LNG加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法的解析

張　攀　李默然 / 河南省周口市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心

LNG加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法的解析

張攀李默然 / 河南省周口市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心

LN G加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定是一種尚處在發(fā)展階段、發(fā)展不夠成熟的新型計(jì)量器具，而且其還具有較大的難度。為了使LN G加氣機(jī)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展得以推動(dòng)，必須對(duì)LN G加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法的研究力度加大，從而對(duì)適合我國(guó)國(guó)情的、行之有效的LN G加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法開發(fā)出來。本文就簡(jiǎn)要的概述了LN G加氣機(jī)的組成、控制原理及工作流程，并比較了對(duì)稱重法和標(biāo)準(zhǔn)表法，以期對(duì)同仁有所助益。

LN G加氣機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)檢定；方法研究

引文

液化天然氣（Liquified Natural Gas，簡(jiǎn)稱LNG），被公認(rèn)為“地球上最干凈的能源，它是繼壓縮天然氣之后的另一種清潔燃料，具有無色、無味、無毒且無腐蝕性等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，LNG以動(dòng)力燃料的形式被廣泛應(yīng)用于我國(guó)城市公交汽車與長(zhǎng)途運(yùn)輸車上。作為一種貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量器具，LNG加氣機(jī)主要用于LNG的加注和加注量的計(jì)量。由于LNG加氣機(jī)是一種尚處在發(fā)展階段、發(fā)展不夠成熟的新型計(jì)量器具，現(xiàn)場(chǎng)檢定具有相當(dāng)難度，而我國(guó)計(jì)量法規(guī)定，必須定期對(duì)LNG加氣機(jī)進(jìn)行周期檢定。因此，必須加大LNG加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法的研究力度，開發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的、行之有效的LNG加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法。

一、LNG加氣機(jī)工作原理

（一） LNG加氣機(jī)組成

作為一種貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量器具，LNG加氣機(jī)主要由①LNG質(zhì)量流量計(jì)；②機(jī)殼、閥門與管路系統(tǒng)；③數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、防爆電源等電氣系統(tǒng)等三部分組成。

（二） LNG加氣機(jī)控制原理

依據(jù)直接測(cè)量流體質(zhì)量的測(cè)量原理，LNG加氣機(jī)能夠準(zhǔn)確計(jì)量經(jīng)過LNG加氣機(jī)而充入儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)的LNG液量。借助先進(jìn)的測(cè)控技術(shù)，LNG加氣機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)計(jì)量過程的自動(dòng)化控制，同時(shí)通過LNG加氣機(jī)顯示屏直觀、清晰的顯示相關(guān)計(jì)量信息（如LNG流量、單價(jià)、金額以及加氣累積量等），并通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信和中央管理，其控制原理示意圖如圖1所示。

（三）LNG加氣機(jī)工作流程

LNG加氣機(jī)的工作流程主要是依據(jù)流經(jīng)加氣機(jī)的流體狀態(tài)所定，其大致工作流程圖如圖2所示。

第一步：將加液槍頭安插至汽車儲(chǔ)氣罐的進(jìn)液口，同時(shí)將回氣槍頭安插至汽車儲(chǔ)氣罐的出氣口，啟動(dòng)加氣機(jī)，開始加注LNG。第二步：當(dāng)加氣機(jī)進(jìn)入小循環(huán)狀態(tài)時(shí)，流經(jīng)液相流量計(jì)的LNG為氣-液混合相，此時(shí)的流量計(jì)無法進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。此時(shí)開啟控制閥2，關(guān)閉控制閥1，使LNG經(jīng)液相流量計(jì)、控制閥2返回至加氣站中。這時(shí)流量計(jì)的主要功能在于測(cè)量流體狀態(tài)，并不參與計(jì)量。第三步：當(dāng)流經(jīng)液相流量計(jì)的LNG完全為液相時(shí)，關(guān)閉控制閥2，開啟控制閥1，開始向汽車儲(chǔ)氣罐中加注LNG。而小循環(huán)時(shí)間的長(zhǎng)短取決于流過液相流量計(jì)的流體狀態(tài)。

二、LNG加氣機(jī)檢定方法

目前，根據(jù)LNG的特性以及量值溯源原理，主要采取稱重法與標(biāo)準(zhǔn)表法兩種方法來判定LNG加氣機(jī)的準(zhǔn)確度。業(yè)內(nèi)人士都清楚，LNG溫度極低，具有可燃性，并且容易氣化。檢定時(shí)，幾乎不可能全部回收LNG加氣機(jī)加注出來的LNG，只能放空。雖然處理流程順利，但容易產(chǎn)生安全問題和大氣污染問題。因此嚴(yán)格來講，稱重法一般是實(shí)驗(yàn)室檢定的通用辦法，而現(xiàn)場(chǎng)檢定則推薦采用標(biāo)準(zhǔn)表法。由于本文的研究重點(diǎn)在于“LNG加氣機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢定”，故下文將重點(diǎn)論述基于標(biāo)準(zhǔn)表法的LNG加氣機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢定方法及技術(shù)措施。

三、基于標(biāo)準(zhǔn)表法的LNG加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法

（一）標(biāo)準(zhǔn)表法檢定LNG加氣機(jī)的工作原理圖

基于標(biāo)準(zhǔn)表法的LNG加氣機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢定工作原理參見圖3。

（二）具體的檢定方法

根據(jù)LNG加氣機(jī)的實(shí)際操作過程，標(biāo)準(zhǔn)表法可進(jìn)一步分為啟停法與動(dòng)態(tài)法，以下是其檢定原理。

1.啟停法。

所謂啟停法，就是對(duì)加氣機(jī)與檢定裝置同時(shí)啟動(dòng)并同時(shí)停止計(jì)量，比較、分析兩者數(shù)據(jù)之間的差異，從而獲得加氣機(jī)的測(cè)量誤差。目前，啟停法主要用于壓縮天然氣加氣機(jī)，通過閥門的有效控制，在檢定裝置處成功實(shí)現(xiàn)憋壓，將加氣機(jī)與檢定裝置同時(shí)啟動(dòng)并同時(shí)停止計(jì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)加氣過程的全程檢定。而在檢定LNG加氣機(jī)時(shí)，由于LNG非常容易氣化，采用啟停法出現(xiàn)不了憋壓現(xiàn)象，無法實(shí)現(xiàn)LNG加氣機(jī)與檢定裝置計(jì)量啟動(dòng)與計(jì)量停止的同步進(jìn)行。根據(jù)前面的LNG加氣機(jī)工作流程圖已知，LNG加氣機(jī)內(nèi)部是存有小循環(huán)結(jié)構(gòu)的，而檢定裝置內(nèi)部不可以出現(xiàn)類似的小循環(huán)結(jié)構(gòu)，流量計(jì)在計(jì)量前期所測(cè)量的流體狀態(tài)可能不滿足相應(yīng)測(cè)量要求，計(jì)量的準(zhǔn)確性大打折扣。

2.動(dòng)態(tài)法。

動(dòng)態(tài)法則是在啟停法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，當(dāng)啟動(dòng)LNG加氣機(jī)后，馬上啟動(dòng)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢定裝置中流量計(jì)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。而當(dāng)流經(jīng)檢定裝置內(nèi)部流量計(jì)的流體與計(jì)量要求相符時(shí)，則立即啟動(dòng)工業(yè)相機(jī)對(duì)被檢LNG加氣機(jī)顯示屏上的累積流量、檢定裝置流量計(jì)的累積流量進(jìn)行抓拍和及時(shí)讀取，真正開始檢定工作。當(dāng)LNG加氣機(jī)的持續(xù)加氣時(shí)間超過60s后，啟動(dòng)工業(yè)相機(jī)對(duì)此時(shí)的被檢LNG加氣機(jī)顯示屏上的累積流量、檢定裝置流量計(jì)的累積流量進(jìn)行抓拍和及時(shí)讀取，結(jié)束檢定工作。

為了更直觀地分析兩種方法的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用特點(diǎn)，筆者特別作了如下對(duì)比分析（見表1）。

從表1的對(duì)比分析來看，采用動(dòng)態(tài)法檢定LNG加氣機(jī)的平均誤差與重復(fù)率均較低，較適用于現(xiàn)場(chǎng)檢定。但同時(shí)動(dòng)態(tài)法只是對(duì)LNG加氣機(jī)狀態(tài)最穩(wěn)定的時(shí)候進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，不能完全代表整個(gè)檢定過程，具有一定的局限性，這是后續(xù)研究中需重點(diǎn)研究的方向。

四、實(shí)證研究

本文采用標(biāo)準(zhǔn)表法，對(duì)登封鄭燃燃?xì)庥邢薰荆P凰嶺加氣站）型號(hào)為HQHP-JYJ-80-II，編號(hào)為2013051088的加氣機(jī)進(jìn)行了檢定，得出加氣機(jī)平均值誤差為0.36％，重復(fù)性為0.09％，該LNG加氣機(jī)符合最大允許誤差在±1％范圍內(nèi)和重復(fù)性不得超過最大允許誤差絕對(duì)值50％的技術(shù)指標(biāo)。通過對(duì)河南省57臺(tái)LNG加氣機(jī)的檢定結(jié)果來看，除1臺(tái)示值誤差達(dá)到1.6％外，其余示值誤差均在-0.84％～＋9.9％范圍，重復(fù)性除1臺(tái)為0.38％以外，其余均在0.01％～0.25％以內(nèi)，按加氣機(jī)標(biāo)示的最大允許誤差±1％，檢定合格率達(dá)到98％。

五、結(jié)語

通過實(shí)際操作分析，對(duì)液化天然氣加氣機(jī)計(jì)量檢定質(zhì)量法的可行性進(jìn)行了總結(jié)，這對(duì)促進(jìn)燃?xì)夤綥NG加氣機(jī)開展計(jì)量檢定工作、保證貿(mào)易結(jié)算的公平性來說意義重大，我們?cè)谖磥韼啄昀?，?yīng)該重點(diǎn)研究檢測(cè)充裝用LNC回收技術(shù)，以使既環(huán)保安全又降低成本的發(fā)展目標(biāo)達(dá)到。

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[2]趙普俊，熊茂濤，尹保來，等.液化天然氣加氣機(jī)計(jì)量檢定方法的研究[J].中國(guó)測(cè)試，2011，37（5）.

[3]張則年，朱光，廖華.壓縮天然氣（CNG）加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2010（01）.