管道自然气超声流量计在线测验体系设计

超声流量计具备丈量精度高、量程比大、能实现双向流量计量等特色。普遍的利用于高压、大口径、高精度的天然气流量计。目前，常用的超声流量计在线检验方法是尺度流量计法，但在天然气计量站安装标准流量计操作比较繁琐，且须要人亲手安装拆卸标准装置，存在着一些保险问题，另外，个别天然气计量站都在离市区较远的处所，把的标准装置送到检验地既不方便，也会带来高额的运输用度。因为上述问题的存在，使得各个国度都把眼光投向了比较便利快捷声速比较在线检验法。目前，海内天然气流量站的科研技巧职员率先发展研讨实验，他们对选取了3个厂家4台不同型号口径的超声流量计进行声速比较法测试。在国外，艾默生过程把持已开始尝试对其供给的丹尼尔超声流量计产品采取此方法进行检验并获得了初步的结果。
中国计量学院对基于声速比较的在线检验办法进行了研讨，并设计了基于声速比较法的超声流量计在线检验系统，该系统能与流量计算机通信，存在同步采集存储天然气压力、温度、组分等参数的功效。并同步记载超声流量计数据、依据aga10号讲演计算声速，联合数据库数据进行智能分析，对流量计进行检验，终极打印检验结果。供给了人道化的人机界面，便于计量检定职员的操作。
1 声速比较检验法原理
目前，声速比较法的实践根据比拟成熟，《aga8天然气和睦体碳氢化合物压缩因子》提出了aga892dc计算方式，此方式使用的方程式基于这样的概念：管输天然气的容量性质可由组成来表征和计算。天然气组分、压力和温度用作计算办法的输入数据。用此方程可计算出管道天然气的压缩因子。计算出紧缩因子之后通过《aga10天然气和其它气体碳氢化合物的声速》或《iso207651天然气热力学性质的计算》提出的天然气声速计算方程，便可准确确计算出超声波在天然气中传布的速度，并参照超声流量计检定规程，首先对流量计状态进行检验，确认无误后，用此实践声速与超声流量计实测得的声速进行对照，实现检验。
2 声速计算模型
2.1计算压缩因子
压缩因子的计算方程如下所示
式中z为紧缩因子；b为第二维利系数，m3kmol-1；ρm为天然气摩尔密度，kmolm-3；ρr为天然气比较密度；bn，cn，kn为常数；c*n为温度、组分相干函数。
2.2 计算声速
在计算压缩因子后，用式（2）计算声速
式中c为声速，ms-1；cp为自然气实际状态下的定压比热容，kjkg-1k-1；cv为天然气实际状况下的定容比热容，kjkg-1k-1；r为气体常数，mjkmol-1k-1；t为管道内温度，k；mr为自然气的摩尔品质，kgkmol-1。
3 在线检修体系设计
研制的天然气超声流量计在线检验装置的系统框图如所示，系统重要由安装检验分析软件的防爆电脑和天然气采样器组成。
在线检验装置系统框图
系统工作进程如下：天然采样器装置在被检超声流量计邻近采样口上，对天然气进行多时光点的采样，并在采样瓶上做好标志，采样结束后，通过色谱仪对采样的气体进行组分剖析，组分分析成果记载到流量计算机中。检验装置通过以太网与流量计算机衔接（通讯协定是modus_tcp），同步读取流量盘算机中管道天然气的组分、压力、温度及超声流量报警记载、信号增益、信噪比等参数信息并存储到数据库中。联合采集到的数据与数据库中的历史数据，通过检修剖析软件得出检验成果，最后打印检验报表。
3.1 硬件系统设计
在线检验系统硬件重要由装有检测软件的防暴电脑与挪动活塞式天然气采样装置组成。检验系统硬件构建如所示，被检验流量计和色谱分析仪以及流量计算机通过串口通信，把各项数据传入流量计算机中。温度、压力变送器与流量计算机数据采集口相连接。防暴电脑与流量计算机通过以太网衔接（通信协定是modus_tcp）读取流量计算机中天然气的温度、压力、组分以及流量计实测声速、报警数据、信噪比、信号增益值等参数，并把这些数据存储到数据库中。检测软件通过调用数据库，检测流量流量计状态以及计算声速。挪动活塞式天然气采样装置在实验室使用工作模式下使用。用于采集天然气样品，并送往实验室进行组分分析。
在线和试验室使用模式下测验安装硬件架构
3.2 软件系统设计
在线测验安装软件体系由智能检测软件（包含声速盘算对照软件、流量计状况检测软件）跟数据库两大局部组成，分为在线应用跟试验室应用两大工作模式。
在在线工作模式下，用户输入被检流量计编号与检验日期，进入检验界面对相应流量计进行检验。流。气体超声波流量计价格实惠,超大量程,您的优质选择。量计算机使用相应的组态软件（如s600使用config600软件）对流量计、色谱仪及温度、压力变送器传入的数据（如，温度、压力、组分、实测声速等）进行组态并对其所在的存放重视新调配地址，检验系统与流量计算机通信，同步读取流量计算机中天然气的温度、压力、组分以及报警数。手持式超声波流量计性能稳定,工作寿命长,终身保修。据、信噪比、信号增益值等参数并存储到数据库。首先，流量计状态检测软件会对流量计报警数据进行检讨，确认无本身引起过错报警情形之后，调用数据库中历史检验数据，对读取的超声流量计每一声道信号的增益值、接受信号的百分比、信噪比等数据进行分析：如果较上一次检验数据偏差较大，会提示用户应送检，假如偏差在解释书公道规模内则开端履行声速对比采样检验：用户设置采样时间、采样频率。开端采样：检验系统对超声流量计每一声道的实测声速进行多时间点的采样，主动记录并贮存到数据库中。同时声速计算软件读取数据库中记录的天然气的温度、压力、组分并作为软件的输入数据，该软件严厉参照aga10中声速计算方法，计算理论声速。采样停止后，通过记载的各时间点实测声速计算采样时间内的均匀实测声速，结合理论声速计算绝对误差，假如相对误差在仿单公道范畴之外提示用户送检。最后打印检验呈文。
实验室使用工作模式主要针对检测现场无奈提供色谱仪的情形。在这种情况下，装置使用方法与在线工作模式基原形同，独一不同的就是在计算理论声速时，须要利天然气采样装置对管道天然气采样，把样品气送入实验室进行组分分析，再把组分数据手动输入到检测软件中。
该系统使用sqlservice数据库，用于存储治理被检超声流量计的检验数据（每声道实测声速、信噪比、理论声速等）。为了便利对被检验流量计状态做直观描写。对各个检验数据树立了趋势图。用户可以输入被检流量计编号进入数据库治理系统，查看相应流量计当前或历史检验结果，并打印报表。整套系统的软件部门使用c#平台进行开发设计，软件流程图如所示。
软件流程图
4 实验
4.1 实验主要装备
1）gc570型气相色谱仪，不断定度为4.6%；
2）wzpkb241gspt100型温度变送器，精度为1.5级；
3）3051s2tg4a2e11a1ab4k5m5t1型压力变送器，精度为0.5级。
4.2 实验结果
声速对比结果，如表1。
表1 声速比较结果
注：采样总时间100s；采样时间距离20s
从实验结果看出：该流量计状态畸形，实测声速与理论声速的最大绝对误差为0.03%，小于0.5%（该流量计仿单划定值），阐明被检流量计工作畸形。
5 停止语
该在线检验系统已经投入使用近1个月时光，工作稳固牢靠，能够对天然气管道超声流量计进行疾速检验。经实验，该系统对与流量计算机通讯稳固、各参数读取准确，理论声速计。便携式超声波流量计适用于液体计量检测领域,对温度,粘度,流速等变化快速的现场。算误差小于0.2%，全部检验进程不超过10min。经由精益求精，能够把各地域的超声流量计接入物联网，对每台超声流量计树立独破数据库，实现远程监控、检验，下降检验本钱。