高壓氣體流量計量裝置研究

張淞

【摘 要】現(xiàn)如今，我國形成了以CNG為代表的高壓氣體應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，而在這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展當(dāng)中，需要切實提高氣體流量計量的整體準(zhǔn)確度，并確保在計量過程中保持較高嚴(yán)謹(jǐn)性。為此，切實建立高壓氣體流量計量裝置相當(dāng)有必要。我國當(dāng)前主要以國內(nèi)的高壓氣體流量計量裝置所具有的檢定能力作為主要切入點，研究和分析了一些國內(nèi)外高壓氣體流量計量裝置的檢測技術(shù)，并著重探討了建立高壓氣體流量計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的意義所在。

【Abstract】Today，our country has formed a high-pressure gas application industry represented by CNG， and in the development of this industry，it is necessary to improve the overall gas flow measurement accuracy， and ensure high precise in measurement process.So it is necessary to establish a high pressure gas flow metering device. At present， our country is mainly based on the high pressure gas flow measurement device as the main entry point， studies and analyzes the measurement technology of high pressure gas flow measurement equipment at home and abroad， and discusses the significance of establishing the standard device of high pressure gas flow measurement.

【關(guān)鍵詞】高壓氣體；流量；計量裝置

【Keywords】high pressure gas；flow；metering device

【中圖分類號】F426.61 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B 【文章編號】1673-1069（2017）03-0182-02

1 引言

在我國的國家規(guī)劃當(dāng)中，2020年的天然氣汽車需要明確的發(fā)展到300*104輛，而其中的用氣量必然需要替代傳統(tǒng)的汽油以及柴油。現(xiàn)階段，天然氣汽車制造的主要配套設(shè)備，即主要用作計量的加氣機產(chǎn)品，以及相應(yīng)的現(xiàn)場計量檢定裝置，必然需要得到較為全面的發(fā)展。而其中的高壓氣體流量計量裝置，在性能上已然無法滿足當(dāng)前時代的具體需要，需要進(jìn)行實時的改革和創(chuàng)新。因而伴隨著高壓氣流運用產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展，需要對高壓氣體流量的計量裝置進(jìn)行合理的優(yōu)化，并根據(jù)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，制定相應(yīng)的發(fā)展策略。

2 高壓氣體流量計量的基本標(biāo)準(zhǔn)

2.1 高壓氣體流量計量的研究背景

在近代的發(fā)展當(dāng)中，由于經(jīng)濟發(fā)展的切實需求，我國形成了《計量法》，而伴隨高壓氣體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，該法律也對其中的計量內(nèi)容進(jìn)行了一部分明確的規(guī)定。以CNG加氣機的使用為例，其高壓氣體流量的計量必須按照法律的規(guī)定切實納入現(xiàn)有的計量管理范圍。為此，在新時期的高壓氣體流量計量的過程中，需要進(jìn)行首次檢定，在檢定內(nèi)容符合實際的標(biāo)準(zhǔn)以后，再進(jìn)行后續(xù)的檢定，同時在整個檢定過程中，還需要運用到型式評價和中期的檢驗。一般而言，如果對高壓氣體流量的計量過程中，其質(zhì)量流量的計量精確度達(dá)到了相當(dāng)高的水平，而量程比寬為50∶1～100∶1，則這種計量裝置能夠適用于多種不同的高壓氣體，同時還能夠?qū)σ徊糠忠后w以及兩相流介質(zhì)產(chǎn)生一定的檢驗效果。如果對流體的速度不是很敏感，還能夠用于對流體密度的測量?，F(xiàn)如今的很多試驗研究都得出了一致的結(jié)果，液體本身以及兩相流介質(zhì)，對于流體的速度分布并不是很敏感，能夠測量流體本身的密度。很多試驗都表明了，在檢定和使用條件存在一定的不同時，尤其當(dāng)所采用的介質(zhì)不一樣的時候，水和氣體都會對質(zhì)量計量的誤差產(chǎn)生不一樣的影響。如果在試驗當(dāng)中用水的實際流量標(biāo)定流量計范圍允許誤差為0.2%，則如果將這一流量計用到氣體介質(zhì)的標(biāo)定檢查時，則可能達(dá)到0.5%，因而在實際的氣體質(zhì)量流量計運用過程當(dāng)中，需要采用壓縮空氣的方法，進(jìn)行相關(guān)標(biāo)定的實際計量工作，其中的精確度也會相對較高。

2.2 高壓氣體流量計量的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國國內(nèi)所擁有的高壓氣體檢定裝置都是10年以前研制的，而其裝置的檢測單位通常只有0.5～25 kg/min，而這樣的檢測狀態(tài)已然難以滿足我國現(xiàn)階段的流量計量對整個大流量和高精度的實際要求。已經(jīng)不能滿足當(dāng)前流量計量領(lǐng)域?qū)Υ罅髁亢透呔鹊囊?。雖然國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了高壓氣體流量計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，但是并沒有完全的建立高壓氣體的測量標(biāo)準(zhǔn)，對于其計量裝置，也缺乏切實有效的規(guī)定。但是時代的發(fā)展卻十分強調(diào)高壓氣體計量裝置做出相應(yīng)的變革，并在原先的基礎(chǔ)上實時建立以科研服務(wù)為基礎(chǔ)的高壓氣體測量標(biāo)準(zhǔn)，同時還包括實際的計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，而在此基礎(chǔ)上，也需要衍生出一定的CNG加氣機檢測中心，同時適用于較為廣泛的高壓氣體計量裝置，以較好地滿足國內(nèi)高壓氣體流量檢定的實質(zhì)需求，也能夠為國際天然氣貿(mào)易的公平結(jié)算和公平計量提供最為科學(xué)有效的檢測方法以及技術(shù)。

2.3 高壓氣體流量計量裝置標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)目標(biāo)

在我國的計量規(guī)定當(dāng)中，通常會為了使得整個貿(mào)易結(jié)算中具有較高的計量準(zhǔn)確度，同時這一準(zhǔn)確度還必須是符合法律規(guī)定的，供需雙方都能夠切實同意和接受的，必然需要考慮到其中的合理性和經(jīng)濟性。高壓氣體流量計量裝置標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)目標(biāo)主要是使得工作儀器可以切實符合國家標(biāo)準(zhǔn)計量儀器的標(biāo)準(zhǔn)，以較好地保障計量具有較高的準(zhǔn)確度。同時，經(jīng)過這一標(biāo)準(zhǔn)的建立，整個高壓氣體流量計量領(lǐng)域都會有較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。而為了使得計量器具的標(biāo)準(zhǔn)能夠切實滿足計量的實質(zhì)需求，很多的高壓氣體流量計量單位都會將整個標(biāo)準(zhǔn)體系分為工作標(biāo)準(zhǔn)、初級標(biāo)準(zhǔn)以及次級標(biāo)準(zhǔn)，而其中各個標(biāo)準(zhǔn)量都與國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)有著最為直接的聯(lián)系。為此，為了較好地統(tǒng)一計量器具所擁有的量值范圍，通常還會開展一些國際間的高壓氣體流量計量檢測標(biāo)準(zhǔn)對比，而且其對比的過程往往是循環(huán)性的。一些時候需要切實建立一套較為完整的計量量值標(biāo)準(zhǔn)，其中的不確定度有0.065%，而這也是國內(nèi)現(xiàn)如今最為先進(jìn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在整個高壓氣體流量計量裝置標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)當(dāng)中，經(jīng)常需要承擔(dān)對高壓氣體流量計量的標(biāo)準(zhǔn)單位傳遞以及相關(guān)的對比工作，并采用較為完善的CNG加氣機系列產(chǎn)品和現(xiàn)場檢定裝置以及一些流量計，來較好地完成流量計量和整體安全的檢測任務(wù)。并且，由于在實際的計量過程中，空氣介質(zhì)會有很多固定的組分，其中物性參數(shù)的計算準(zhǔn)確度相對要高于其他的參數(shù)。并且，以空氣為介質(zhì)的氣體所形成的流量初級標(biāo)準(zhǔn)具有較為優(yōu)越的穩(wěn)定性，可靠性也相對較高，通常適用于現(xiàn)代各種氣體計量的科學(xué)工作，而且能夠被用在高壓氣體的計量量值傳遞過程中，由于其量值的傳遞結(jié)構(gòu)相對較為簡單，并且傳遞鏈本身較短，因而可以切實滿足國家計量規(guī)定當(dāng)中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。而這一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對于保障我國高壓氣體流量計量的整體準(zhǔn)確性具有相當(dāng)大的作用。

3 高壓氣體流量計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的科學(xué)研制

對于高壓氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的研制，首先需要建立較為完善的高壓儲氣系統(tǒng)，通常制備的高壓氣體都會保持在25MPa壓力范圍內(nèi)，并且需要建立3口高壓儲氣井，總共的水容積達(dá)到了6立方米。我國的地下高壓儲氣井本身已經(jīng)較好地符合了美國API的標(biāo)準(zhǔn)，而且與其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的石油套管并沒有太大的區(qū)別。在整個地下打井的過程中，需要首先護(hù)照傳統(tǒng)的井口固定工作將整個套管合理地固定好，并形成較為完善的儲氣裝置。同時，在其套管的管口位置，以及管底位置，都需要采用較為特殊的結(jié)構(gòu)形式封閉起來。我國高壓地下儲氣井的主要優(yōu)點在于整個儲氣裝置并不會占到太大的面積，而且所采用的結(jié)構(gòu)都比較特殊，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的封存。其次，高壓氣體流量計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的科學(xué)研制，需要切實按照現(xiàn)階段的檢定流程，合理地利用壓力控制裝置實現(xiàn)對高壓氣體的傳輸。并且還可以利用高壓管路和相關(guān)的檢定流量儀，還有一部分的CNG加氣機現(xiàn)場檢定裝置，在其中的過程中需要注入一個完善的計量高壓儲氣瓶。最后是對高精確度的工業(yè)電子天平進(jìn)行科學(xué)地測量，并將測量出來的值與流量儀表所顯示出來的值進(jìn)行直接的對比，并通過相關(guān)的數(shù)據(jù)處理方法，切實地得到整個流量計量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和統(tǒng)一性。

4 結(jié)語

綜上所述，高壓氣體流量計量領(lǐng)域?qū)儆趪鴥?nèi)的新興領(lǐng)域，并且伴隨高壓氣體在人們生活中的廣泛應(yīng)用，高壓氣體流量檢定工作也會得到全方面地完善和改進(jìn)，其所能產(chǎn)生的效益也會得到迅速提升。

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