天然气管道压力仪表自动化校准技术应用研究

引言

天然气作为清洁能源，在能源结构转型中具有重要的地位，而管道是其长距离输送的核心载体。压力参数是反映天然气管道运行状态的核心指标，压力仪表的精准测量是保障管道平稳运行、预防泄漏与爆炸等事故的基础。在传统的手工校准方法中，其效率较低，误差较大且需要依靠经验，在目前的天然气管道网络化、规模化背景下很难适应。自动化校准技术通过计算机、传感器、智能算法等科技手段将校准过程自动化和智能化，给压力仪表精准校准提供新途径。通过该文对该项技术的作用、现状和应用的详细研究，完善天然气管道运维体系建设。

1 压力仪表自动化校准技术作用

1.1 提升校准精度与可靠性

在进行压力仪表校准过程中，采用自动化校准，利用高精度的压力源、传感器与数据采集系统实现，避免手工校准时因人为操作所造成的测量误差。其压力控制精度达 ±0.02% FS，数据采集分辨率为 0.001% FS 并能全程记录，且具有较强的可追溯性。同时在进行校准时按压力校准规范进行，并可以严格按规范步骤进行校准，保证了同种型号的不同仪表之间的校准结果一致和各批号间校准结果的稳定性，进而能够准确地保证压力检测的数据有效性和正确性[1]。

1.2 提高校准效率与经济性

在使用自动化系统过程中，能同时校准多台仪表，单台仪表自动校准时间比人工方式减少 50% 以上。 20 台仪表采用传统人工校准需要 2 天，采用自动化校准后只需要 4 小时。不仅减少了停机时间，且减少人员数量和培训费用，避免因校准不及时而带来管道安全运行风险，间接增加了经济效益，特别是针对长输管线沿途大量分散的仪表的校准标准。

1.3 保障校准过程安全性

天然气管道上的压力表都处于带压环境，由人工进行校准时需要经常性接触高压设备，自动化校准是通过远程控制、隔离开关等手段，把工作人员远离高压设备和易燃易爆的环境，避免让工作人员直面危险。另外，系统还配备了过载保护和故障报警装置，在危险位置当压力超限时可自动停机，从技术上消除校准中存在的安全隐患。

2 天然气管道压力仪表自动化校准技术应用现状

如今，在我国的压力仪表自动化校准技术也在逐渐的推广和应用，在大型天然气管道企业中，也开始逐步使用自动化校准技术，西气东输、川气东送等国家一级管道工程均设立了区域性的自动化校准中心，通过工业计算机作为校准的平台，实现了压力变送器、压力表等仪表的自动校准。但由于对自动化校准技术的认识还不深，应用范围不够广，大部分中小型管道企业由于自身成本和技术的局限性，多数还处在人工校准阶段，而目前的自动化系统也只局限于某一种类型的仪表，都不利于其后期的维修和保养。在欧美发达国家中其对自动化校准技术的运用最为完善。在德国某家天然气公司中，其使用物联网与自动校准，应用智能传感器监测仪表状态，根据实时状态触发自动校准流程，实现了由“状态维修”代替“周期维修”。而美国企业研制的移动式自动化校准车，可以解决沿线站场仪表的现场校准减少了仪表拆卸运输成本，同时，校准数据也将实时上传到云端管理平台进行全生命周期管理。总之，国内外技术都呈现出智能化、网络化的趋势，我国尚存在系统集成度低、标准不统一和广泛应用面窄的问题，需要进一步突破不同类型的仪表之间的兼容问题，远程智能诊断技术瓶颈有待突破。

3 天然气管道压力仪表自动化校准技术应用

3.1 站场固定式自动化校准系统应用

在天然气分输站、压气站等固定场所，技术人员多采用固定式自动化校准系统执行压力仪表校准工作。该系统由标准压力源、多通道切换装置、数据处理终端及校准软件共同组成，技术人员通过预设参数，使系统可稳定连接站内一定数量的压力仪表并同时启动校准操作。

工作时，依据技术人员预先设定的程序自动切换不同量程的校准点，每个校准点的压力稳定时间被系统精确控制在 30 至 60 秒的范围内。在此过程中，系统的数据采集模块会实时同步采集被校仪表与标准仪表的测量数据，数据处理终端则立即对这些数据进行运算处理，快速得出被校仪表的误差值，并严格依据国家计量规范自动判定其校准结果是否合格。在运行本系统时须由技术人员做好被校仪表和系统的联调工作，保证其通信通道正常后才能开始校准工作，在此过程中，由技术人员通过监控终端查看校准过程中，各个压力点的压力值等相关参数的变化情况，待所有的校准点完成后，系统会生成一份校准报告后再对其进行核对确认，并存盘归档[2]。

3.2 管线移动式自动化校准技术应用

针对长输管道沿线阀室、计量站等分散点位的仪表，运维人员采用移动式校准技术实施校准作业更具适应性。移动式系统被专业技术人员集成于特制的校准车辆中，车辆内部固定安装有车载发电机、便携式压力源及无线通信模块，运维人员驾驶车辆抵达目标点位后，迅速搭建临时校准环境开展现场作业。对于无法拆卸的压力仪表，技术人员按照操作规范采用“比对法”进行校准，先关闭仪表前后端的控制阀门，将标准仪表与被校仪表通过专用接头并联接入压力管路，打开阀门使两者处于相同的压力环境中，随后启动系统，系统会实时采集这两台仪表的测量数据，并自动校对数据之间的偏差[3]。

3.3 智能诊断与预测性校准应用

在进行智能诊断和预测性校准时，技术团队应组织技术人员和软件工程师共同运用大数据、人工智能技术，把原来的基础自动化校准系统的功能升华为智能预测性校准平台。该平台利用布置于仪表周围的传感器，不断采集仪器仪表历史校准数据、运行环境参数、测量值变化情况等，并上传到前置机端的数据预处理子模块，在此对大量采集数据加以预处理，经过算法模块的人工智能算法不断地学习分析处理数据，并最终形成预测性故障模型。当系统经模型计算出仪表误差后，管理员需及时发出仪表校准的通知及校准方案。校对方案包括校准时间，仪表型号，所器工具及对应的校准方法。使用平台进行建设，需定期校核维护传感器以保证采集数据准确，平台会根据预警信息及校准计划安排人员、设备，在预定的时间窗口内完成校准，校准结束后，技术人员将新校准的数据输入平台形成闭环管理流程。

4 结语

目前，天然气管道压力仪表自动化校准技术能够有效提高校准精度、效率和安全水平，是目前推行管道运维技术现代化升级的重点发展方向。目前，国内普遍存在的状况为“大型企业领先、中小企业滞后”情况，与国外先进技术水平相比，在系统的集成化程度和智能化程度等方面都存在一定距离。因此，我国应重点发展更多种类仪表的兼容性和自动化校准系统，健全和完善相关行业标准规范，推进“自动化校准+物联网+AI”的方式方法来实现预测性校准，加强针对小型企业、中小型企业等的技术扶持力度，从而进一步地增加整个行业的自动化校准盖面。

参考文献

[1]王秀男.数字化油田无线仪表校准方法[J].中国计量，2023，（03）：107-110.

[2]韩建龙.直读验封仪中压力计的校准研究[J].石油管材与仪器，2021，7（02）：77-81.

[3]张永华.天然气集输常见自动化仪表的安全可靠性分析[J].当代化工研究，2024，（16）：122-124.