FQJ—108天然气计量专用系统

【摘要】：作为重要的化工原料和清洁能源天然气，在贸易交接过程中的计量目前以孔板差压式流量计测量体积流量为主，测量方式正大规模地由机械式向电动单元组合式发展。 基于当前的市场前景和天然气流量计量的现状，作者开发出了FQJ-108天然气计量专用系统。该系统以SY/T6143-1996最新算法为标准，以两级计量为设计思想，采取PC-base的硬件平台和嵌入式操作系统的软件平台为开发模式。 整个系统主要由计算机、积算单元、变送器等部分组成，根据生产需求实现系统的灵活配置。计算机实现HMI人机接口和数据管理平台，具有工艺流程图、实时动态显示、实时和历史趋势图、报警、报表、数据记录、参数设定等功能。积算单元固化有流量计量专用软件和通讯软件，实现数据采集、计算、补偿、存储、通讯等功能。变送器将现场信号转换为电信号送到积算单元。文章详细地阐述了软硬件系统的原理和流程框图。 文章提出了根据简单牛顿迭代法来计算流量，改变精度判据并降低判据数数值，从实际迭代次数、运算精度来看效果与快速迭代法相当。采用积分求和法对流量进行累加。 该系统充分利用微电子技术和计算技术以及通过实际现场总结的经验，主要从测量与变送环节采取的措施、相关参数的在线实时补偿算法、非正常情况的在线补偿三个方面对如何提高量精度加以论述，尽可能地弥补孔板差压式流量计量程比较小、检定周期短、维护环节多、准确度低的不足。 系统采用工业标准的Modbus作为主要的通讯协议，对自定义协议的设备采用通讯控制器实现协议转换，并提出了提高通讯效率的多种方法以及远程通讯的实现方案。通过通讯程序监控软件实现多外设接入，而积算单元也可以作为单独的设备接入到其它的系统中去。 文章的工程实例从功能以及画面、流量计算、补偿对比、报表系统等方面加以详细论述。并提出应采取的接地抗干扰、软件抗干扰措施。 综上所述，该系统融合了计算机、通讯、控制技术，以及先进的传感技术、测量技术和数据库技术。认为其成功主要体现在系统结构先进性、开发思想的先进性、完善的自动补偿技术、高速多通道计量、实时在线组态以及良好通用性和扩展性等几个方面。 文章最后指出，基于现场总线的全数字化天然气流量计量系统其代是该量领域的发展方向，应尽快加以完善和推广。 【关键词】：天然气流量计量系统 SY/T6143-1996标准 牛顿迭代法 提高精度 通讯协议 工程实例
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TP274.2
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 1 前言9-13
• 2 基本原理和数学模型13-23
• 2．1 基本原理和数学模型13-17
• 2．2 流量计量迭代算法17-20
• 2．3 PC-base和嵌入式操作系统20-23
• 3 系统结构及功能特点23-29
• 3．1 系统结构23-26
• 3．2 系统的特点、功能26-29
• 4 系统原理和流程框图29-52
• 4．1 积算单元29-40
• 4．1．1 硬件系统原理框图29
• 4．1．2 软件流程框图29-40
• 4．2 监控软件体系结构40-45
• 4．2．1 软件主要功能40
• 4．2．2 软件体系结构40-45
• 4．3 通讯45-52
• 4．3．1 通讯网络以及协议45-46
• 4．3．2 MODBUS通讯协议46-48
• 4．3．3 提高通讯效率的方法48-49
• 4．3．4 远程通讯49-51
• 4．3．5 通讯控制器51-52
• 5 提高流量精度的方法52-58
• 5．1 测量与变送环节的措施52-53
• 5．2 相关参数的在线实时补偿算法53-56
• 5．3 非正常情况的在线实时补偿算法56-58
• 6 系统抗干扰技术58-61
• 6．1 接地抗干扰处理58-60
• 6．2 软件抗干扰措施60-61
• 7 工程实例61-70
• 7．1 系统介绍61-63
• 7．2 流量计量63-68
• 7．2．1 已知条件63-64
• 7．2．2 天然气流量计算64-65
• 7．2．3 迭代判据计算精度对流量的影响65-66
• 7．2．4 实时补偿与否的对比计算66-67
• 7．2．5 不确定度的讨论67-68
• 7．3 报表系统68-70
• 8 结论与展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75
• 附录75-76
• 附A：重庆市科委验收意见75-76
• 附B：作者在攻读硕士学位期间发表的论文76

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