三部分的組合：流量計(jì)量（流量計(jì)）、發(fā)熱量計(jì)量（氣相色譜儀）和 天然氣組分分析（氣相色譜儀）三部分的組合。

流量計(jì)量：它是能量流量計(jì)量的主要部分。主要采用流量計(jì)來實(shí)現(xiàn)計(jì)量

發(fā)熱量計(jì)量：二種方式檢測發(fā)熱量

直接檢測發(fā)熱量：直接法發(fā)熱量直接測量法有水流式和氣流式兩種。氣流式對設(shè)備和環(huán)境的要求比水流式嚴(yán)格，但準(zhǔn)確度和靈敏度高。美國20世紀(jì)70年代使用水流式，80年代用氣流式取代了水流式。我國天然氣發(fā)熱量測量為水流式（GB 12206）。

間接發(fā)熱量：間接法發(fā)熱量間接測量法是利用組成分析數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)有IS06976，ASTMD3588和GB/T11062。

兩種測量方法都必須使用正確的天然氣樣品采集方法。

天然氣組分分析

天然氣的組分分析可分為在線分析和離線分析兩種。

由取樣和分析兩部分組成。對應(yīng)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)有IS010715和IS06974及GB/T13609和GB/Tl3610。

    所以，要求得到天然氣能量流量，必須要求測量以下的參數(shù)：

    1.質(zhì)量流量, 標(biāo)準(zhǔn)體積流量

    2.燃?xì)鈮毫Α囟取⒔M分、(相對)燃?xì)饷芏取?/span>

    需要被計(jì)算如下的天然氣參數(shù)：

    • 壓縮因子

    • 摩爾量

    • 熱值

    • 氣體相對密度

    • 運(yùn)動粘度

    • 比熱

    可以參考采用以下測量儀器儀表：

    • 基本流量儀表(氣體渦輪、超聲、孔板等流量計(jì))

    • 絕壓或差壓變送器

    • 溫度變送器、Pt100 傳感器

    • 在線色譜儀

    • 密度儀、相對密度變送器

• 流量計(jì)算機(jī)（有的具備密度計(jì)算功能，可以不加密度儀）、體積修正儀、計(jì)數(shù)器

我國已有一些天然氣計(jì)量站配備天然氣在線分析系統(tǒng)，它可提供天然氣組成和發(fā)熱量的數(shù)據(jù)，如華北油田向北京供氣的東郊門站配備有引進(jìn)的天然氣流量計(jì)算機(jī)和在線氣相色譜儀等。1993年華北油田向北京市供氣的第二條輸氣管道投產(chǎn)，建在這條管道末端的南郊門站配備有從美國引進(jìn)的天然氣流量計(jì)算機(jī)和在線氣相色譜儀，十幾年來華北油田除按體積流量計(jì)量外，同時(shí)也記錄了天然氣的發(fā)熱量。

中國海洋石油總公司于1996年投產(chǎn)了南海氣田，該氣田有30億立方米的年生產(chǎn)能力，其中90%的商品天然氣經(jīng)跨底管道輸送香港，用作中華電力公司的燃料，此天然氣按ISO 5167和AGA No.8報(bào)告進(jìn)行流量計(jì)算，采用自動取樣器定時(shí)定量取得天然氣氣樣，由化驗(yàn)室的氣相色譜儀分析天然氣組成，氣相色譜儀每次使用前用標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行校準(zhǔn)，最后以能量流量計(jì)量方式進(jìn)行天然氣的計(jì)量交接。據(jù)估計(jì)，此商品天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)的不確定度可達(dá)1.0%。

我國通常采用的天然氣計(jì)量方式為體積計(jì)量，但是，在大規(guī)模天然氣交接計(jì)量過程中，由于各地天然氣氣體的組分存在差異，氣質(zhì)也有波動，導(dǎo)致天然氣發(fā)熱量存在差異，因而傳統(tǒng)的體積計(jì)量方式很明顯的并不科學(xué)，也不公平，不能夠準(zhǔn)確的計(jì)量出實(shí)際的天然氣用量，使得天然氣的計(jì)量和收費(fèi)并不合理。

方案提供一種天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)，此天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的計(jì)量出實(shí)際的天然氣用量，計(jì)量更科學(xué)、公平，能夠使得天然氣的計(jì)量和收費(fèi)更合理

天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)：采集所述天然氣的流量的流量計(jì)+天然氣熱值的熱值儀+數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。用于根據(jù)所述流量計(jì)和所述熱值儀采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算出所述天然氣能量的計(jì)量控制器，所述流量計(jì)和所述熱值儀分別與所述計(jì)量控制器連接。

天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)還包括人機(jī)交互設(shè)備，所述人機(jī)交互設(shè)備與所述計(jì)量控制器連接用于顯示并存儲系統(tǒng)參數(shù)。

如圖2所示，本實(shí)施方式優(yōu)選計(jì)量控制器為PLC(可編程控制器)，因圖2中的一些電源電路均為本領(lǐng)域的公知常識，因此關(guān)于常規(guī)的電源電路在此不再詳述，以下僅對與本實(shí)用新型發(fā)明點(diǎn)相關(guān)的設(shè)備與計(jì)量控制器的連接作詳細(xì)闡述。圖2中的A1、A2、A3、A4、A5、A6分別為流量計(jì)、熱值儀和燃?xì)鈭?bào)警器的供電端子，A7和A8為燃?xì)鈭?bào)警器的報(bào)警信號輸出端子，端子A8電連接計(jì)量控制器的一開關(guān)量輸入端口，從而將燃?xì)鈭?bào)警器的報(bào)警信號傳輸給計(jì)量控制器，計(jì)量控制器的開關(guān)量輸出端電連接有報(bào)警指示燈H1，當(dāng)有報(bào)警信號輸入時(shí)，報(bào)警指示燈H1點(diǎn)亮報(bào)警。

需要說明的是，計(jì)量控制器為PLC僅是本實(shí)施方式的優(yōu)選方案，實(shí)際應(yīng)用中計(jì)量控制器并不限于PLC，還可以選用工控機(jī)或單片機(jī)等，關(guān)于計(jì)量控制器采用工控機(jī)或單片機(jī)等的具體實(shí)施方式與計(jì)量控制器采用PLC的具體實(shí)施方式基本相同，區(qū)別僅在于電路連接上的簡單差別，且此差別也均為本領(lǐng)域的公知常識，因此關(guān)于計(jì)量控制器采用工控機(jī)或單片機(jī)的具體實(shí)施方式在此不再詳述。

如圖1和圖2共同所示，圖2中的A9、A10、A11和A12為與流量計(jì)和熱值儀的連接端子，本實(shí)施方式優(yōu)選A9、A10、A11和A12四個(gè)端子電連接計(jì)量控制器的485通訊端口TX和RX，即流量計(jì)和熱值儀通過RS485總線與計(jì)量控制器連接，從而將采集到的數(shù)據(jù)等信號傳輸給計(jì)量控制器。本實(shí)施方式進(jìn)一步的優(yōu)選在A9、A10、A11和A12四個(gè)端子與TX和RX之間串接信號隔離柵IG，用以保護(hù)計(jì)量控制器。流量計(jì)用于采集天然氣的實(shí)時(shí)流量，本實(shí)施方式優(yōu)選流量計(jì)為超聲波流量計(jì)，內(nèi)部集成有壓力傳感器和溫度傳感器，能夠同時(shí)采集天然氣的瞬時(shí)流量、溫度、壓力及計(jì)算出累積流量傳輸給計(jì)量控制器，不再需要另外安裝壓力傳感器及溫度傳感器，測得的流量值更加準(zhǔn)確，本實(shí)施方式進(jìn)一步的優(yōu)選該超聲波流量計(jì)為山東思達(dá)特生產(chǎn)的AS超聲波流量計(jì)。熱值儀用于采集天然氣的熱值，同時(shí)還能夠采集天然氣的華白數(shù)和密度等，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)量控制器。計(jì)量控制器用于根據(jù)流量計(jì)和熱值儀采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算出天然氣能量，其對流量計(jì)和熱值儀傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和整理，根據(jù)流量×熱值＝能量的公式計(jì)算出天然氣的瞬時(shí)能量及累積能量，并將計(jì)算得出的天然氣能量值及從流量計(jì)處接收的壓力、溫度值，及從熱值儀處接收的華白數(shù)值、密度值等傳輸給中心服務(wù)器和人機(jī)交互設(shè)備，以供顯示、存儲及統(tǒng)一管理。

如圖1和圖2共同所示，計(jì)量控制電連接有無線通訊模塊DTU，并通過無線通訊模塊DTU與中心服務(wù)器無線連接，從而將數(shù)據(jù)傳輸給中心服務(wù)器，便于統(tǒng)一管理。本實(shí)施方式優(yōu)選無線通訊模塊DTU為GPRS(通用分組無線服務(wù)技術(shù))模塊。

如圖1和圖2共同所示，人機(jī)交互設(shè)備用于顯示并存儲系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)包括計(jì)量控制器計(jì)算得出的天然氣的能量，以及計(jì)量控制器從流量計(jì)和熱值儀處接收的壓力值、溫度值、華白數(shù)和密度值等數(shù)據(jù)。本實(shí)施方式優(yōu)選人機(jī)交互設(shè)備為觸摸屏HMI，進(jìn)一步優(yōu)選人機(jī)交互設(shè)備與計(jì)量控制器之間通過擬太網(wǎng)連接。

如圖3所示，本實(shí)用新型天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)的工作流程如下：

步驟一、進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，此參數(shù)包括熱值儀和流量計(jì)的設(shè)定參數(shù)，以及與流量計(jì)、熱值儀、中心服務(wù)器和人機(jī)交互設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)地址等參數(shù)。

步驟二、讀取數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)包括熱值儀采集的熱值、華白數(shù)和密度等，以及流量計(jì)采集的溫度、壓力、瞬時(shí)流量和累積流量等。

步驟三、故障判定，故障包括從流量計(jì)、熱值儀和燃?xì)鈭?bào)警器處讀取的報(bào)警及自身故障等，若發(fā)生故障，則及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警并上傳中心服務(wù)器。

步驟四、數(shù)據(jù)計(jì)算，將流量計(jì)和熱值儀傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并根據(jù)流量×熱值＝能量的公式計(jì)算出天然氣的瞬時(shí)能量及累積能量。

步驟五、數(shù)據(jù)處理，將各數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、顯示和上傳。

實(shí)施例二：

本實(shí)施方式與實(shí)施例一基本相同，其不同之處在于：

流量計(jì)和熱值儀與計(jì)量控制器之間通過模擬量輸入模塊進(jìn)行連接，即計(jì)量控制器接收流量計(jì)和熱值儀的電流信號，然后將電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)值再進(jìn)行計(jì)算和處理。本實(shí)施方式中優(yōu)選在模擬量輸入模塊與流量計(jì)和熱值儀之間串接信號隔離柵，以保護(hù)模擬量輸入模塊。

此實(shí)施方式與實(shí)施例一相比需要另外增加模擬量輸入模塊，計(jì)量控制器的成本較高，但連接可靠性高，受干擾性小，同時(shí)也可適用不帶通訊功能的流量計(jì)和熱值儀。

除上述兩實(shí)施例外，還可以將此系統(tǒng)設(shè)計(jì)成冗余結(jié)構(gòu)，即流量計(jì)和熱值儀與計(jì)量控制器之間即有通訊連接，也有模擬量輸入模塊連接，此種設(shè)計(jì)可使得兩種連接方式互為備用，系統(tǒng)可靠性更高。

天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)通過能量來計(jì)量天然氣，作為天然氣的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，使得天然氣的計(jì)量更為科學(xué)，也更公平，更符合實(shí)際的天然氣用量，因此能夠使得天然氣的計(jì)量和收費(fèi)更合理。同時(shí)還可以根據(jù)計(jì)量的數(shù)據(jù)分析天然氣能量的使用情況，能夠及時(shí)采限措施提高能源的利用率。

本實(shí)用新型不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動，所做出的種種變換，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。