孔板流量计计算机系统测试与节能效果分析

冷溧（大庆油田技术监督中心）

大庆油田新时期的战略目标：“力争到‘十三五’末，将原油产量保持在4000×104t，天然气增产到120×108m3以上，油气总当量达到5000×104t，即‘4000×104t硬稳产，油气重上5000×104’”。这一战略目标的确定，确定了天然气作为油田重要的能源，同时作为商品的天然气的准确计量，也开始受到大庆油田上下广泛关注。

1 大庆油田天然气计量方式现状

天然气的计量在我国以体积计量为主,目前大庆油田天然气计量主要有三种方式：孔板流量计计量、涡轮流量计计量和超声流量计计量。其中孔板流量计结构简单，维修方便，性能稳定，已成为天然气计量的主要方式。据大庆油田天然气分公司统计，大庆油田的天然气计量80%左右是孔板差压式流量计计量。随着科技发展，现孔板流量计计量多引入孔板流量计计算机系统，对天然气的压力、温度以及差压进行自动采集，对天然气瞬时量和累计量进行自动计算。自动化程度的提高一方面有利于天然气的生产和传输过程的控制，另一方面则由于压力、温度、压差等信号在传输过程中产生了一定量的信号衰减，对测量或计量结果产生影响，影响天然气生产控制和天然气流量的统计。

2 孔板流量计计算机系统的基本原理

孔板流量计计算机系统因生产厂家众多，名称和外表各不相同，但原理相同：用温度变送器、压力变送器、压差变送器将现场的温度、压力、压差转化为输出统一的4～20mA的信号。其中，4mA值对应温度（压力、压差）的变化范围最小值，而20mA值对应温度（压力、压差）的变化范围最大值，成比例线性关系，从而可以将测量的电流值转化成对应的温度（压力、压差）值。孔板流量计计算机系统将采集到的压力、温度、压差和其他相关值引入相关计算从而得出天然气流量。

3 孔板流量计计算机系统的测试方法

天然气在计量过程中准确度非常重要，不仅瞬量计算要准确，而且累计量也必须准确。累计量计算准确的前提是瞬量计算必须准确。针对孔板流量计计算机系统的基本原理，采用相应的两种测试方法，即瞬时量测试和累积量测试。瞬时量测试就是将标准信号源连接到相对应的信号输入端子，选取零点、常用工作点、最大值三个试验点，给定标准信号，记录标准信号值和瞬时量显示值，根据标准信号值、仪表量程、工况修正等信息计算瞬时量的理论值。模拟信号每个测试点的误差按如下公式计算：

式中：

Esi——每个测试点的误差；

si——该测试点瞬时量显示值；

sbi——该测试点瞬时量的理论值；

smax——仪表量程上限对应的理论最大值。

在累积量测试时，将标准信号源连接到相对应

的信号输入端子，选取常用工况状态作为试验点，给定主测量量和温压补偿量的标准信号，记录T时间（T≥30min）累积值。针对标准信号值，通过应用Labview语言编写的标准软件进行数据处理。该软件根据GB/T 21466—2008《用标准孔板流量计测试天然气流量》、GB/T 17747.1—2011《天然气压缩因子的计算第1部分：导论和指南》、GB/T 17747.2—2011《天然气压缩因子的计算第2部分：用摩尔组成进行计算》等相关标准提供的参数计算方法对天然气流量进行精确计算。通常固定参数作为常数一次性写入并计算，不需修改，如需要在测量前也可进行修改，然后根据固定参数计算出导出参数。数据循环采集，测得数据带入标准公式计算出天然气流量的瞬时量和累积量。同时，根据累积量计算数学模型、温压补偿量等信息按照相关标准计算累积量的理论值。测试点的累积量误差按照如下公式计算：

式中：

EL——测试点的累积量基本误差；

L——该测试点T时间累积量显示值；

Lb——该测试点T时间累积量的理论值。

4 计算机系统测试的实际应用

根据以上测试方法，对大庆油田天然气分公司下属单位进行相关测试，在测试中发现某些孔板流量计计算机系统存在偏差较大，天然气计量有争议。如天然气某单位，孔板流量计计算机系统显示的天然气来气量同上游单位存在偏差，经实地测量，发现系统显示的瞬时量、累计量都和标准存在误差，测试数据见表1。

表1 孔板流量计计算机测量

根据测算，其每年少计量的天然气量约为18.1×104m3，经过数据调整后，天然气加工能耗明显降低。

5 结语

计算机系统测试工作，能为企业的安全生产提供保障，能为企业的节能减排提供准确的数据支持；因此，计算机系统测试在各种自动化计量中将起到至关重要的作用。