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磁翻柱液位计如何更有效地测量天然气
 在天然气应用中,磁翻柱液位计通常比机械式仪表具有更好的性能,更高的可靠性和更低的资本和拥有成本。那么磁翻柱液位计如何更有效地测量天然气。
    天然气工业是许多全球经济的关键部分。据称,在公共领域1,2中,到2040年,天然气能源消耗量将达到世界能源需求的23%。它是增长最快的燃料,在    2011年至2016年间每年增长约1.7%。这表示预计消耗量为820千万亿英热单位的天然气。对石油和天然气行业而言,显着的重要性在于非常规天然气生产与传统资源的显着增长,此外,对于涵盖整个天然气价值链的计量的极其重要的要求。液位计对于量化从井口到火焰点的气体的大量运动是必不可少的。
    天然气行业的公司有严格的运营需求。他们需要精确的液位计技术来测量和分析整个价值链中的天然气质量和数量。该行业将其仪表分类为:(1)传统; 或(2)新技术。这是一个基于历史时间轴的相对分类,延伸到许多技术世纪。在公布的材料中经常使用这一术语,例如磁翻柱液位计世界市场,第3版,一种致力于磁翻柱液位计的营销报告。3然而,传统的流量测量设备在某些应用中可能不安全且安装和维护成本高,这就是开发新技术的原因。
    一种这样的新技术是基于超声的流量测量。对于干燥,潮湿或腐蚀性和磨蚀性气体的天然气工艺,或需要双向测量且压降最小或没有压降的超声波测量装置,超声波测量装置通常比机械式仪表具有更好的性能,更高的可靠性和更低的资金和拥有成本。
超声波用于电子,导航,工业和安全应用。它还用于医学中以观察身体的内部器官。在日常生活中,可听声音的例子围绕着我们,而人类几个世纪以来一直在追求对声音影响的更深层次的了解。声速(有时称为声速)已知是声音在特定条件下在给定介质中传播的速度。
    第一个已知的测量空气(气体)声速(SoS)的尝试是皮埃尔•加森迪(Pierre Gassendi),他在1635年计算了远程大炮的粉末闪光和后来发出的爆炸之间的延迟。到1700年代早期,使用火炮的声速估计值在现代值的0.5米/秒(1.64英尺/秒)范围内。Isaac Newton(1642年至1727年)在“公主”第二卷第49号提案中对SoS的第一次分析确定证实了这一点。对于典型环境温度下的海平面空气,他计算出的值为298米/秒(979英尺/秒),太低了约15%,真实值接近340米/秒(1116英尺/秒) S)。然而,牛顿构思的基本方法基本上是正确的。早在19世纪,
    尽管基于超声波的技术最近才被使用,但是以这种或那种形式的计量已经存在了许多世纪。可追溯到20世纪30年代的记录表明使用了多普勒技术,并且大约在1970年使用了传输时间法。值得注意的是,在考虑特定的最终用途或应用时,所有计量技术都是有效的; 然而,财政燃气表的过境时间的独家使用在过去40多年中已经发展。参考在任何单个专用计量装置内采用多于一个测量点(称为“路径”)的仪表记录重大进展。
    在过去的30年中,气体超声波多路径仪表已从工程实验室转变为广泛的商业用途,作为衡量财务会计气体量的主要选择装置。计量路径布置在各种设计者/制造商之间明显不同(通过物理配置/位置),但是基本的基本原理保持不变。
    公布的标准4,5,6,7的开发通常会增加最终用户对特定计量技术的信心,其中最着名的超声波示例是美国天然气协会报告第9.4号。毫无疑问,随着仪表技术的发展,对公正标准的要求呈指数级增长,并且通常表明该技术的采用率。
标准不时更新,以便与大多数部分的技术及其市场发展保持一致,这些部分基于来自大量来源的经验学习。从制造商到特定技术最终    用户,校准设施,独立研究机构,型式测试和审批机构,独立顾问,其他技术代表以及具有技术接触点的任何其他方的来源。
用于在线验证磁翻柱液位计的操作员仪表板(图片由霍尼韦尔过程解决方案提供)
由于以下特点和优点,天然气管道公司接受了多路磁翻柱液位计:
 可靠性
 重复性
 容量
 可调比
 低维护
采用财政计量应用的行业标准
基于状态的监控(在线,实时)。
    如果要考虑超声波仪表在贸易交接或分配计量中的具体应用,就会有大量公布的数据来源,直接响应已发布的标准,其中可以看出优化的路径布局将是一个三 - 设计的三维元素。这种布局在理想和严重扰动的流动条件下提供复杂,精确和可重复的测量。其中一种路径布局最初是在20世纪90年代开发的; 虽然在标准文件中可以看到其他多路径仪表的例子。这种独特的六通道布置针对三维精度进行了优化,与传统的二维路径相比具有性能优势。该设计的三维元素如下所示。
    实际上,用于财务测量的所有磁翻柱液位计都是在计量可追溯测试实验室进行流量校准。流量测试在液位计的工作范围内的多个点进行,以表征其性能曲线。然后计算仪表系数并应用于校正输出到实验室的可追溯和认证参考标准。
现代超声波测量仪的一个优点是,一旦仪表进行流量校准,诊断评估就可以描述性能(即由于设备操作元件中的故障导致的仪表系数偏移,例如换能器和/或处理电子设备),以便频繁(通常)虽然一些监管机构要求按设定的时间间隔重新进行认证,但这些要求因地方管辖权而异,因此通常不需要每个日历年进行一次重新校准。这种诊断评估的复杂性正在增加,并且受到在线和实时验证设备以确保其最佳性能的最终要求的推动。
    所有商业上可行的气体磁翻柱液位计都提供指示仪表操作条件的诊断输出,直至并且包括判断测量的总体流量输出是否准确的能力。这些诊断已经发展了几十年,并且必须继续这样做才能实现最佳的计量性能。仪表工作原理的性质有助于定义这些输出以及它们的解释,其中更广泛使用的术语是基于条件的监测(CBM)。CBM是一个单独的仪表的离散诊断的集合,它被带入一个专用软件,帮助最终用户解释各种数据集。组合数据集以创建更直观的图形表示,通常,
    运输时间超声波仪表依赖于使用精确定时测量和已知几何形状(即路径长度和角度)的声波脉冲的传输和随后识别,以精确地测量气体速度。制造商已将信号(脉冲)识别和处理算法以及高精度时钟结合在一起,以进行定时测量。因此,信号生成,信号接收,信号强度,信噪比和时钟精度是精确可靠的仪表性能的基础。几十年来已经注意到诊断,例如仪表的信号强度,其中已知强度是应用于测量系统的电子放大的倒数。在实施专用软件之前,当然在数字电子之前,
    最强大且经过验证的CBM结果之一是考虑多路径仪表的路径比分析。路径比率的分析可以提供大量关于仪表对其位置内的实际流体液压系统的响应的信息。在受干扰和非理想的流体流动条件下,定义为流动剖面未完全开发和经典,在这样的路径分析中包含有价值的信息。然而,应该注意的是,在许多情况下,没有单一诊断的单一分析,而是几种的组合。这是技术将继续发展的地方。许多最终用户热衷于继续探索在线原位验证的主题,其中CBM是成功的关键。
    在线和现场验证是保管转移和分配计量领域内磁翻柱液位计持续增长的关键。在许多装置中,移除和重新校准这种仪表的成本是运营支出的最大贡献者之一,而最终用户也希望在预定的审计线索内保持可追溯性。通过专用软件包即时呈现CBM必须继续发展变得更加直观,但它也必须发展为数据历史分析。大量数据历史存档存在于许多包含流量数据的最终用户业务中。创建并随后分析更大的CBM数据是行业从数据档案中实现体验式学习的未来必要条件。随着单个数据集的数量增加,由于总的CBM打包数据是在历史档案馆中收集的,因此其中包含的信息必须是未知的,因为没有后续的分析。该主题属于审核领域,在未来应用磁翻柱液位计进行贸易交接和分配计量的过程中,需要做大量的工作。
    展望未来,天然气 - 传统和非常规数字在全球经济中仍将继续受到巨大需求,因此,对计量的要求也是如此。因此,现有的和新的标准可能会发展并出现。由于燃气计量行业的大多数工业供应商都在全球范围内运营,如果各个区域标准的某些要素在可行的情况下全球一致,将会有所帮助。
    根据安装基础,磁翻柱液位计的增长被认为是必不可少的,从最终用户的角度来看,基于状态的监测继续变得更加直观,并且它可以用作决定重新校准频率的基础。已安装的仪表。至关重要的是,特别是对于审计而言,是持续要求分析个别仪表的历史数据集,从而产生新的体验式学习。
    在展望未来时需要考虑的一个非常具有挑战性的领域是过程历史数据档案,它引发了“虚拟计量”这一主题,这是本文之外的一个主题,它可以显着降低任何验证活动的不确定性。然而,可以认为这种方法可以导致磁翻柱液位计的原位校准的最终目标,其本身就是在工业中讨论的广泛主题。这是一个持续了二十多年的讨论,但也许这篇文章中有关于如何在未来实现这一目标的线索。
 
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