淺析LNG加氣機工作原理及現(xiàn)場檢定方法

李迎霞（天津市濱海新區(qū)大港計量檢定所，天津　300270）

淺析LNG加氣機工作原理及現(xiàn)場檢定方法

李迎霞（天津市濱海新區(qū)大港計量檢定所，天津300270）

LNG加氣機作為一種全新的計量器具，其現(xiàn)場檢定較為困難。本文剖析了其工作原理，對比分析了稱重法和標準表法（又分為啟停法和動態(tài)法）的優(yōu)缺點和現(xiàn)場可操作性。重點闡明采用標準表法（尤其是動態(tài)檢定法）對LNG加氣機進行現(xiàn)場檢定更為合理可行測量結(jié)果可靠，現(xiàn)場可操作性強，符合LNG加氣機的現(xiàn)場檢定校準要求。

液化天然氣LNG加氣機現(xiàn)場檢定稱重法標準表法

液化天然氣（LNG）作為動力燃料已在我國許多城市公交汽車和長途運輸車上廣泛使用。LNG加氣機主要用于為LNG汽車加注LNG并對加注量進行計量的計量器具。

1　LNG加氣機的工作原理

1.1LNG加氣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)

目前，主流的LNG加氣機采用雙流量計，典型的LNG雙流量計加氣機的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由加液通路、回氣通路和控制閥組成。

1.2LNG加氣機的工作原理

加氣機的工作原理是根據(jù)流過加氣機的流體狀態(tài)而確定的，具體為：將加液槍頭和回氣槍頭分別安插到汽車儲氣罐的進液口和出氣口上，啟動加氣機開始加注LNG，加注過程中加氣機首先進行小循環(huán)，此時流經(jīng)液相流量計的LNG處于氣液兩相狀態(tài)，流量計無法將其準確計量，控制閥2開啟，控制閥1關(guān)閉，LNG經(jīng)液相流量計、控制閥2回到加氣站中，此時流量計主要用于測量流體狀態(tài)，不參與計量工作；當流過液相流量計的LNG為全液態(tài)時，控制閥2關(guān)閉，控制閥1開啟，開始向汽車儲氣罐中加注LNG；小循環(huán)的時間長短由流過液相流量計的流體狀態(tài)決定。LNG加氣機的工作流程如圖2所示。

圖1　LNG雙流量加氣機的基本結(jié)構(gòu)圖

圖2　LNG加氣機的工作流程圖

圖3　標準表法檢定LNG加氣機的工作原理圖

2　LNG加氣機的現(xiàn)場檢定方法

由量值溯源原理及LNG的特性可知，對LNG加氣機的準確度判定可采用稱重法和標準表法兩種方法。

2.1稱重法

采用稱重法時由于LNG溫度非常低，可燃且易氣化，對LNG加氣機檢定的實際操作中存在許多難以處理的問題，如在檢定過程中要回收LNG加氣機加注出來的LNG較為困難，最理想的辦法是將其放空，這不僅較為浪費且容易引起安全隱患和空氣污染。因此該方法適用于實驗室檢定，不適用于LNG加氣機的現(xiàn)場檢定。所以我們應(yīng)采用標準表法。

2.2標準表法

標準表法檢定LNG加氣機的工作原理圖如圖3所示。

標準表法又分為啟停法和動態(tài)法，由于啟停法一方面不能出現(xiàn)憋壓現(xiàn)象，無法實現(xiàn)LNG加氣機和檢定裝置同步啟動計量和停止計量；另一方面由于在LNG加氣機內(nèi)部存在小循環(huán)結(jié)構(gòu)，而檢定裝置內(nèi)部卻不能出現(xiàn)類似的小循環(huán)結(jié)構(gòu)，流量計在計量前期測量的流體可能沒有處于滿足準確測量要求的狀態(tài)，對準確計量存在較大影響。大量實驗測試表明，采用標準表法檢定LNG加氣機的過程中，檢定裝置內(nèi)部流體狀態(tài)在檢定前期有5～30s時長處于非準確測量狀態(tài)，啟停法檢定LNG加氣機在實際檢定中存在一定的困難。表明，采用標準表法檢定LNG加氣機的過程中，檢定裝置內(nèi)部流體狀態(tài)在檢定前期有5～30s時長處于非準確測量狀態(tài)，啟停法檢定LNG加氣機在實際檢定中存在一定的困難。所以我們優(yōu)先采用動態(tài)法。動態(tài)法檢定LNG加氣機的作業(yè)框圖如圖4所示。

表1　采用稱重法檢定LNG加氣機的實測數(shù)據(jù)表

圖4　動態(tài)法檢定LNG加氣機的作業(yè)框圖

動態(tài)法檢定LNG加氣機的過程中，當LNG加氣機啟動后，立即啟動計算機軟件，實時監(jiān)測檢定裝置中流量計的工作狀態(tài)，當流過檢定裝置內(nèi)部流量計的流體滿足計量要求時，啟動工業(yè)相機抓拍被檢LNG加氣機顯示屏上的累計流量A1，同時讀取檢定裝置流量計的累計流量B1，此時檢定開始。LNG加氣機持續(xù)加氣大于1min以后，啟動工業(yè)相機抓拍被檢LNG加氣機顯示屏上的累計流量A2，同時讀取檢定裝置流量計的累計流量B2，此時檢定結(jié)束，停止LNG加氣機的加氣作業(yè)。整個檢定過程共需采集4個數(shù)據(jù)。

在檢定過程中流過被檢LNG加氣機的累計質(zhì)量流量（m1）為：

流過檢定裝置的累計流量（m）為：

被檢LNG加氣機的絕對誤差（△m）為：

被檢LNG加氣機的相對誤差（δ）為：

通過數(shù)據(jù)A1、A2、B1和B2可以計算出被檢加氣機的測量不確定度。表1為采用稱重法檢定LNG加氣機的3組實測數(shù)據(jù)，表2為采用動態(tài)法檢定同一臺LNG加氣機的3次實測數(shù)據(jù)。

表1、2的數(shù)據(jù)表明采用動態(tài)法檢定LNG加氣機的結(jié)果與采用稱重法檢定LNG加氣機的結(jié)果基本一致，但是，該方法只對加氣過程中狀態(tài)最穩(wěn)定時的LNG加氣機的計量準確度進行檢定，未能對加氣全過程數(shù)據(jù)進行判斷，因此也存在一定的局限性。

3　結(jié)語

通過對LNG加氣機的3種檢定方法進行了深入分析，動態(tài)標準表法能夠較好地在加氣站現(xiàn)場對LNG加氣機進行檢定校準，能很好地保障LNG加氣機的量值準確、可靠。