常州鑫旺儀表有限公司磁翻柱液位計如何更有效地測量天然氣
作者:常州鑫旺儀表有限公司
2021-08-07
在天然氣應用中，磁翻柱液位計通常比機械式儀表具有更好的性能，更高的可靠性和更低的資本和擁有成本。那么磁翻柱液位計如何更有效地測量天然氣。
天然氣工業是許多全球經濟的關鍵部分。據稱，在公共領域1,2中，到2040年，天然氣能源消耗量將達到世界能源需求的23％。它是增長***快的燃料，在 2011年至2016年間每年增長約1.7％。這表示預計消耗量為820千萬億英熱單位的天然氣。對石油和天然氣行業而言，顯著的重要性在于非常規天然氣生產與傳統資源的顯著增長，此外，對于涵蓋整個天然氣價值鏈的計量的極其重要的要求。液位計對于量化從井口到火焰點的氣體的大量運動是必不可少的。
天然氣行業的公司有嚴格的運營需求。他們需要準確的液位計技術來測量和分析整個價值鏈中的天然氣質量和數量。該行業將其儀表分類為：（1）傳統; 或（2）新技術。這是一個基于歷史時間軸的相對分類，延伸到許多技術世紀。在公布的材料中經常使用這一術語，例如磁翻柱液位計世界市場，第3版，一種致力于磁翻柱液位計的營銷報告。3然而，傳統的流量測量設備在某些應用中可能不安全且安裝和維護成本高，這就是開發新技術的原因。
一種這樣的新技術是基于超聲的流量測量。對于干燥，潮濕或腐蝕性和磨蝕性氣體的天然氣工藝，或需要雙向測量且壓降***小或沒有壓降的超聲波測量裝置，超聲波測量裝置通常比機械式儀表具有更好的性能，更高的可靠性和更低的資金和擁有成本。
超聲波用于電子，導航，工業和安全應用。它還用于醫學中以觀察身體的內部器官。在日常生活中，可聽聲音的例子圍繞著我們，而人類幾個世紀以來一直在追求對聲音影響的更深層次的了解。聲速（有時稱為聲速）已知是聲音在特定條件下在給定介質中傳播的速度。
******個已知的測量空氣（氣體）聲速（SoS）的嘗試是皮埃爾?加森迪（Pierre Gassendi），他在1635年計算了遠程大炮的粉末閃光和后來發出的爆炸之間的延遲。到1700年代早期，使用火炮的聲速估計值在現代值的0.5米/秒（1.64英尺/秒）范圍內。Isaac Newton（1642年至1727年）在“公主”第二卷第49號提案中對SoS的******次分析確定證實了這一點。對于典型環境溫度下的海平面空氣，他計算出的值為298米/秒（979英尺/秒），太低了約15％，真實值接近340米/秒（1116英尺/秒） S）。然而，牛頓構思的基本方法基本上是正確的。早在19世紀，
盡管基于超聲波的技術***近才被使用，但是以這種或那種形式的計量已經存在了許多世紀。可追溯到20世紀30年代的記錄表明使用了多普勒技術，并且大約在1970年使用了傳輸時間法。值得注意的是，在考慮特定的***終用途或應用時，所有計量技術都是有效的; 然而，財政燃氣表的過境時間的******使用在過去40多年中已經發展。參考在任何單個專用計量裝置內采用多于一個測量點（稱為“路徑”）的儀表記錄重大進展。
在過去的30年中，氣體超聲波多路徑儀表已從工程實驗室轉變為廣泛的商業用途，作為衡量財務會計氣體量的主要選擇裝置。計量路徑布置在各種設計者/制造商之間明顯不同（通過物理配置/位置），但是基本的基本原理保持不變。
公布的標準4,5,6,7的開發通常會增加***終用戶對特定計量技術的信心，其中***著名的超聲波示例是美國天然氣協會報告第9.4號。毫無疑問，隨著儀表技術的發展，對公正標準的要求呈指數級增長，并且通常表明該技術的采用率。
標準不時更新，以便與大多數部分的技術及其市場發展保持一致，這些部分基于來自大量來源的經驗學習。從制造商到特定技術***終 用戶，校準設施，獨立研究機構，型式測試和審批機構，獨立顧問，其他技術代表以及具有技術接觸點的任何其他方的來源。
用于在線驗證磁翻柱液位計的操作員儀表板（圖片由霍尼韋爾過程解決方案提供）
由于以下特點和優點，天然氣管道公司接受了多路磁翻柱液位計：
可靠性
重復性
容量
可調比
低維護
采用財政計量應用的行業標準
基于狀態的監控（在線，實時）。
如果要考慮超聲波儀表在貿易交接或分配計量中的具體應用，就會有大量公布的數據來源，直接響應已發布的標準，其中可以看出優化的路徑布局將是一個三 - 設計的三維元素。這種布局在理想和嚴重擾動的流動條件下提供復雜，準確和可重復的測量。其中一種路徑布局***初是在20世紀90年代開發的; 雖然在標準文件中可以看到其他多路徑儀表的例子。這種獨特的六通道布置針對三維精度進行了優化，與傳統的二維路徑相比具有性能優勢。該設計的三維元素如下所示。
實際上，用于財務測量的所有磁翻柱液位計都是在計量可追溯測試實驗室進行流量校準。流量測試在液位計的工作范圍內的多個點進行，以表征其性能曲線。然后計算儀表系數并應用于校正輸出到實驗室的可追溯和認證參考標準。
現代超聲波測量儀的一個優點是，一旦儀表進行流量校準，診斷評估就可以描述性能（即由于設備操作元件中的故障導致的儀表系數偏移，例如換能器和/或處理電子設備），以便頻繁（通常）雖然一些監管機構要求按設定的時間間隔重新進行認證，但這些要求因地方管轄權而異，因此通常不需要每個日歷年進行一次重新校準。這種診斷評估的復雜性正在增加，并且受到在線和實時驗證設備以確保其***佳性能的***終要求的推動。
所有商業上可行的氣體磁翻柱液位計都提供指示儀表操作條件的診斷輸出，直至并且包括判斷測量的總體流量輸出是否準確的能力。這些診斷已經發展了幾十年，并且須***繼續這樣做才能實現***佳的計量性能。儀表工作原理的性質有助于定義這些輸出以及它們的解釋，其中更廣泛使用的術語是基于條件的監測（CBM）。CBM是一個單獨的儀表的離散診斷的集合，它被帶入一個專用軟件，幫助***終用戶解釋各種數據集。組合數據集以創建更直觀的圖形表示，通常，
運輸時間超聲波儀表依賴于使用準確定時測量和已知幾何形狀（即路徑長度和角度）的聲波脈沖的傳輸和隨后識別，以準確地測量氣體速度。制造商已將信號（脈沖）識別和處理算法以及高精度時鐘結合在一起，以進行定時測量。因此，信號生成，信號接收，信號強度，信噪比和時鐘精度是準確可靠的儀表性能的基礎。幾十年來已經注意到診斷，例如儀表的信號強度，其中已知強度是應用于測量系統的電子放大的倒數。在實施專用軟件之前，當然在數字電子之前，
***強大且經過驗證的CBM結果之一是考慮多路徑儀表的路徑比分析。路徑比率的分析可以提供大量關于儀表對其位置內的實際流體液壓系統的響應的信息。在受干擾和非理想的流體流動條件下，定義為流動剖面未完全開發和經典，在這樣的路徑分析中包含有價值的信息。然而，應該注意的是，在許多情況下，沒有單一診斷的單一分析，而是幾種的組合。這是技術將繼續發展的地方。許多***終用戶熱衷于繼續探索在線原位驗證的主題，其中CBM是成功的關鍵。
在線和現場驗證是保管轉移和分配計量領域內磁翻柱液位計持續增長的關鍵。在許多裝置中，移除和重新校準這種儀表的成本是運營支出的***大貢獻者之一，而***終用戶也希望在預定的審計線索內保持可追溯性。通過專用軟件包即時呈現CBM須***繼續發展變得更加直觀，但它也須***發展為數據歷史分析。大量數據歷史存檔存在于許多包含流量數據的***終用戶業務中。創建并隨后分析更大的CBM數據是行業從數據檔案中實現體驗式學習的未來必要條件。隨著單個數據集的數量增加，由于總的CBM打包數據是在歷史檔案館中收集的，因此其中包含的信息須***是未知的，因為沒有后續的分析。該主題屬于審核領域，在未來應用磁翻柱液位計進行貿易交接和分配計量的過程中，需要做大量的工作。
展望未來，天然氣 - 傳統和非常規數字在全球經濟中仍將繼續受到巨大需求，因此，對計量的要求也是如此。因此，現有的和新的標準可能會發展并出現。由于燃氣計量行業的大多數工業供應商都在全球范圍內運營，如果各個區域標準的某些要素在可行的情況下全球一致，將會有所幫助。
根據安裝基礎，磁翻柱液位計的增長被認為是必不可少的，從***終用戶的角度來看，基于狀態的監測繼續變得更加直觀，并且它可以用作決定重新校準頻率的基礎。已安裝的儀表。至關重要的是，特別是對于審計而言，是持續要求分析個別儀表的歷史數據集，從而產生新的體驗式學習。
在展望未來時需要考慮的一個非常具有挑戰性的領域是過程歷史數據檔案，它引發了“虛擬計量”這一主題，這是本文之外的一個主題，它可以顯著降低任何驗證活動的不確定性。然而，可以認為這種方法可以導致磁翻柱液位計的原位校準的***終目標，其本身就是在工業中討論的廣泛主題。這是一個持續了二十多年的討論，但也許這篇文章中有關于如何在未來實現這一目標的線索。
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