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[摘 要] 天然气作为一种优质能源，极大程度地满足了经济发展的能源需求，天然氣管道工业时随着时代发展，也得到了前所未有的发展。随着经济的快速发展、科技的不断进步，对天然气计量提出了更高的要求，传统计量系统已难以满足现代计量要求。数字化、网络化、自动化将成为天然气计量发展的必然趋势。本文简述了天然气计量的各种方法，重点阐述了天然气自动计量系统的工作原理，讨论了自动计量系统中常见的故障及其维修方法。
[关键词]天然气 自动计量系统 原理 故障 维修
中图分类号：TE 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）36-0359-01天然气是一种高效、清洁燃料和优质化工原料，天然气流量计量已经成为天然气工业发展的重要制约因素，是天然气使用中必须解决的一个重要问题。流量计量既是天然气供需双方贸易结算的依据，又是生产部门用气效率的障眼法技术指标。在企业生产和经营管理中流量计量是一项日常进行的重要的技术基础工作。天然气的准确计量不但能公平的贸易结算，而且能改进生产工艺，提高产品质量，降低产品生产成本，确保安全生产，提高经济效益和社会效益。
1 关于天然气计量
在我国，天然气计量的法定单位是立方米/秒（m3/s）。由于天然气体积会随着压力、温度的变化而变化，所以为了方便计量，必须要将某种状态规定为标准状态。
我国的天然气计量标准状态是，温度：293.15开尔文（K为热力学温度标准，国际制温度单位），绝对压力：0.101325兆帕斯卡（MPa），在未特殊指定状态的情况下，都是上述标准下的天然气计量。对于天然气计量，方法有多种，使用的计量仪表也多种多样。根据仪表工作原理，可将天然气计量划分为差压式计量、容积式计量、速度式计量。
2 天然气自动计量系统的组成原理
天然气自动计量系统与传统计量方法一样，都是根据天然气输送过程中的差压、温度、压力等参数，使用标准计算方法，所计算出的标准状态下的天然气流量。天然气自动计量系统的组成形式多种多样，其中，控制计算机与智能二次仪表、标准孔板装置相结合是最为常见的一种模式。智能二次仪表和计算机主要负责数据处理、流量计算。软件系统和硬件系统是天然气自动计量系统的两个组成部分，其中，软件系统包括了驱动程序、人机界面；硬件系统包括了信号采集、变换单元，通讯单元，连接单元，流量计算单元，数据处理单元。
3 天然气自动计量系统的常见故障及其维护措施
由于天然气自动计量系统的运作是连续不间断的，所以在运作过程中常会出现故障，造成计量失准，或者中断系统运作。正确、及时地排除故障，恢复自动计量系统的政策运行是系统维护工作的重要内容。由于自动计量系统本身结构复杂，加之运行的长期性，加大了系统出现故障的几率，自动计量系统的故障问题主要包括了硬件系统和软件系统两个大方面的故障。
3.1 硬件系统—— 直流电源故障
故障的具体表现是组态软件（人机界面）界面显示的数据不变，或者没有流量、差压、压力、温度等显示。
针对这一故障，首先要查看流量变送器的显示状况，无显示表明无正常供电，此时要先查看变送器的电源插头有无松动，若插头无松动，就要使用万用表测试直流电源和电压，若表头电源插头无电压，说明供电线路发生了断路，查找断点并进行连接修复；若电源和电压都正常，则说明是变送器出现故障。其次，若直流电源无输出，就要检查交流电源。若输入电流不正常，就要检查电源开关的闭合情况、电源正常与否；若输入电流正常，就要检查直流保险，若保险损坏，更换保险即可修复，若保险正常就说明电源损坏。
3.2 硬件系统—— 交流电源故障
一种故障表现是天然气自动计量系统整体都不工作，其他供电正常；另一种故障表现是除控制计算机不工作外，显示器和其他供电都正常。
针对第一种故障，首先要检查插头有无松动、开关是否闭合，若正常就测量插座或开关处的电源，若电压为220 V就查看UPS电源是否正常供电，若正常就查看保险情况，若保险正常就检查UPS输出电压，在电压不正常就说明是UPS故障。针对第二种故障，首先要查看电源开关，若闭合开关后仍无供电，就要检查计算机电源插头有无接触不良或松动、主机保险有无损坏。
3.3 硬件系统—— 变送器及管理器故障
3.3.1 故障表现：计算机显示值和表头差压值不相等
该种故障出现的原因是回零操作不当，使差压值在变送器的单向受压下超出了差压值允许范围，对于这样的差压值计算机会判定为异常数据，从而保持原值显示，而表头则显示叠加后的差压值。针对这一故障，要先停止计量点，几分钟以后再启用计量点，在差压值回零后，再开启现场仪表。为避免出现该类故障，操作人员一定要防止回零、排污操作中的单向受压。
3.3.2 故障表现：雷雨天气后，常常无法上传计量数据
这一故障的产生原理是由于传输线路的周围会在雷雨天气产生强烈的冲击电压，若系统接地不良、或没有避雷装置，就很容易使计算机、仪表受损。该故障是因为雷雨天气产生的重启电压损坏了仪表的通讯模块，因此更换新的通讯模块就可修复故障。
3.4 软件故障——人机界面无显示
故障的具体表现是人机界面没有数据显示，但现场仪表正常运作。针对这一故障，首先要查看计算机驱动程序的工作情况（有无实时更新和计量数据），若有数据更新，一般都可能组态软件出现故障，重启软件即可恢复，该故障不影响计量数据的正确性；若驱动程序无数据更新，则说明驱动程序出现了故障，将其重新启动即可恢复数据更新，该类故障会对计量数据产生一定影响，所以排除故障后还要修正流量。
3.5 软件故障—— 不对小流量进行计算
故障的具体表现是在有小流量的天然气流经管道，流量数值无变化。该故障产生的原因是系统中的小信号截断值设置过大。由于管道中即使无气流经过也会存在低信号，通过小信号截断就可以避免在该种情况下造成错误计量，但是若管道中的流量较大、压力较高，很小的差压下也可得出较大的流量值，所以不可设置过大的小信号截断值。针对这一故障，依据实际情况，适当将小信号截断值调小即可避免这种计量误差。
4 结语
由于天然气自动计量系统涉及的专业知识众多，如程序设计、传感器技术、通讯技术、计算机技术等，而且组成原理复杂，所以其维护工作相对困难。对于系统维护人员来说，必须掌握相关专业知识，如系统的组成原理、流量计算方法、系统结构等等，才能准确判定系统运行中的各类故障，及时排除故障，保障系统的平稳运行。
参考文献
[1] 常帅，邢栋，朱彦伟，等.天然气自动计量系统的运行和维护[J].企业技术开发（下半月），2010，29（9）：100.
[2] 王辉.天然气流量计量系统的检定和校准[J].大众科技，2009（1）：99-100.
[3] 曾超，刘智巍，何远旭，等.浅谈天然气自动计量管理系统[J].中国石油和化工标准与质量，2012，32（1）：206.
[4] 姜其兰，盛永进，任汉阳，等.天然气计量系统的改进与完善[J].石油与天然气化工，2004，33（1）：59-61，66.
[关键词]天然气 自动计量系统 原理 故障 维修
中图分类号：TE 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）36-0359-01天然气是一种高效、清洁燃料和优质化工原料，天然气流量计量已经成为天然气工业发展的重要制约因素，是天然气使用中必须解决的一个重要问题。流量计量既是天然气供需双方贸易结算的依据，又是生产部门用气效率的障眼法技术指标。在企业生产和经营管理中流量计量是一项日常进行的重要的技术基础工作。天然气的准确计量不但能公平的贸易结算，而且能改进生产工艺，提高产品质量，降低产品生产成本，确保安全生产，提高经济效益和社会效益。
1 关于天然气计量
在我国，天然气计量的法定单位是立方米/秒（m3/s）。由于天然气体积会随着压力、温度的变化而变化，所以为了方便计量，必须要将某种状态规定为标准状态。
我国的天然气计量标准状态是，温度：293.15开尔文（K为热力学温度标准，国际制温度单位），绝对压力：0.101325兆帕斯卡（MPa），在未特殊指定状态的情况下，都是上述标准下的天然气计量。对于天然气计量，方法有多种，使用的计量仪表也多种多样。根据仪表工作原理，可将天然气计量划分为差压式计量、容积式计量、速度式计量。
2 天然气自动计量系统的组成原理
天然气自动计量系统与传统计量方法一样，都是根据天然气输送过程中的差压、温度、压力等参数，使用标准计算方法，所计算出的标准状态下的天然气流量。天然气自动计量系统的组成形式多种多样，其中，控制计算机与智能二次仪表、标准孔板装置相结合是最为常见的一种模式。智能二次仪表和计算机主要负责数据处理、流量计算。软件系统和硬件系统是天然气自动计量系统的两个组成部分，其中，软件系统包括了驱动程序、人机界面；硬件系统包括了信号采集、变换单元，通讯单元，连接单元，流量计算单元，数据处理单元。
3 天然气自动计量系统的常见故障及其维护措施
由于天然气自动计量系统的运作是连续不间断的，所以在运作过程中常会出现故障，造成计量失准，或者中断系统运作。正确、及时地排除故障，恢复自动计量系统的政策运行是系统维护工作的重要内容。由于自动计量系统本身结构复杂，加之运行的长期性，加大了系统出现故障的几率，自动计量系统的故障问题主要包括了硬件系统和软件系统两个大方面的故障。
3.1 硬件系统—— 直流电源故障
故障的具体表现是组态软件（人机界面）界面显示的数据不变，或者没有流量、差压、压力、温度等显示。
针对这一故障，首先要查看流量变送器的显示状况，无显示表明无正常供电，此时要先查看变送器的电源插头有无松动，若插头无松动，就要使用万用表测试直流电源和电压，若表头电源插头无电压，说明供电线路发生了断路，查找断点并进行连接修复；若电源和电压都正常，则说明是变送器出现故障。其次，若直流电源无输出，就要检查交流电源。若输入电流不正常，就要检查电源开关的闭合情况、电源正常与否；若输入电流正常，就要检查直流保险，若保险损坏，更换保险即可修复，若保险正常就说明电源损坏。
3.2 硬件系统—— 交流电源故障
一种故障表现是天然气自动计量系统整体都不工作，其他供电正常；另一种故障表现是除控制计算机不工作外，显示器和其他供电都正常。
针对第一种故障，首先要检查插头有无松动、开关是否闭合，若正常就测量插座或开关处的电源，若电压为220 V就查看UPS电源是否正常供电，若正常就查看保险情况，若保险正常就检查UPS输出电压，在电压不正常就说明是UPS故障。针对第二种故障，首先要查看电源开关，若闭合开关后仍无供电，就要检查计算机电源插头有无接触不良或松动、主机保险有无损坏。
3.3 硬件系统—— 变送器及管理器故障
3.3.1 故障表现：计算机显示值和表头差压值不相等
该种故障出现的原因是回零操作不当，使差压值在变送器的单向受压下超出了差压值允许范围，对于这样的差压值计算机会判定为异常数据，从而保持原值显示，而表头则显示叠加后的差压值。针对这一故障，要先停止计量点，几分钟以后再启用计量点，在差压值回零后，再开启现场仪表。为避免出现该类故障，操作人员一定要防止回零、排污操作中的单向受压。
3.3.2 故障表现：雷雨天气后，常常无法上传计量数据
这一故障的产生原理是由于传输线路的周围会在雷雨天气产生强烈的冲击电压，若系统接地不良、或没有避雷装置，就很容易使计算机、仪表受损。该故障是因为雷雨天气产生的重启电压损坏了仪表的通讯模块，因此更换新的通讯模块就可修复故障。
3.4 软件故障——人机界面无显示
故障的具体表现是人机界面没有数据显示，但现场仪表正常运作。针对这一故障，首先要查看计算机驱动程序的工作情况（有无实时更新和计量数据），若有数据更新，一般都可能组态软件出现故障，重启软件即可恢复，该故障不影响计量数据的正确性；若驱动程序无数据更新，则说明驱动程序出现了故障，将其重新启动即可恢复数据更新，该类故障会对计量数据产生一定影响，所以排除故障后还要修正流量。
3.5 软件故障—— 不对小流量进行计算
故障的具体表现是在有小流量的天然气流经管道，流量数值无变化。该故障产生的原因是系统中的小信号截断值设置过大。由于管道中即使无气流经过也会存在低信号，通过小信号截断就可以避免在该种情况下造成错误计量，但是若管道中的流量较大、压力较高，很小的差压下也可得出较大的流量值，所以不可设置过大的小信号截断值。针对这一故障，依据实际情况，适当将小信号截断值调小即可避免这种计量误差。
4 结语
由于天然气自动计量系统涉及的专业知识众多，如程序设计、传感器技术、通讯技术、计算机技术等，而且组成原理复杂，所以其维护工作相对困难。对于系统维护人员来说，必须掌握相关专业知识，如系统的组成原理、流量计算方法、系统结构等等，才能准确判定系统运行中的各类故障，及时排除故障，保障系统的平稳运行。
参考文献
[1] 常帅，邢栋，朱彦伟，等.天然气自动计量系统的运行和维护[J].企业技术开发（下半月），2010，29（9）：100.
[2] 王辉.天然气流量计量系统的检定和校准[J].大众科技，2009（1）：99-100.
[3] 曾超，刘智巍，何远旭，等.浅谈天然气自动计量管理系统[J].中国石油和化工标准与质量，2012，32（1）：206.
[4] 姜其兰，盛永进，任汉阳，等.天然气计量系统的改进与完善[J].石油与天然气化工，2004，33（1）：59-61，66.