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

流量計量：它是能量流量計量的主要部分。主要采用流量計來實現(xiàn)計量

發(fā)熱量計量：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)進行計算，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)

    • 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

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

我國已有一些天然氣計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的天然氣流量計算機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的天然氣流量計算機和在線氣相色譜儀，十幾年來華北油田除按體積流量計量外，同時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報告進行流量計算，采用自動取樣器定時定量取得天然氣氣樣，由化驗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)氣體進行校準(zhǔn)，最后以能量流量計量方式進行天然氣的計量交接。據(jù)估計，此商品天然氣能量計量系統(tǒng)的不確定度可達(dá)1.0%。

我國通常采用的天然氣計量方式為體積計量，但是，在大規(guī)模天然氣交接計量過程中，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)的體積計量方式很明顯的并不科學(xué)，也不公平，不能夠準(zhǔn)確的計量出實際的天然氣用量，使得天然氣的計量和收費并不合理。

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

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

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

如圖2所示，本實施方式優(yōu)選計量控制器為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，以下僅對與本實用新型發(fā)明點相關(guān)的設(shè)備與計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、熱值儀和燃?xì)鈭缶鞯墓╇姸俗樱珹7和A8為燃?xì)鈭缶鞯膱缶盘栞敵龆俗樱俗覣8電連接計量控制器的一開關(guān)量輸入端口，從而將燃?xì)鈭缶鞯膱缶盘杺鬏斀o計量控制器，計量控制器的開關(guān)量輸出端電連接有報警指示燈H1，當(dāng)有報警信號輸入時，報警指示燈H1點亮報警。

需要說明的是，計量控制器為PLC僅是本實施方式的優(yōu)選方案，實際應(yīng)用中計量控制器并不限于PLC，還可以選用工控機或單片機等，關(guān)于計量控制器采用工控機或單片機等的具體實施方式與計量控制器采用PLC的具體實施方式基本相同，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)于計量控制器采用工控機或單片機的具體實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為與流量計和熱值儀的連接端子，本實施方式優(yōu)選A9、A10、A11和A12四個端子電連接計量控制器的485通訊端口TX和RX，即流量計和熱值儀通過RS485總線與計量控制器連接，從而將采集到的數(shù)據(jù)等信號傳輸給計量控制器。本實施方式進一步的優(yōu)選在A9、A10、A11和A12四個端子與TX和RX之間串接信號隔離柵IG，用以保護計量控制器。流量計用于采集天然氣的實時流量，本實施方式優(yōu)選流量計為超聲波流量計，內(nèi)部集成有壓力傳感器和溫度傳感器，能夠同時采集天然氣的瞬時流量、溫度、壓力及計算出累積流量傳輸給計量控制器，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，本實施方式進一步的優(yōu)選該超聲波流量計為山東思達(dá)特生產(chǎn)的AS超聲波流量計。熱值儀用于采集天然氣的熱值，同時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)傳輸給計量控制器。計量控制器用于根據(jù)流量計和熱值儀采集到的數(shù)據(jù)計算出天然氣能量，其對流量計和熱值儀傳輸來的數(shù)據(jù)進行計算和整理，根據(jù)流量×熱值＝能量的公式計算出天然氣的瞬時能量及累積能量，并將計算得出的天然氣能量值及從流量計處接收的壓力、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)包括計量控制器計算得出的天然氣的能量，以及計量控制器從流量計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)。本實施方式優(yōu)選人機交互設(shè)備為觸摸屏HMI，進一步優(yōu)選人機交互設(shè)備與計量控制器之間通過擬太網(wǎng)連接。

如圖3所示，本實用新型天然氣能量計量系統(tǒng)的工作流程如下：

步驟一、進行參數(shù)設(shè)定，此參數(shù)包括熱值儀和流量計的設(shè)定參數(shù)，以及與流量計、熱值儀、中心服務(wù)器和人機交互設(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，以及流量計采集的溫度、壓力、瞬時流量和累積流量等。

步驟三、故障判定，故障包括從流量計、熱值儀和燃?xì)鈭缶魈幾x取的報警及自身故障等，若發(fā)生故障，則及時發(fā)出聲光報警并上傳中心服務(wù)器。

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

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

實施例二：

本實施方式與實施例一基本相同，其不同之處在于：

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

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

除上述兩實施例外，還可以將此系統(tǒng)設(shè)計成冗余結(jié)構(gòu)，即流量計和熱值儀與計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。

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

本實用新型不局限于上述具體的實施方式，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，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。