不同诊断结果状态,指示各设备状态和与流量计算机之间的数据传输状态。
3、计量回路信息汇总
点击计量回路图标,显示该计量回路的详细运行、诊断图形和数据,界面。
详细显示个诊断指标的状态、数值和诊断结果等内容。
六、在线实时CBM系统的实施
         在线实时CBM系统依托于硬件的CBM网络建设,它的实施在完成CBM诊断网络建立之后完成。在线实时CBM系统的实施建立在对单站的各项功能满足天然气的输送要求,并得到用户书面确认后完成实施;在线实时CBM系统的实施需要涉及对现场设备传输数据分配的考虑,要求对计量系统部分设备(例如流量计算机)进行通讯数据重新分配,涉及部分现场工作,因此此项目的实施与现场维护共同完成。
七、结束语
        天然气用超声波流量计远程在线诊断及检测系统,实现了天然气计量数据的远程、在线、实时采集,对天然气用超声流量计进行远程在线诊断和使用中检验。次实现了对天然气使用情况的动态实时监测。系统可实时监测天然气计量系统的运行状况,并对故障和异常情况进行报警提示,保证了计量系统的正常、准确运行。解决了远程在线声速核查和流量核查难题,每年在由国家检定机构确认的情况下,可将超声波流量计的送检周期从2年延长至6年。节约了大量的送检成本。