天然气流量计量综合管理系统的开发与应用

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1、天然气流量计量综合管理系统的开发与应用第1章绪论1.1本课题研究的背景和意义天然气流量计量精度高低已经成为影响一个国家天然气工业发展的至关重要的因素之一，也是在天然气的推广和普及中急需解决的一个重要问题。自上个世界九十年代以来，伴随着改革开放和市场经济的不断推广和深入，国内对于石油天然气能源的需求日益增长，由此带动的天然气工业也得到了前所未有的迅猛发展。伴随着行业的飞速发展，在各天然气企业内部的管理方式也在悄然发生着变化。以往天然气生产和输送部门之间的那种低效的管理与调度关系正在逐渐被追求利益最大化的市场供求关

2、系所取代。正是由于这些变化，如何高效的运营和管理油气部成为各天然气企业继续解决的问题。本课题研究通过与辽河油田油气部的合作，拟为其设计一套通用的天然气计量站流量监测和管理系统。目前辽河油田的大部分天然气计量站点仍采用双波纹管法进行测量，其较低的计量精度成为其致命的缺点。并且各分散的计量站点并没有统一的调度和管理模式，造成人工协调统计和运营成本一直居高不下，并且随着业务量的增大而增大。为了解决以上问题，本流量监测综合管理系统将在孔板流量计量法的基础上，采用全补偿流量计量法进行修正，使其达到一个较高精度。此外，利用

3、计算机网络的优势，基于SCADA架构，开发一套完善的天然气计量综合管理系统，用以提高管理效率，降低管理和运营成本。.1.2天然气流量计量技术介绍介绍我国的天然气流量计量技术相对于国外来说起步较晚,直到1983年发布了国内天然气流量计量的第一个行业标准SYL04-83天然气流量的标准孔板计量方法,1996年进行修订时改为SY/T6143发布,为天然气流量计量提供了软件保证。随着天然气的大量开采以及广泛应用,天然气的计量技术也有了较大发展。就大流量而言，目前，国内外在天然气流量计量方面所采用的方法主要包括孔板流量计

4、量法、涡街流量计量法、涡轮流量计量法、热式质量流量计量法和超声流量计量法五种。其中，孔板流量计量法又凭借其结构简单、技术成熟、有较好精准度、性能可靠、价格低廉等诸多优势，在世界各国的天然气流量计量解决方案中占据了较大的比重并得到广泛应用。孔板流量计量法是一种应用及其广泛的天然气流量计量法。其计量原理是依靠能量守恒定律和流体连续性方程得出的。孔板流量计量需要在管道中安置节流装置，该节流装置为一孔板，孔板处局部收缩是的流速增加，静压降低，从而在孔板前后形成压力差。一般而言，对于某一具体型号具体尺寸的孔板节流装置而言

5、，流速越大，压力差越大；流速越小，压力差越小；流速为零，压力差也为零。故而此种测量方法也成为差压阀。孔板测量的原理如图1.1所示[5]。..第2章系统的分析和设计2.1辽河油田的网络结构介绍天然气计量站点的选址一般都选在临近油井口的地点，因此分布十分分散，无法集中。同时，天然气是一种重要的经济能源，公司每天都要通过打印报表来核对账单。几年之前，辽河油田也采取同样的方式来核对账单，每天早上六点，每个站点都会打印一份昨日天然气流量报表，然后汇总到合算点，再对报表进行统计处理并完成当天的结算。此方法不但耗费大量的人力

6、物力，严重影响运营效率，并且时效性很低，同时，由于人工的介入，大大增加了人为犯错的可能性。随着计算机网络技术的不断发展和推广，利用网络技术可以很方便改变以前低效浪费的结算方式。目前，辽河油田所有计量站点均已架设光纤，接入局域网，因此可以充分利用网络通信，将各个计量站点的实时数据发送到中央服务器。中央服务器会进行数据接收、数据处理等操作并将数据存储起来，用于提供展示。甲乙双方管理员可以通过网络查询实时数据，历史数据，打印报表等。管理人员能够随时查看现场的实时工作状况，并做相应的调整。从而极大提高了工作效率，避免繁

7、琐的人工汇总统计结算工作。2.2系统总体设计思路SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系统，即监视控制与数据采集系统，是指以计算机技术为基础的自动化监控系统，它采用各种仪表、控制装置及电子计算机等自动化技术工具收集现场信息，并通过线缆或网络将现场信息传送到控制中心进行显示和报告[16-19]。常见的SCADA架构如图2.2所示SCADA系统的体系结构一般由三部分组成，硬件、软件和通信[20-22]。（1）硬件：硬件设备主要是一些传感器，数据采集器组成。完成数据采集

8、之后与服务端通信，由服务器进行数据分析、处理和保存等工作。（2）软件：SCADA系统通过软件来丰富系统的功能，实现自动化，类似数据分析、处理、存储、警报等功能。（3）通信：SCADA系统按通信方式分可分为三种通信方式：内部通信、I/O通信和外界通信。常见的通信有客户端与服务器之间的通信，硬件采集模块与服务器之间的通信等。通信相当于SCADA系统中网络神经，用于传输信息。本流量监测系统采