摘要：本文针对当前天然气计量自动化管理系统进行了概述，结合天然气计量自动化的现状，分析了其流量计算模式和实现，并综述了流量数据的采集和数据的传输，也对天然气计量自动化管理的远程监控进行了概述，以期为天然气计量自动化管理提供新思路，切实有效的提高天然气的生产效率，获得最大的经济和社会效益。
关键词：天然气；计量自动化管理；应用
关于天然气贸易交接中，通常的计量方法有体积、质量以及能量计量这三种方法。传统的天然气计量方式容易引起数据差错，数据的更新不及时，导致天然气采集与输出之间有出入，降低了经济效益。天然气计量自动化管理系统与现代技术相结合，如计算机网络技术、移动通讯技术、分布式技术、自动化技术等，将数字采集和输出方式应用到天然气的计量管理中，提高了的生产效率，在天然气的计量管理上有很重要的作用。
一、流量计算模型研究与实现
（一）流量计算模型研究
天然气通过节流装置时，会造成孔板的局部收缩、流速增大、压力降低，如此在孔板前后形成压力差。气流越大，压力差越大。因此，根据计算公式可以通过测定压差来衡量其体流速和流量的大小[1]。
（二）流量计算模型的计算方法
根据石油天然气行业标准SY/T6143—1996，来计算天然气体积流量，公式为：
如果在实际中选用了上述公式，节流装置和计算方法的选用都需要满足该标准的要求，而有些需要的参数还有一定的限制条件，例如，孔板开孔的直径大小，测量管内径大小，直径比值，管径雷诺数这些参数都在一定的范围之内；还有就是要求孔板上游测量管内壁的相对粗糙度上限值应小于或等于规定值。这些有关参数的选取和设定可以参照SY/T6143一1996标准中的附件3的内容。在流量计算模型中，各参数都需要确定，如计量系数A，渐近速度系数E，孔板开孔直径d，相对密度系数FG，可膨胀性系数ε，流动温度系数FT，超压缩因子FZ，流出系数C。
二、流量数字采集与传输系统
（一）流量数字采集系统
传统的计量方法，少量的智能仪器仪表所采集的生产信息不完整，而且要进行数字化改造的条件也少。针对这中情况，选用手持移动采集方式实现数字化采集。其中流量数据采集技术有多种，一是数字站场信息采集技术，这种技术主要适用于生产计量和输配气站场工艺较复杂、工作信息量较多的站场，通过设立 “数字站场”，建立流量计算机计量系统的信息采集与监控。二是数字采集设备，这种设备主要采集的信息是静压力差和温度，通过数字变送器采集。三是无人站点数字采集技术，天然气在输送的过程中，有些信息采集点工艺信息较少，但是需要对压力、温度、流量进行实时的监控。这些信息的采集用途是用来监控用户气量的结算，因此在站场的采集较少，出于对人力资源和效益的考虑，不会安排专职人员进行现场采集。因此，这类信息就选用智能的采集系统进行采集，如智能涡轮流量计，这些信息经采集后通过无线设备传送到监控室。四是传统集气站手持无线数字采集技术，如果为了实现信息采集的数字化，如果将传统模式统统改掉这是不经济的[2]，因此，还会采用一些传统的模式如，传统集气站信息数字采集模式，个人数字助理采集设备，PDA手持采集器功能设计。
（二）流量数据传输系统
在天然气计量过程中，要将采输生产信息进行编码，因为采输过程各个源头所采集的信息还是存在一定差异的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如，对于采气过程中涉及的主要参数是气井中的各工艺点的信息；而在天然气输送过程中所采集的信息主要是针对用户的分配气体的信息。而且不同的站点，气井和用户数量，工艺的复杂程度都是不同的。因此这就需要，对这些信息进行统一的编码处理，保证所有站点的信息的一致性，这样才可以确保数据的准确性和类别性。
GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它所选用的计费方式就是以数据流量来计费，此种方法的优点就是覆盖范围较广，而且数据的传输速度也较快。在天然气计量管理系统中运用GPRS，在企业和用户的无线办公中提供了一定的便利。站场上的流量计算机通过无线采集终端，将数据打包并且通过设备终端的GPRS网络模块登陆到GPRS网络，GPRS网络再跳转到Internet网数据包通过移动给传到天然气的采输处中心服务器。
三、生产计量远程监控管理平台
天然气在气井以及管线的分布上不均匀，气井大多都在偏远的地方，离总部较远，而且值班人员相对较少，这使得对站场本地监控不利，企业管理部门不能实时的了解天然气采输的动态工作，而且也不能够对安全事故的发生做出预测和预防，及时出现事故也不能快速的进行应对处理。因此，对生产计量的远程监控就显得很重要了，需要构建远程监控系统，实现对远程组态的监控，实时了解观察井站气井、管线的情况，反应各工艺参数，以及工艺进行的情况。另外，还可以在某些阀门处安装故障报警装置，根据这些信息及时处理故障。
（一）历史数据管理方案及其实现
实时数据的采集只可以反应当前设备的运行状态，但是单个数据参量对于生产分析是没有任何意义的，这就要求对历史数据也要进行管理，需要构建历史数据管理体系，并基于数据变化率的自适应数据压缩技术，对历史数据进行记录[3]。
（二）基于数据仓库的数据整点分离技术
实时数据不能够完全包含整点数据，有时只是整点附近的近似数据。因此，在构建生产计量的监控平台时，需要建立基于数据仓库的数据整点分离技术。通常选用两种方法来进行数据整点分离，一是数据整点加权平均分离方法，二是基于数据仓库的整点数据组织方法。
（三）报警事件通知系统
在天然气的生产中，生产安全尤其重要，在出现安全报警时，及时通知相关人员就非常必要，因此报警事件通知系统是远程监控的重要组成部分。报警通知系统由实时监控报警通知、基于短信网关的报警通知组成。报警通知系统把实时监控报警通知、基于短信网关的报警通知相结合，共同构筑气田安全生产堡垒。
（四）远程监控方案设计
中心远程监控需要再现站场管线的布局概貌，反映出各个参量的变化，以及报警提示，同时各监控点分布在不同的管理部门，随时监测各站场信息。所以，远程监控综合了分布式计算技术、无线传输技术、网络通信技术、图象处理技术等多种技术站场监控图的收集，完成各站场的远程监控，站场监控图和组态工艺图是必须的，已完成了各种阀门、仪表、温度计、管线等仪器仪表图形的收集整理。功能实现主要是通过系统主界面，进行站场监控、实时曲线记录、实时井站比较、实时数据查询、历史数据查询、整点数据查询、气井日报表管理等。
结语
天然气计量自动化，代表着气流量计算的趋势，将流量计算理论、计量标准、分布式计算等理论相结合，把多种数字站场信息采集方式应用到气田计量管理中，提高气田生产的效率。天然气计量自动化也将随着电子技术、计算机以及互联网技术的迅猛发展而逐步向在线、实时、智能靠近，同时依靠网络技术实现远程化通讯控制和管理，如SCADA系统的应用、智能涡轮流量计智能系统的应用。天然气计量自动化还需进一步以无线传输编码体系为契机，来制定和完善适合天然气发展的编码体系。
参考文献
[1]黄维和,罗勤,黄黎明. 天然气能量计量体系在中国的建设和发展[J]. 石油与天然气化工,2011,02:103-108+97.
[2]张殿文,洪丹. 计算机控制和网络通讯技术在天然气计量系统中的应用[J].石油化工自动化,2006,05:59-62.
[3]姜其兰,盛永进,任汉阳,刘海涛,张可林. 天然气计量系统的改进与完善[J].石油与天然气化工,2004,01:59-61+66-79.
论文作者:薛安
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/20
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