流量计算机及其在西气东输工程中的应用

　　0　引言

　　天然气流量计量是天然气管道输送工程中最重要的测量环节。它是企业进行贸易交接、经济分析、降低运行成本的主要因素,直接影响企业的经济效益与用户利益。

　　气体流量仪表只能测量出气体在工况温度和压力下的气体体积。由于气体是可压缩流体,其体积值与温度和压力密切相关,又由于天然气是混合气体,所含成分会随着天然气田的不同而变化。因此只是测量出气体在工况下的体积是不够的,必须按1个统一的计算方法或贸易双方都接受的标准,将工况体积转换成基准条件下的标准体积。

　　流量计算机可以说是一台固化了计算软件的计算机,它通过输入卡板读取各类气体计量仪表的各种参数,然后根据不同的计算方法计算天然气压缩因子,对气体的体积进行实时的精确修正。目前常用的计算方法有S-GERG 88(对应于国标GB/T 17747-1999第三部分)和AGA-8(对应于国标GB/T 17747-1999第二部分)。流量计算机还应该能够将修正计算结果、工艺参数等数据储存在流量计算机内存中,通过输出卡板或通信卡以ModBUS等通信协议将数据传送或让其他系统或设备读取。同时为了运行维护的便利,流量计算机应该还具有自诊断功能,能通过错误报警等方式将工作状况反应出来,以便操作人员及时发现错误,尽可能地保证计量精度。

　　以下以Elster流量计算机为例,介绍流量计算机的具体功能及其在西气东输工程中的应用。

　　1　Elster流量计算机

　　Elster集团的Gas2netF1(以下简称F1)是用于天然气体积修正的流量计算机,可以用于一路或两路气流的体积修正,根据需要可以扩充为3路气流。

　　F1采用S-GERG 88、AGA-8或AGA-NX-19计算体积修正。气体组分数据既可作为参数设为固定值,也可以通过DSfG通信协议或Modbus通信协议从在线气相色谱分析仪或其它设备读取数值。

　　F1的输入输出通道是卡板式设计,可以根据工艺要求增加或者减少输入输出卡。

　　F1的软件采用功能模块式设计,常用的功能模块包括修正模块(correction)、监测模块(monitoring)、数据记录模块(data logging)和系统模块(system)等。

　　1.1　输入输出卡板及其他接口

　　F1可以根据工艺要求进行输入输出卡板配置,若日后工艺要求有变动, F1可相应增减卡板。例如若F1无需信号输出,则可不安装输出卡;若F1无需与其它设计通信,则可不安装通信卡;若原先不进行通信的F1需要与其他设备通信,则增加通信卡。

　　F1常用的输入卡是1块防爆的多功能输入卡EXMFE4。该卡用于连接气体测量仪表、压力变送器和温度变送器的信号,本质安全型或隔爆型压力和温度传感器都可以使用。可接受2个[EEx ib]IIC的脉冲输入,既可接收高频信号HF,也可接收低频信号LF;1个接受四线制Pt100温度信号的通道;1个4~20mA电流信号输入通道,该通道也可连接多达4台使用HART协议的变送器(multi2drop方式)。在两路气流的情况下,只需再加1块EXMFE4卡用于第2路气流即可。