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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:朱世平
論文名稱:天然氣輸送品質監測系統之研究
論文名稱(外文):Study of A Monitoring System for Natural Gas Transmission Quality
指導教授:陳財榮博士
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:天然氣輸送品質監測系統
外文關鍵詞:Natural gastransmission qualitymonitoring system
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台灣都市型天然氣公司主要經營方式係以管線直接輸送天然氣至用戶端,天然氣之輸送品質直接關係到用戶的用氣權益與用氣安全;傳統上天然氣之輸送品質係以大量人力對偏遠之減壓配氣站進行檢點,雖尚能確保天然氣輸送品質並維持相關設備之正常運作,但實際上對整個供氣品質的瞬時掌握,並無法達到即時監測與立即控制的目的,因此在天然氣輸送過程仍充滿風險。為確保管線可直接安全輸送天然氣至用戶端,本文乃研究一天然氣輸送監測系統,透過網路傳輸直接監測天然氣輸送管線之壓力變化,可即時掌握天然氣管線輸送之供壓品質,以確保輸送管線之供氣安全與品質,並可維護用戶的使用權益。
本研究提出一個利用網路傳輸進行天然氣輸送管線壓力監測的天然氣輸送管線監測系統,將輸送管線實測壓力數值加以數位化,再透過網際網路傳輸到天然氣公司中央監測站。並設計一天然氣輸送管線監測軟體,以即時監測各輸送管線壓力數值,達到即時監測與立即控制的目的。本研究設計之天然氣輸送管線監測系統,並可提供查詢及產生統計報表明細等功能,作為天然氣公司營運參考使用。
實驗中亦分別測試採用之壓力感測器準確度及可靠度,再整合可程式自動化控制器進行實際傳輸測試,並將研製完成之天然氣輸送管線監測系統實際設置於中部某天然氣公司位於彰化縣內的三個減壓配氣站進行實測,經由觀察及實測其運作確可達到實務要求,且平均可節省人力耗用達78%。因此該天然氣公司已導入日常監測流程,以確保天然氣之供氣穩定及維護用戶之使用權益,驗證本文研製系統之實用價值。
Urban gas companies in Taiwan distribute gas mainly through networks of pipes to customers. The quality of gas distribution is directly related to consumers’ right and safety. Traditionally, inspections of gas distribution stations in rural areas are executed by lots of labors to ensure the quality of natural gas distributions. Though the equipment and quality can be maintained in good operation, the quality of gas supply cannot be controlled in real time and the process can be risky. The study develops a motoring system of natural gas through internet transmission to ensure a safe and direct distribution and to monitor the pressure changes in the pipe. Therefore, the quality of pipe pressure can be controlled in real time for a safe supply to maintain consumer’ rights.
A monitoring system for natural gas distribution through internet transmission is proposed in this thesis to monitor the pressure of the natural gas pipeline. The pressure data is digitalized and feed back to the central station. A monitoring platform is also designed on the server to record and display the pressures of remote pipelines for gas companies as operation reference.
The accuracy and reliability of the pressure sensor are tested by integrating the Programmable Automation Controller, the constructed prototype system is used to monitor three gas distribution stations in Changhua. From the experimental results, it can be seem that the validity of the proposed system is verified. Moreover, the regaired human resources can be reduced by 78%.
目錄
中文摘要 i
Abstract ii
謝誌 iii
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 論文架構 5
第二章 文獻探討 6
2.1 供氣品質與監測系統探討 6
2.2 監測架構 11
第三章 系統設計 16
3.1 架構說明 16
3.2 PAC 控制器 20
3.3 伺服端軟體及圖形介面軟體架構 26
第四章 實測結果與討論 30
4.1 系統架構測試 30
4.2 設定與報表 39
4.3 導入效應 47
第五章 結論與未來研究方向 52
5.1 結論 52
5.2 未來研究方向 52
參考文獻 53
附錄 56

圖目錄
圖1-1 壓力紀錄紙 3
圖2-1 監測架構圖 11
圖3-1 監測系統架構圖 16
圖3-2 傳統壓力形變元件 17
圖3-3 傳統壓力計 17
圖3-4 壓阻式元件組成惠斯登電橋 18
圖3-5 壓力感測器外觀 19
圖3-6 壓力感測器模組 20
圖3-7 PAC 架構分類表 21
圖3-8 PAC 架構圖 22
圖3-9 中央處理器模組 23
圖3-10 ROM RAM 模組 23
圖3-11 類比輸入模組 24
圖3-12 MODBUS/TCP 型態圖 25
圖3-13 MODBUSTCP/IP 封包結構 25
圖3-14 圖形介面軟體架構圖 27
圖3-15 監測流程圖 28
圖3-16 開啟輸出裝置之程式碼 28
圖3-17 設定連線時間之程式碼 29
圖3-18 寫入資料庫之程式碼 29
圖4-1 系統測試架構 31
圖4-2 差壓傳感器輸入-輸出特性曲線圖 34
圖4-3 系統測試實驗照片 35
圖4-4 配氣站相關位置圖 36
圖4-5 壓力感測器安裝位置1 37
圖4-6 壓力感測器安裝位置2 37
圖4-7 PAC 裝置及其配線 38
圖4-8 整壓站配線盤 38
圖4-9 埤頭站監測畫面 39
圖4-10 花壇站監測畫面 39
圖4-11 設定與報表主畫面 40
圖4-12 監測點登錄 40
圖4-13 花壇站各壓力點設定 41
圖4-14 監控週期設定 41
圖4-15 讀取歷史資料畫面 42
圖4-16 匯出資料畫面 42
圖4-17 產生圖表畫面 43
圖4-18 花壇配氣站-進口壓力監測之時間歷程圖表 44
圖4-19 埤頭配氣站-芳苑線壓力監測之時間歷程圖表 44
圖4-20 北斗配氣站-埔心線壓力監測之時間歷程圖表 45
圖4-21 花壇配氣站-溪湖線壓力監測之時間歷程圖表 46
圖4-22 溪湖線壓力警報畫面 46
圖4-23 監視系統標準作業流程 48
圖4-24 值班標準作業流程 48
圖4-25 緊急應變計畫 49
圖4-26 教育訓練 49
圖4-27 導入監測前後反應時間差異 51
表目錄
表1-1 各種燃料排放係數表 1
表1-2 各瓦斯公司經營概況 2
表2-1 流量表型式及優缺點 7
表2-2 監測方式比較表 9
表2-3 傳輸方式比較 12
表2-4 監測軟體建置比較表 14
表2-5 信號轉換設備比較表 15
表3-1 壓力感測器規格表 19
表3-2 MBAP 表頭及PDU 內容及位元長度表 26
表4-1 手動液壓幫浦規格表 31
表4-2 標準壓力校正器規格表 32
表4-3 壓力感測器測試壓力數據 33
表4-4 壓力感測器測試電流數據 34
表4-5 配氣站資料表 35
表4-6 人力節約情形 47
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