Система выполнения измерений на базе измерительно-вычислительного комплекса i/a series

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике, а именно к системам обработки измерений газа и углеводородов, производимых на предприятиях газоперерабатывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности при транспортировке продуктов переработки. Предлагаемая полезная модель на базе измерительно-вычислительного комплекса I/A Series Foxboro позволяет учитывать суточные изменения физических свойств газа, изменения коэффициента сжимаемости, изменения коэффициентов расширения и вязкости; а также текущих изменений геометрических характеристик сужающего устройства и трубопровода. Система новой формы расчета на измерительно-вычислительном комплексе позволяет на всех расходомерных узлах уменьшить погрешность измерения расхода газа до «±0,2%».

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике, а именно к системам обработки измерений газа и углеводородов, производимых на предприятиях газоперерабатывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности при транспортировке продуктов переработки.

Известна проектная система для подсчета объема товарного газа на базе измерительно-вычислительного комплекса I/A Series, в котором расчеты производятся по формулам, учитывающим расходы, выраженным в м3/ч при температуре 20°C и давлении 1 атм., РМо и РМ - плотности среды, кг/м3 (г/моль), Po и P - избыточные давления среды, кгс/см2, To и T - температуры сред в °C, а также PM, P и T - текущие характеристики газа, расход W которого требуется измерить.

В основе формулы расчета заложена зависимость максимального перепада давления от максимального расхода. При этом максимальный расход рассчитывается на следующий год по программе «Расходомер СТ», с учетом усредненного за предыдущий год значения компонентного состава газа, рабочем избыточном давлении и температуре газа.

Значение плотности газа, приведенной к стандартным условиям, вводится в вычислительный блок информационно-управляющей системы ежедневно по результатам лабораторного анализа, предоставляемого Центральной заводской лабораторией (ЦЗЛ) за предыдущие сутки.

Результаты расчета выводятся на мнемосхемы установок Y 175(275) в виде расхода и объема транспортируемого газа, приведенного к стандартным условиям, по каждому трубопроводу.

Таким образом текущий расход учитывает поправку только текущих значений P, T и плотности. Погрешность по результатам измерений соответствует «-1,1%» при заданной «±2,5%».

Система выполнения измерений товарного газа, отображенная на фиг.1 включает блок ввода постоянных коэффициентов 1, блок контроля циклов расчета 2, блок контроля BAD-состояний 3, флажок наличия неисправности 4, блок контроля отрицательных значений 5, флажок наличия отрицательных значений 6, блок проверки размерности коэффициента сжимаемости 7, флажок неверного ввода 8, блок проверки размерности коэффициента расширения среды 9, флажок неверного ввода 10, блок проверки размерности коэффициента барометрического давления 11, флажок неверного ввода 12, блок первичной обработки, введенных параметров 13, блок расчета элемента формулы поправочного коэффициента на изменение внутреннего диаметра измерительного трубопровода, вызванного отклонением рабочей температуры газа от 20°C 14, блок расчета внутреннего диаметра измерительного трубопровода при рабочей температуре 15, блок расчета диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре 16, блок расчета относительного диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре 17, блок расчета коэффициента скорости входа 18, блок расчета объемного расхода природного газа, приведенного к стандартным условиям при начальном числе Рейнольдса 10 19, блок расчета числа Рейнольдса N цикла 20, блок расчета части коэффициента истечения 21, блок резервирования результатов 22, блок полной обработки коэффициента истечения при числе Рейнольдса 10⁶ 23, блок обработки отрицательных значений 24, блок расчета уточненного числа Рейнольдса 25, блок расчета относительного отклонения 26, блок проверки относительного отклонения 27, блок обнаружения отрицательного результата 28, блок расчета количества циклов 29, блок обнаружения нулевого результата 30, блок обработки итогового значения расхода и конца расчета 31, блок обработки BAD-состояний 32, блок передачи данных 33, блок передачи информации 72, блок ввода значений с FBM 75, информационные: потоки 34-58, потоки логической информации 59-74, 76, 77.

Выход блока ввода постоянных коэффициентов 1 информационным потоком 34 соединен с первым входом блока контроля циклов расчета 2, выход блок первичной обработки, введенных параметров 75информационным потоком 58 соединен со вторым входом блока контроля циклов расчета 2, при этом выход блока контроля циклов расчета 2 информационным потоком 35 соединен с входом блока контроля BAD-состояний 3. Первый выход блока контроля BAD-состояний 3 потоком логической информации 59 соединен со входом флажка наличия неисправности 4, а второй выход блока контроля BAD-состояний 3 информационным потоком 36 соединен с блоком контроля отрицательных значений 5. Первый выход блока контроля отрицательных значений 5 потоком логической информации 60 соединен со входом флажка наличия отрицательных значений 6, а второй выход блока контроля отрицательных значений 5 информационным потоком 37 соединен с блоком проверки размерности коэффициента сжимаемости 7. Первый выход блока проверки размерности коэффициента сжимаемости 7 потоком логической информации 61 соединен с флажком неверного ввода, а второй выход блока проверки размерности коэффициента сжимаемости 7 информационным потоком 38 соединен с блоком проверки размерности коэффициента расширения среды 9. Первый выход блока проверки размерности коэффициента расширения среды 9 потоком логической информации 62 соединены с флажком неверного ввода 10, а второй выход блока проверки размерности коэффициента расширения среды 9 информационным потоком 39 соединен с блок проверки размерности коэффициента барометрического давления 11. Первый выход блока проверки размерности коэффициента барометрического давления 11 потоком логической информации 63 соединен с флажком неверного ввода 12, а второй выход блока проверки размерности коэффициента барометрического давления 11 информационным потоком 40 соединен с блоком первичной обработки, введенных параметров 13. Выход блока первичной обработки, введенных параметров 13 информационным потоком 41 соединен с входом блоком расчета элемента формулы поправочного коэффициента на изменение внутреннего диаметра измерительного трубопровода, вызванного отклонением рабочей температуры газа от 20°C 14. Выход блок расчета элемента формулы поправочного коэффициента на изменение внутреннего диаметра измерительного трубопровода, вызванного отклонением рабочей температуры газа от 20°C 14 информационным потоком 42 соединен с блоком расчета внутреннего диаметра измерительного трубопровода при рабочей температуре 15, при этом выход блока расчета внутреннего диаметра измерительного трубопровода при рабочей температуре 15 информационным потоком 43 соединен с блоком расчета диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре 16. Выход блока расчета диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре 16 информационным потоком 44 соединен с входом блока расчета относительного диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре 17, а выход блока расчета относительного диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре 17 информационным потоком 45 соединен с входом блока расчета коэффициента скорости входа 18. Выход блока расчета коэффициента скорости входа 18 информационным потоком 46 с входом блока расчета объемного расхода природного газа, приведенного к стандартным условиям при начальном числе Рейнольдса 10 19, а выход блока расчета объемного расхода природного газа, приведенного к стандартным условиям при начальном числе Рейнольдса 10 19 информационным потоком информационным потоком 47 соединен с первым входом блока расчета числа Рейнольдса N цикла 20. Выход блока расчета числа Рейнольдса N цикла 20 информационным потоком 48 соединен с входом блока расчета части коэффициента истечения 21, а выход блока расчета части коэффициента истечения 21 информационным потоком 49 соединен с входом блока резервирования результата 22, при этом выход блока резервирования результата 22 информационным потоком 50 соединен с входом блока полной обработки коэффициента истечения при числе Рейнольдса 10⁶ 23. Выход блока полной обработки коэффициента истечения при числе Рейнольдса 10⁶ информационным потоком 51 соединен с первым входом блока обработки отрицательных значений 24, а выход блока обработки отрицательных значений 24 информационным потоком 52 соединен с входом блока расчета уточненного числа Рейнольдса 25, при этом выход блока расчета уточненного числа Рейнольдса 25 информационным потоком 53 соединен с входом блока расчета относительного отклонения 26. Выход блока расчета относительного отклонения 26 информационным потоком 54 соединен с входом блока проверки относительного отклонения 27, а первый выход блока проверки относительного отклонения 27 потоком логической информации 64 соединен с входом блока обнаружения отрицательного результата 28, при этом второй выход блока проверки относительного отклонения 27 информационным потоком 55 соединен с блоком расчета количества циклов 29. Первый выход блока расчета количества циклов 29 потоком логической информации 65 соединен с входом блока обнаружения нулевого результата 30, а второй выход блока расчета количества циклов 29 информационным потоком 56 соединен с входом блока обработки итогового значения расхода и конца расчета 31, при этом третий выход блока расчета количества циклов 29 потоком логической информации 73 соединен со вторым входом блока расчета числа Рейнольдса N цикла 20. Выход блока обработки итогового значения расхода и конца расчета 31 информационным потоком 57 соединен с первым входом блока обработки BAD-состояний 32. Выход флажка наличия неисправности 4 потоком логической информации 74 соединен с первым входом блока передачи данных 33. Выход флажка наличия отрицательных значений 6 потоком логической информации 66 соединен с входом блока обработки отрицательных значений 24, а выход флажка неверного ввода 8 потоком логической информации 67 соединен со вторым входом блока передачи данных 33, при этом выход флажка неверного ввода 10 потоком логической информации 68 соединен с третьим входом блока передачи данных 33, а выход флажка неверного ввода 12 потоком логической информации 69 соединен с четвертым входом блока передачи данных 33, при этом выход блока передачи данных 33 потоком логической информации 75 соединен со вторым входом блока обработки BAD-состояний 32. Выход блока обнаружения отрицательного результата 28 потоком логической информации 70 соединен с первым входом блока передачи информации 72, а выход блока обнаружения нулевого результата 30 потоком логической информации 71 соединен со вторым входом блока передачи информации 72, при этом выход блока передачи информации 72 потоком логической информации 77 соединен с третьим входом блока обработки BAD-состояний 32.

Предлагаемый измерительно-вычислительный комплекс на базе I/A Series «Foxboro» включает:

- средств измерения перепада давления DP, давления Р и температуры Т;

- информационно-управляющая система I/A Series «Foxboro». Вычислительный блок информационно-управляющей системы I/A Series «Foxboro»рассчитывает расход газа по формуле:

где учитываются не только текущее значения перепада давления DP, давления P и температуры T, но и данные, связанные с текущими изменениями размеров сужающего устройства и трубопровода в зависимости от температуры газа, ежесуточные изменения атмосферного давления, а также поправочные коэффициенты, зависящие от компонентного состава товарного газа, которые рассчитываются по сертифицированной программе и вводятся ежесуточно вручную.

Вычисления, проводятся в микропроцессорном вычислительном блоке CALCA информационно-управляющей системы I/A Series «Foxboro» в автоматическом режиме.

Рассчитывается значение поправочного коэффициента на изменение диаметра отверстия диафрагмы, вызванное отклонением рабочей температуры газа от 20°C по формуле:

K_CУ=1+_tСУ(t-20),

K_T=1+_tT(t-20),

Рассчитывается коэффициент скорости входа с учетом значения диаметра отверстия диафрагмы - d и внутреннего диаметра ИТ - D и относительный диаметр отверстия диафрагмы

Вычисляется абсолютное давление газа перед диафрагмой:

p=p_u+p_a

Рассчитывается коэффициент истечения C

Производится расчет объемнного расхода газа q_c1 приведенного к стандартным условиям.

Выполняются проверки по относительному отклонению:

Значение объема газа, полученное в м3/с и приведенного к стандартным условиям, за период времени измерений определяют по формуле:

,

где q_ci - значение расхода, рассчитанное на одном цикле измерений.

- интервал времени между циклами измерений за период времени измерений (отчетный период);

n - количество циклов измерений за период времени измерений (отчетный период).

Предлагаемая полезная модель на базе измерительно-вычислительного комплекса I/A Series Foxboro позволяет учитывать

- суточные изменения физических свойств газа - коэффициента сжимаемости, коэффициента расширения и вязкости;

- текущих изменений геометрических характеристик сужающего устройства и трубопровода;

- барометрическое давление,

что приводит к более точному измерению расхода товарного газа.

В результате внедрения новой формы расчета измерительно-вычислительного комплекса на всех расходомерных узлах погрешность измерения расхода газа уменьшилась до «±0,2%». Конечный результат текущего расхода газа выводится на дисплей установок Y175(275) в виде расхода и объема транспортируемого газа, приведенного к стандартным условиям, по каждому трубопроводу.

Система выполнения измерений товарного газа включает блок ввода постоянных коэффициентов, блок контроля циклов расчета, блок контроля BAD-состояний, флажок наличия неисправности, блок контроля отрицательных значений, флажок наличия отрицательных значений, блок проверки размерности коэффициента сжимаемости, флажки неверного ввода, блок проверки размерности коэффициента расширения среды, блок проверки размерности коэффициента барометрического давления, блок первичной обработки введенных параметров, блок расчета элемента формулы поправочного коэффициента на изменение внутреннего диаметра измерительного трубопровода, вызванного отклонением рабочей температуры газа от 20°C, блок расчета внутреннего диаметра измерительного трубопровода при рабочей температуре, блок расчета диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре, блок расчета относительного диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре, блок расчета коэффициента скорости входа, блок расчета объемного расхода природного газа, приведенного к стандартным условиям при начальном числе Рейнольдса 10, блок расчета числа Рейнольдса N цикла, блок расчета части коэффициента истечения, блок резервирования результатов, блок полной обработки коэффициента истечения при числе Рейнольдса 10⁶, блок обработки отрицательных значений, блок расчета уточненного числа Рейнольдса, блок расчета относительного отклонения, блок проверки относительного отклонения, блок обнаружения отрицательного результата, блок расчета количества циклов, блок обнаружения нулевого результата, блок обработки итогового значения расхода и конца расчета, блок обработки BAD-состояний, блок передачи данных, блок передачи информации, блок ввода значений с FBM, информационные потоки, потоки логической информации, а выход блока ввода постоянных коэффициентов информационным потоком соединен с первым входом блока контроля циклов расчета, выход блок первичной обработки, введенных параметров информационным потоком соединен со вторым входом блока контроля циклов расчета, при этом выход блока контроля циклов расчета информационным потоком соединен с входом блока контроля BAD-состояний, причем первый выход блока контроля BAD-состояний потоком логической информации соединен со входом флажка наличия неисправности, а второй выход блока контроля BAD-состояний информационным потоком соединен с блоком контроля отрицательных значений, при этом первый выход блока контроля отрицательных значений потоком логической информации соединен со входом флажка наличия отрицательных значений, а второй выход блока контроля отрицательных значений информационным потоком соединен с блоком проверки размерности коэффициента сжимаемости, причем первый выход блока проверки размерности коэффициента сжимаемости потоком логической информации соединен с флажком неверного ввода, а второй выход блока проверки размерности коэффициента сжимаемости информационным потоком соединен с блоком проверки размерности коэффициента расширения среды, при этом первый выход блока проверки размерности коэффициента расширения среды потоком логической информации соединены с флажком неверного ввода, а второй выход блока проверки размерности коэффициента расширения среды информационным потоком соединен с блоком проверки размерности коэффициента барометрического давления, причем первый выход блока проверки размерности коэффициента барометрического давления потоком логической информации соединен с флажком неверного ввода, а второй выход блока проверки размерности коэффициента барометрического давления информационным потоком соединен с блоком первичной обработки, введенных параметров, при этом выход блока первичной обработки введенных параметров информационным потоком соединен с входом блоком расчета элемента формулы поправочного коэффициента на изменение внутреннего диаметра измерительного трубопровода, вызванного отклонением рабочей температуры газа от 20°C, а выход блок расчета элемента формулы поправочного коэффициента на изменение внутреннего диаметра измерительного трубопровода, вызванного отклонением рабочей температуры газа от 20°C информационным потоком соединен с блоком расчета внутреннего диаметра измерительного трубопровода при рабочей температуре, причем выход блока расчета внутреннего диаметра измерительного трубопровода при рабочей температуре информационным потоком соединен с блоком расчета диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре, а выход блока расчета диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре информационным потоком соединен с входом блока расчета относительного диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре, при этом выход блока расчета относительного диаметра отверстия диафрагмы при рабочей температуре информационным потоком соединен с входом блока расчета коэффициента скорости входа, а выход блока расчета коэффициента скорости входа информационным потоком с входом блока расчета объемного расхода природного газа, приведенного к стандартным условиям при начальном числе Рейнольдса 10, причем выход блока расчета объемного расхода природного газа, приведенного к стандартным условиям при начальном числе Рейнольдса 10 информационным потоком соединен с первым входом блока расчета числа Рейнольдса N цикла, а выход блока расчета числа Рейнольдса N цикла информационным потоком соединен с входом блока расчета части коэффициента истечения, при этом выход блока расчета части коэффициента истечения информационным потоком соединен с входом блока резервирования результата, а выход блока резервирования результата информационным потоком соединен с входом блока полной обработки коэффициента истечения при числе Рейнольдса 10 ⁶, причем выход блока полной обработки коэффициента истечения при числе Рейнольдса 10⁶ информационным потоком соединен с первым входом блока обработки отрицательных значений, а выход блока обработки отрицательных значений информационным потоком соединен с входом блока расчета уточненного числа Рейнольдса, при этом выход блока расчета уточненного числа Рейнольдса информационным потоком соединен с входом блока расчета относительного отклонения, а выход блока расчета относительного отклонения информационным потоком соединен с входом блока проверки относительного отклонения, причем первый выход блока проверки относительного отклонения потоком логической информации соединен с входом блока обнаружения отрицательного результата, при этом второй выход блока проверки относительного отклонения информационным потоком соединен с блоком расчета количества циклов, а первый выход блока расчета количества циклов потоком логической информации соединен с входом блока обнаружения нулевого результата, причем второй выход блока расчета количества циклов информационным потоком соединен с входом блока обработки итогового значения расхода и конца расчета, а третий выход блока расчета количества циклов потоком логической информации соединен со вторым входом блока расчета числа Рейнольдса N цикла, при этом выход блока обработки итогового значения расхода и конца расчета информационным потоком соединен с первым входом блока обработки BAD-состояний, а выход флажка наличия неисправности потоком логической информации соединен с первым входом блока передачи данных, причем выход флажка наличия отрицательных значений потоком логической информации соединен с входом блока обработки отрицательных значений, а выход флажка неверного ввода потоком логической информации соединен со вторым входом блока передачи данных, при этом выход флажка неверного ввода потоком логической информации соединен с третьим входом блока передачи данных, а выход флажка неверного ввода потоком логической информации соединен с четвертым входом блока передачи данных, причем выход блока передачи данных потоком логической информации соединен со вторым входом блока обработки BAD-состояний, а выход блока обнаружения отрицательного результата потоком логической информации соединен с первым входом блока передачи информации, при этом выход блока обнаружения нулевого результата потоком логической информации соединен со вторым входом блока передачи информации, а выход блока передачи информации потоком логической информации соединен с третьим входом блока обработки BAD-состояний.