天然气场站中流量计算机的安全运行

尚华

摘要：超声波流量计在现如今的实验中用处越发广泛，现在已经成为了计量用的主要仪器。同样的，超声波流量计在天然气场站中的计量也扮演着极其重要的作用，在天然气缓缓流入通往千家万户的天然气管网的同时，作为主宰超声波流量计的流量计算机，成为了设计人员关注的重中之重，如何设计好最优的方案与维护设备的正常运行，成为了工作人员任务重点。本文通过在供电、通讯两方面进行举例说明，阐述了如何在硬件与软件上对流量计算机进行改造与维护。

关键词：天然气场站；流量计算机；双电源冗余系统；SCADA 系统

由于现如今流量计算机已经成为了天然气场站运行重要的设备之一，为了单位的利润计量，无法轻易决定流量计算机的暂停与关闭， 因为一旦停止流量计算机的运行，不仅会给公司带来巨大的收益损失，也有可能会影响下游的生产工作进度，造成种种不良问题，所以需要考虑外部因素对流量计算机持续运行的种种影响。

1 双电源冗余系统

我们通过查询文献可知，SCADA 系统的运行中，控制柜的供电占有比较重要的一环，作为所有设备正常运行的必备条件，也是设计人员与维护人员所关心的焦点。SCADA 系统控制柜作为整个部件的核心控制系统，拥有一主一副的两套供电设施，在进行供电转换到过程当中，尽管已经做好了设备的冗余备份，但是由于受到设备本身的一些影响，双电源转换开关设备会使得流量计算机出现偶尔的断电现象。这样的断电重启很有可能会是设备受到损坏，导致无法挽回的后果， 既影响整套流程的安全可靠性，也会影响最后的计量精度和计量结果，因此需要给流量计算机增加一套备用电源，减少事故的产生。

1.1 改造思路

设计的思路在于在原来的电源设计上增加一套电路，并且增加DRP-240-24 的稳压开关电源。

因为原控制柜供电采用分级式供电，所以新增加的控制电源在220V 的第二端进行供电，顺序等级与 UPS 供电与备用电空气开关相同。在图 1 和图 2 中我们可以看到，当双电源的转换开关作为关键节点，设备出现问题的同时，将会使得下一个节点同样发生故障。但是当新增加的开关电源由总开关直接供电的时候，可以避开双电源转换的开关节点，充分利用现有设备进行调换，保证全天供电不间断，也就可以使得整套系统的安全得到保障。

1.2 主要作用

设立天然气场站中流量计算机的冗余配件的意义在于可以大大提升设备的安全可靠性能，在供电中断时可以大大降低设备损坏的概率并且使运行效率有了一个质的提高。这种种方案除非正常供电与UPS 供电同时中断，否则此套供电设施将使整套设备正常运转。

2 利用 PLC 编写报警程序

在天然气场站中的流量计算机发生突发状况的同时，就会给整套流程带来很大的破坏，给公司的正常运行生产带来极大的损失。因此， 在设备发生故障时，给值班人员及时发出警报就成为了整套流程中的重中之重，在各种方法中，最有效的方法就是为天然气场站中的流量计设置警报装置。也就是说，当流量计异常导致流量为零时，或者当流量计算机通讯异常时，都会触发设备的警报。

2.1 流量数据采集的通道

天然气场站中流量计的预警设施分为三个部分：上位监控系统和控制系统通信、控制系统和智能仪表通信、站控系统和中心控制系统通信。具体的流程就是天然气场站中流量计算机采集超声波流量计数据后进行运算，结果通过相关的 MODBUS TCP/IP 协议传送给 RTU 设备，RTU 设备经过处理后再上传到上位监控系统。其中，最关键的报警输出处理就由PLC 进行处理。

2.2 流量报警判断

流量报警判断一般在RTU 里面进行，因为RTU 可以归纳一整套数据， 这样有利于数据的整合与维护。数据处理起来方便而且易于判断和维护。

流量计算机中所呈现的流量数据是实时变化的，如果数据长期定格在一个数值上不变化，我们就可以认为是数据通信故障。当在一定周期内，流量数据不间断的重复累计达到一定次数，就会判定流量数据通讯的失败，也会相应的处罚报警装置。这样的一套流程目的在于及时的提醒工作人员发现故障所在，并及时对此进行维护工作，以减少单位的损失，维护设备的正常安全运行。

2.3 流量报警触发声光报警

当流量数据异常，导致设备对此进行报警判断的时候，PLC 就担负起了提醒工作人员的指责，一般来说 PLC 系统会以声光电的形式对值班人员进行示警。通常 PLC 设备采用的是西门子 S7-300 系列，可以与 RTU 设备通讯的模式为CP341 模块通过RS485 连接，CP341 为MASTER。当流量异常报警时，可供输出的信号为D0 信号，由RTU 设备传到PLC 设备的CP341 模块上，当PLC 设备接收到DO 信号时，便可以进行报警处理。

3 结論

本文提出的各种实用性方法可用于现场的作业环境中使用。由于流 量计算机可以在双电源冗余系统的保护下实现不间断工作，可以大大的 提升工作效率，解放工作人员，并且进一步的提升了值班工作人员的效 率，使他们可以及时的应对突发事故，减少单位的损失。所以天然气场 站中的流量计算机在目前看来技术是成熟可靠的，相信在日后不断地现 场试验中，本文的相关理论将会得到越来越多数据的验证。

参考文献：

[1] 刘锴.深入浅出西门子 S7300PLC.北京：京航空航天大学出版社，2004

[2] 王兆义.可编程控制器使用技术[M]. 北京：机械工业出版社，2004

[3] 张万忠，刘明芹. 电器与 PLC控制技术[第二版]. 北京：化学工业出版社，2008