T/JSE 6-2025 天然气超声流量计远程诊断系统技术规范

　　ICS 75.180.30

　　CCS E98

　　团 体 标 准

　　T/JSE 6-2025

　　天然气超声流量计远程诊断系统技术

　　规范

　　Specification for remote diagnosis of natural gas ultrasonic flowmeter

　　measurement system

　　2025-12-31 发布 2026-03-01 实施

　　江 苏 省 能 源 行 业 协 会 发 布

　　T/JSE 6-2025

　　目 次

　　前 言 1

　　1 范围 2

　　2 规范性引用文件 2

　　3 术语和定义 2

　　4 原理与架构 2

　　5 计量系统 3

　　6 远程诊断系统 4

　　7 功能要求 5

　　8 诊断及分析处理 6

　　附录 A(资料性) 自诊断信息分析 8

　　附录 B(资料性) 超声波流量计远程诊断报告 9

　　T/JSE 6-2025

　　前 言

　　本文件按照GB/T1.1-2020 《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由江苏省能源行业协会提出。

　　本文件由江苏省能源行业协会归口。

　　本文件起草单位：中石化江苏石油工程设计有限公司、江苏省天然气有限公司、中国石化天然气榆济管道分公司、山东中世天然气有限公司、江西省投资燃气有限公司、苏州量熙智能仪表有限公司、恩德斯豪斯(北京)科技有限公司、霍尼韦尔(天津)有限公司、上海中核维思仪器仪表股份有限公司。

　　本文件主要起草人：杜培恩、王春兰、崔俊强、毕庶强、张炯、范振业、徐正峰、柯良坚、唐金勇、孙丽敏、李昌锋、陈志堂、胡立舜、田元元、刘昕、潘相志、翟遵峰、陈士刚、曾庆煌、胡冲、张丹、欧阳峰、兰烨翔、罗健忠、吴玉善、吴卫国。

　　本标准在执行过程中的意见或建议反馈至江苏省能源行业协会(南京市建邺区庐山路246 号金融城 3 号楼 9 层)。

　　1

　　T/JSE 6-2025

　　1 范围

　　本文件规定了天然气超声流量计远程诊断系统的基本原理、系统架构、系统功能和诊断与分析处理等要求。

　　本文件适用于天然气超声流量计远程诊断系统的设计、建设和运行维护管理。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 13609 天然气取样导则

　　GB/T 13610 天然气的组成分析 气相色谱法

　　GB/T 18603 天然气计量系统技术要求

　　GB/T 18604-2023 用气体超声流量计测量天然气流量

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1 计量系统 measuring systems

　　用于实现天然气交接计量的系统。

　　[来源：GB/T 18603-2023,3.2]

　　3.2 声道 acoustic path

　　在一对发射和接收超声换能器间的超声信号传播的实际路径。

　　[来源：GB/T 18604-2023,3.5]

　　3.3 声速偏差 speed of sound deviation

　　流量计测量得到的平均声速与理论计算声速之间的最大相对偏差。

　　[来源：GB/T 18604-2023,3.15]

　　3.4 超声换能器 ultrasonic transducer

　　把声能转换成电信号和反过来把电信号转换成声能的组件。

　　[来源：GB/T 18604-2023,3.2]

　　3.5 声速核查法 method using speed of sound cheeking

　　通过测量流体的温度、压力和气体组成,利用声速计算软件计算得到工况条件下介质中的计算声速,与在同一条件下流量计的测量声速进行比较,对流量计测量的声波传播时间进行验证,进行流量计计量性能评价的方法。

　　4 原理与架构

　　4.1 工作原理

　　2

　　T/JSE 6-2025

　　4.1.1 天然气超声流量计远程诊断采用声速核查法。

　　4.1.2 远程诊断系统从计量系统采集数据与流量计说明书设定值或诊断模型参考集的值进行实时比较，判定超声流量计运行状态是否正常。

　　4.2 系统架构

　　4.2.1 天然气超声流量计远程诊断系统应由计量系统和远程诊断系统组成。系统结构示意见图 1。

　　4.2.2 计量系统包括超声流量计、流量计算机、压力变送器、温度变送器及在线色谱分析仪等。

　　4.2.3 远程诊断系统可设置在站场或控制中心，数据采集服务器通过通信网络采集计量仪表数据，人机界面(简称 HMI)与数据库服务器通信，用于图形显示、数据管理及报警，系统结构示意图宜符合图 1 要求。

　　数据采集服务器

　　HMI)

　　数据通讯

　　XXX 输气站场计量系统

　　流量计算机 超声流量计

　　XXX 输气站场计量系统

　　… … 流量计算机 超声流量计

　　色谱分析仪

　　色谱分析仪

　　图 1 天然气超声流量计远程诊断系统结构示意图

　　5 计量系统

　　5.1 超声流量计

　　5.1.1 超声流量计应符合 GB/T 18604 的要求。

　　5.1.2 准确度等级应符合 GB/T 18603 的要求。

　　5.1.3 重复性应不超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的 1/5。

　　5.1.4 测量声速应符合表 1 的要求。

　　3

　　T/JSE 6-2025

　　表 1 流量计测量声速技术要求

　　声速偏差允许范围

　　±0.2%

　　声道最大声速差允许范围

　　±0.5m/s

　　测量重复性优于

　　0.05%

　　5.1.5 贸易交接用超声流量计应有有效的检定证书。

　　5.2 流量计算机

　　5.2.1 应具有数据存储功能。

　　5.2.2 应具有流量累积功能，实现流量日、月和年累积。

　　5.2.3 应具有历史数据查询功能。

　　5.2.4 应具有天然气标况计算功能，应在说明书中给出计算标准及标准参比条件设置。

　　5.2.5 应具有串行通信接口，宜采用Modbus RTU 通信协议。

　　5.2.6 应能接收时钟校准信号。

　　5.3 压力变送器

　　5.3.1 计量系统的压力补偿仪表应采用绝对压力变送器。

　　5.3.2 应符合 GB/T 18603 的要求，最大允许误差为±0.2%，应有有效的检定证书。

　　5.4 温度变送器

　　5.4.1 温度变送器的 Pt100 热电阻应为 4 线制。

　　5.4.2 应符合 GB/T 18603 的要求，最大允许误差为±0.3℃ , 应有有效的校准证书。

　　5.5 在线色谱分析仪

　　5.5.1 应符合 GB/T 13609 和 GB/T 13610 的要求，应有有效的检定或校准证书。

　　5.5.2 应能根据其测量数据自动生成报告及色谱图，并向诊断系统进行传输。

　　5.5.3 应具备自诊断功能。

　　5.5.4 应具备故障报警输出功能。

　　5.5.5 应具备历史数据存储功能。

　　6 远程诊断系统

　　6.1 数据采集

　　6.1.1 远程诊断系统应设置数据采集服务器，应能访问流量计、流量计算机及色谱分析仪，完成数据的实时采集、计算、分析和诊断。

　　6.1.2 远程诊断系统应完整记录设备的相关信息。

　　6.1.3 远程诊断系统应与计量系统保持时钟同步。

　　4

　　T/JSE 6-2025

　　6.1.4 数据采集的主要内容应包括：

　　a) 天然气组分的摩尔百分比;

　　b) 气体压力;

　　c) 气体温度;

　　d) 流量计算机自诊断报警状态;

　　e) 超声流量计数据：

　　1) 瞬时流量;

　　2) 截面平均流速;

　　3) 轴向平均流速;

　　4) 每一声道的声速;

　　5) 平均声速;

　　6) 增益值;

　　7) 信噪比;

　　8) 信号接收率;

　　9) 声速偏差;

　　10) 流速剖面系数。

　　6.2 数据库

　　6.2.1 实时数据、历史数据、操作信息和报警信息应分设备存储于数据库中，数据应能以站为组，模块化存储。

　　6.2.2 数据库应能对不同数据进行分析和运算，并将结果发送至人机界面供操作员监控。 6.3 人机界面

　　6.3.1 人机界面应直接与服务器通信，显示读取数据，并对异常情况进行报警。

　　6.3.2 通过人机界面，应能远程对计量设备进行维护、核查和专业管理。

　　7 功能要求

　　7.1 远程诊断系统宜包括以下功能：

　　a) 超声流量计诊断;

　　b) 流量计算机诊断;

　　c) 在线色谱分析仪诊断;

　　d) 声速核查;

　　e) 流量核查;

　　f) 趋势分析;

　　g) 报表管理;

　　h) 报警管理;

　　i) 数据库管理;

　　5

　　T/JSE 6-2025

　　j) 计量设备管理;

　　k) 操作日志。

　　7.2 远程诊断系统应能兼容不同品牌的超声流量计、流量计算机及色谱分析仪。

　　7.3 远程诊断系统的硬件、软件和网络架构应具有开放性和可扩展性。

　　7.4 远程诊断系统应能将检定周期内所有诊断数据进行汇总，建立流量计各信息数据的历史档案，绘制流量计信息趋势图的功能，宜包括：

　　a) 增益趋势图;

　　b) 信号质量趋势图;

　　c) 信噪比趋势图;

　　d) 声速比趋势图;

　　e) 流速比趋势图。

　　7.5 远程诊断系统应提供趋势分析工具，能发现与历史趋势背离的异常数据，判读计量性能变化或流量计故障。

　　8 诊断及分析处理

　　8.1 诊断内容

　　诊断内容宜符合表 2 的要求。

　　表 2 远程诊断系统诊断内容

　　序号

　　诊断项目

　　要求

　　1

　　信号增益值

　　增益值大于限值时系统应报警。

　　2

　　信号接收率

　　信号接收率小于限值时系统应报警。

　　3

　　信噪比

　　信噪比小于限值时系统应报警。

　　4

　　各声道声速与平均声速的偏差

　　各声道声速与平均声速的偏差应在限值范围内，超限时系统应报警。

　　5

　　实际测量声速与计算声速的偏差

　　声速偏差应符合 5.1.4 的要求，超限时系统应报警。

　　6

　　各声道流速比

　　各声道流速比应在限值范围内，超限时系统应报警。

　　7

　　剖面系数

　　剖面系数与声道数量和分布方式等有关，超限时系统应报警。

　　8

　　对称性系数

　　对称性系数与声道数量和分布方式等有关，超限时系统应报警。

　　9

　　旋涡角

　　旋涡角和剖面系数、流场状态等有关，超限时系统应报警。

　　10

　　湍流

　　湍流与天然气的密度、黏度，管道脏污程度等有关，超限时系统应报警。

　　11

　　流量

　　对流量计算机的工况流量/标况流量/质量流量/能量流量进行核查，超限时系统应报警。

　　注：限值可来源于厂家推荐值或诊断模型参考集取值8.2 诊断结果分析

　　8.2.1 诊断信息分析参见附录A。

　　6

　　T/JSE 6-2025

　　8.2.2 系统诊断完成后应出具诊断报告，诊断报告案例示样参见附录 B。

　　8.3 诊断结果处理

　　8.3.1 对于未到法定检定期限的计量设备，远程诊断系统可通过诊断报告判定是否需要检定。

　　8.3.2 任意一项诊断结果不符合要求时，应检查超声流量计及相关设备，排除故障直至符合要求方可使用。

　　7

　　T/JSE 6-2025

　　附录 A(资料性) 自诊断信息分析

　　表 A.1 是有关自诊断信息分析方法的示例。

　　表 A.1 自诊断信息分析示例表

　　存在的问题

　　信号

　　增益

　　值

　　信号

　　接收

　　率

　　信噪比

　　各声

　　道声

　　速与

　　平均

　　声速

　　的偏差

　　实际

　　测量

　　声速

　　与计

　　算声

　　速的

　　偏差

　　各声道流

　　速比

　　剖面系数

　　对称

　　性系

　　数

　　旋涡角

　　湍流

　　流量

　　超声换

　　能器故障

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　信号检

　　测问题

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　噪声

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　压力测

　　量故障

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　温度测

　　量故障

　　×

　　×

　　×

　　脏污

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　×

　　流速剖

　　面的变化

　　×

　　×

　　×

　　×

　　流速过高

　　×

　　×

　　×

　　×

　　注：“ × ”表示存在的问题。

　　8

　　T/JSE 6-2025

　　附录 B(资料性) 超声波流量计远程诊断报告

　　报告编号： XX

　　报告时间： XX

　　站点名称： XX

　　品牌：XX ，型号：XX ，位号：XX ， 口径：XX ，序列号：XX

　　1. 关键诊断参数实时数据

　　诊断参数

　　声道A

　　声道 B

　　声道 C

　　声道 D

　　正常值

　　整体平均值

　　状态评估

　　增益值

　　78 dB

　　105 dB

　　82 dB

　　80 dB

　　—

　　—

　　声道 B 异常

　　信噪比

　　1200

　　180

　　1100

　　1300

　　—

　　—

　　声道 B 异常

　　2. 异常参数深度分析

　　1)增益值：声道 B 的增益值(105 dB) 已接近或达到其自动调节的上限。该声道的超声波探头可能存在污物、冷凝液或杂质附着，导致信号严重衰减，需要额外增强才能检测。

　　2)信噪比与信号质量：声道 B 的信噪比(180)远低于正常阈值(250)，直接导致信号质量下降至 65%。低信噪比意味着背景噪声过大，可能源于管道振动、控制阀产生的气流扰动或电子干扰。

　　3. 诊断结论与维护建议

　　3.1 综合诊断结论

　　本次诊断发现，声道 B 存在综合性故障，表现为增益过高、信噪比数据异常。该问题已影响流量计的整体测量准确度。

　　3.2 维护建议

　　1)优先处理声道 B

　　建议在下一个计划停机窗口，清洁声道 B 的超声波探头，检查其是否损坏或积垢。

　　检查声道 B 的电缆和接地，排除电气干扰的影响。

　　2)检查上游管路：

　　检查流量计上游的整流器是否存在堵塞或损坏。

　　3)持续监控与计划

　　在未来 72 小时内，通过远程诊断平台重点关注声道 B 参数的变化趋势。

　　结合本次诊断数据，可提前规划下一次全面维护作业，实现预见性维护。

　　9