生产运行

炼油厂天然气监控系统解决方案

项目概述

   炼油厂生产用天然气由天然气公司管输,结算数据以供方为准。炼油厂以计量监控为目的,在天然气入厂管线处建立计量站,通过对现场一次仪表(温度、压力、孔板流量计)进行数据采集,经下位机模数转换后,由上位机进行天然气标况流量计算。
   本方案的主要内容是在不改变天然气进厂原有操作流程的前提下,采用标准测量天然气流量的算法,引用国家标准的公式和数据表,并做了相关的试验,取得了相应的试验数据,与旧系统数据进行了比对,确认计算误差在许可范围之内。

解决问题

1.建设一套天然气入厂自动计量系统,系统计算方法符合国家《GB/T 21446-2008》标准要求。
2.实时计算标况下天然气入厂瞬时流量、小时累积流量,实时显示压力、温度变化趋势图。
3.提供模拟计算功能,通过修改仪表参数、天然组份等相关数据,结合实际测量的温度、压力及差压值,计算标况下天然气流量。
4.提供OPC-DA数据接口,实现向MES系统实时数据传输。

系统功能

系统主要包括:数据采集、数据存储、公式计算、图形界面、小时打印等功能。
系统功能架构如下:
1.数据采集
采集程序通过标准Modbus TCP/IP协议对研华智能模块进行采集,采集的数据包括:温度、差压、压力,数据存储至实时数据库。
2.数据存储
数据存储包括采集数据存储和运算数据存储两部分,采集数据按驱动提供进行存储,运算数据的实际数据和模拟数据均可按用户指定的存储时长、存储周期进行存储,保证数据的完整性。
3.公式计算
公式是编程人员在系统开发时在运算模块内配置完成的,运算用到的实时数据可从数据库中直接获取。
4.在线流量测试计算
提供专业计量人员进行瞬时流量的核算功能,在此功能画面专业人员可以按自定参数输入给定值,系统将对整个流量计算过程中的参数变量全部显示出来,而压力、差压、温度可以是给定值也可以是随机值参加运算。显示的结果可以随机打印,以便专业人员核定。
5.图形界面
系统提供图形化的展示界面,能够方便用户对采集数据进行查看,同时提供模拟计算和真实计算界面,能够快速的调用运算模块将运算结果在图形界面进行展示。
提供专业人员所需的压力、差压、温度、四种流量即:体积流量、质量流量、体积能量流量、质量能量流量、以及它们的1h、24h累计流量,并有压力、差压、温度、瞬时量的1分钟趋势图和量程设定值。
6.小时打印
每小时整点时,系统自动生成一条当前计算结果,并和时间、描述等信息组成一条该整点的详细数据信息,通过打印机驱动程序将本条数据信息进行打印,方便用户对数据存档。

采用算法

1.标准状况下天然气体积流量计算公式
1)      Qn---标准状态下天然气体积流量,(m3/s)
2)      As---秒计量系数    AS=3.1795*10-6,若以小时为单位,需乘上3600
3)      C---流出系数
4)      E---渐近速度系数
5)      d---孔板开孔直径(mm)
6)      FG---相对密度系数
7)      ε---可膨胀系数
8)      FZ---超压缩因子
9)      FT---流动温度系数
10)  P1---孔板上游侧取压孔气流绝对静压,(MPa)
11)  △P---气体流经孔板时产生的差压(Pa)
2.标准状况下天然气质量流量计算公式
   
1)      Qm---标准状态下天然气质量流量
2)      Am---秒计量系数    Am=3.8295*10-6,若以小时为单位,需乘上3600
3)      C---流出系数
4)      E---渐近速度系数
5)      d---孔板开孔直径(mm)
6)      FG---相对密度系数
7)      ε---可膨胀系数
8)      FZ---超压缩因子
9)      FT---流动温度系数
10)  P1---孔板上游侧取压孔气流绝对静压,(MPa)
11)  △P---气体流经孔板时产生的差压(Pa)
 
4.计算参数
 
用以计算的静态参数7个:管径、孔径(双孔板切换,孔径不同)、等熵指数、粘度系数、管线材质、孔板材质、大气压强。
用以计算的动态组分参数12个,由定期化验后获得,包括:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、2-甲基丙烷、戊烷、庚烷、己烷、氢气、氦气、氮气、二氧化碳。
 

应用效果

计量流量值界面
 
计量参数数据界面
 
模拟计算界面

应用案例

   某石化炼油厂天然气监控计量系统
   项目的实施提高了天然气入厂计量的可靠性、实用性、安全性,具备自主维护能力。流量计算符合国家标准,能自动显示瞬时流量、累积流量、压力、温度等各种参数与趋势,系统自动化程度高、计算准确、误差小、操作简便并可通过模拟计算功能,推演数据异常情况。同时具备MES系统数据接口,支持数据上传。
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