影響液化天然氣加氣機(jī)檢定工作的因素

【摘要】本文介紹了液化天然氣加氣機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，對影響其周期計(jì)量檢定工作的因素進(jìn)行簡單歸納，討論計(jì)量檢定過程中的注意事項(xiàng)，為液化天然氣加氣機(jī)的周期計(jì)量檢測工作提供參考經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】液化天然氣加氣機(jī)；計(jì)量檢定；影響因素

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.064

Factors Affecting the Calibration of Liquefied Natural Gas Dispensers

LIN Mingjin

（Hainan Kerui Measurement Technology Service Co.， Ltd.， Haikou 570102， China）

Abstract： This article introduces the structural composition and working principle of liquefied natural gas dispensers， briefly summarizes the factors that affect their periodic metrological verification work， discusses the precautions in the metrological verification process， and provides work experience for the periodic metrological verification work of liquefied natural gas dispensers.

Keywords： liquefied natural gas dispenser； metrological verification； influence factor

液化天然氣加氣機(jī)加注的是液化天然氣（Liquefied Natural Gas，簡稱LNG）。液化天然氣主要成分是甲烷，其燃燒后的主要產(chǎn)物是二氧化碳和水。LNG是天然氣經(jīng)過壓縮、降溫至-161.5℃，在該條件下變成液體狀態(tài)。LNG一般要儲存在-161.5℃、0.1 MPa的低溫儲存罐內(nèi)。

液化天然氣燃燒后的主要產(chǎn)物是二氧化碳和水，對空氣污染不大，而且燃燒后放出的熱量大，是一種載能大的燃料，所以LNG是目前應(yīng)用比較廣泛的清潔能源。LNG加氣機(jī)檢定主要是采用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行周期檢定。檢定原理是：當(dāng)?shù)蜏豅NG經(jīng)過加氣機(jī)，再經(jīng)過檢定裝置，我們采集在相同的時間間隔內(nèi)連續(xù)通過標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和被檢流量計(jì)的累積流量，然后對比加氣機(jī)流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的累積流量，算出加氣機(jī)的誤差，以此判斷加氣機(jī)的加氣誤差是否滿足檢定規(guī)程要求。

1.1組成部分

需要周期檢定的液化天然氣加氣機(jī)一般是給汽車儲罐提供液化天然氣加注服務(wù)的加氣設(shè)備，其主要由液化天然氣儲存罐、低溫潛液泵、低溫液相流量計(jì)、氣相流量計(jì)、回路調(diào)節(jié)閥、電磁閥、液相加氣槍、氣相回氣槍、加氣管路系統(tǒng)以及電子計(jì)控器、輔助裝置等組成。

1.2工作原理

液化天然氣加氣機(jī)工作原理如圖1所示。在對加氣機(jī)開始檢定前，把檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置和加氣機(jī)連接好，先讓加氣機(jī)跑一個小循環(huán)預(yù)冷一下標(biāo)準(zhǔn)裝置和設(shè)備管道，然后啟動正常加氣模式，通過控制閥及加氣軟管、加氣槍給儲氣容器加氣或者加回站里的儲氣罐。

檢定時加氣機(jī)可連接加氣管路，通過檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置直接給汽車的儲氣容器加氣，也可通過檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置接回氣管路加回到站里儲氣罐。液化天然氣加氣機(jī)的液相流量計(jì)直接對通過的液化天然氣累積流量進(jìn)行計(jì)量并顯示在加氣機(jī)的顯示屏幕上。

2.1加氣機(jī)檢定前準(zhǔn)備

在去檢定現(xiàn)場的路上應(yīng)該提前把檢定設(shè)備的電源通上，讓檢定設(shè)備提前預(yù)熱，這樣可以節(jié)省檢定設(shè)備的預(yù)熱時間。檢定人員應(yīng)遵守被檢單位的安全管理制度，去靜電設(shè)備要正確連接到檢定設(shè)備，在雷雨天氣，禁止進(jìn)行檢定工作。在連接加氣槍之前，檢定人員要使用壓縮空氣把加氣槍、加氣接口、回氣槍和回氣接口等位置上的冰和水吹干，防止加氣過程中接頭處的水結(jié)冰膨脹影響密封，造成檢定管道的天然氣泄漏，影響檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時天然氣氣體泄漏也會造成安全隱患。檢定人員戴好防凍手套、面罩，穿好防凍服，檢查相關(guān)閥門開關(guān)是否正確設(shè)置，設(shè)備是否把靜電夾夾好，然后把液化天然氣加氣機(jī)和液化天然氣加氣機(jī)檢定裝置通過快速接頭進(jìn)行連接，接好消除靜電夾，并把相關(guān)輔助設(shè)備準(zhǔn)備好，如果檢定人員通過耳朵能聽到漏氣的聲音，必須重新連接。

2.2設(shè)備預(yù)冷階段

將加氣機(jī)的加氣槍和檢定裝置連接，將檢定裝置的加氣軟管和加氣槍接入加氣機(jī)大循環(huán)接口上，把液化天然氣加氣機(jī)和檢定裝置串聯(lián)，檢查并確認(rèn)所有的接頭接好后，按下“預(yù)冷”按鈕，此時加氣機(jī)就會開啟小循環(huán)流程把檢定裝置和管道同時預(yù)冷好。在小循環(huán)的過程中，加氣機(jī)顯示屏?xí)@示管道中天然氣的溫度、壓力和密度等相關(guān)參數(shù)。在加氣管道和檢定裝置得到充分預(yù)冷后，可以開始進(jìn)行加氣機(jī)計(jì)量檢定工作。

2.3加氣機(jī)計(jì)量檢定

檢定人員按下加氣機(jī)“加氣”按鍵，液化天然氣通過加氣機(jī)與檢定裝置，然后循環(huán)回到液化天然氣的儲罐內(nèi)，也可以加到汽車的儲存容器內(nèi)。目前LNG的現(xiàn)場計(jì)量檢定工作一般采用動態(tài)法進(jìn)行檢定，在加氣的過程中要完成液化天然氣加氣機(jī)計(jì)量檢定數(shù)據(jù)的采集。當(dāng)檢定裝置顯示的LNG流體狀態(tài)參數(shù)（流量、溫度、密度、增益等）滿足檢定條件時，開始對加氣機(jī)面板顯示的累積流量示值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集數(shù)據(jù)的時間間隔至少1 min，計(jì)算前后2次數(shù)據(jù)的累積流量示值之差，除以同一時間內(nèi)檢定裝置的累積流量示值，得到的數(shù)值就是加氣機(jī)的單次測量示值相對誤差，完成3次該流量點(diǎn)的累積流量測量后，取3次相對誤差的平均值作為該加氣機(jī)流量點(diǎn)的示值誤差。

3.1注意安全事項(xiàng)和制定檢定周期計(jì)劃安排

1）安全事項(xiàng)。LNG是天然氣通過壓縮并冷卻至其凝點(diǎn)-161.5℃后變成液體。當(dāng)超低溫液體與人體接觸時，會對皮膚、眼睛造成嚴(yán)重凍傷?，F(xiàn)場檢定要求操作員必須戴好防凍手套、面罩，并穿好防凍服，防止被凍傷。不是檢定相關(guān)人員不得靠近檢定現(xiàn)場，以免發(fā)生泄漏被凍傷。檢定人員在檢定過程中盡量遠(yuǎn)離加氣機(jī)和檢定裝置的接頭處，特別是加氣槍的快速接頭處，以免發(fā)生泄漏被凍傷。在加氣操作員拔卸加氣槍的時候，其他人員要遠(yuǎn)離，而且要求操作員把加氣槍的槍嘴朝地面，以免拔槍的時候噴到旁邊的人，造成凍傷。

2）周期檢定計(jì)劃。液化天然氣的站點(diǎn)沒有加油站站點(diǎn)那么密集，由于加氣站站點(diǎn)分散在每個市縣，有的市縣就一個站點(diǎn)，站點(diǎn)距離相距較遠(yuǎn)。檢定周期緊張的時候檢定人員一天得跑幾個市縣，所以完善周期檢定計(jì)劃對檢定工作的順利進(jìn)行很重要。在海南中國石化的加氣站檢測都要用到他們內(nèi)部的檢測檢修卡，有時候一個片區(qū)就一張卡，所以檢定之前要提前溝通好，讓站長提前準(zhǔn)備好檢測專用卡。檢定人員在完成檢定后，制定檢定周期計(jì)劃表，詳細(xì)記錄每個加氣站的有效截止日期，保證加氣機(jī)在有效期內(nèi)運(yùn)行，減少因設(shè)備超期使用而產(chǎn)生的投訴問題。在檢定周期快到期前檢定人員與加氣站負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，詳細(xì)了解加氣站的運(yùn)行是否一切正常，確保檢定當(dāng)天加氣機(jī)能正常運(yùn)行，以免影響到檢定工作正常進(jìn)行。

3.2加氣機(jī)加氣量誤差原因

加氣機(jī)加氣量誤差較大，有的誤差甚至達(dá)到50%。原因有以下幾點(diǎn)。

1）剛開始運(yùn)營的加氣站，設(shè)備是新的，操作人員往往是剛上崗的，由于現(xiàn)場操作人員沒有豐富的加氣經(jīng)驗(yàn)，對加氣機(jī)的閥門開與關(guān)掌握不熟練，比如回氣的閥門沒有關(guān)閉，那么誤差就有50%左右，這個時候可以通過對比加氣機(jī)顯示板的顯示瞬時流量和檢定裝置的瞬時流量，就可以找到造成誤差的原因是閥門沒有正確開關(guān)。因此在加氣機(jī)的首次檢定現(xiàn)場，加氣機(jī)的設(shè)備廠家技術(shù)人員必須到現(xiàn)場，這樣在加氣機(jī)設(shè)備發(fā)現(xiàn)問題時廠家的技術(shù)人員可以及時解決，不影響加氣機(jī)的檢定工作順利進(jìn)行。

2）加氣機(jī)的流量計(jì)計(jì)數(shù)單位沒有設(shè)置正確。有的加氣機(jī)流量計(jì)剛開始設(shè)置，顯示體積而不是千克，而檢定裝置默認(rèn)的檢測單位是千克，體積和千克單位沒有辦法測量比較，這就會使檢定結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。久不運(yùn)行的加氣機(jī)，檢定結(jié)果顯示流量計(jì)的重復(fù)性不合格，加氣機(jī)流量計(jì)需要返廠修理。原因大多是加氣機(jī)的流量計(jì)被雜質(zhì)卡住了，導(dǎo)致加氣機(jī)流量計(jì)不能正常運(yùn)行，穩(wěn)定性不好，流量計(jì)的重復(fù)性超出規(guī)程要求的范圍。

3.3影響加氣機(jī)增益不穩(wěn)定的因素

1）當(dāng)加氣站儲液罐的存液量不足，儲罐的液體體積不足儲罐總體積的1/4時，液化天然氣會氣化，造成管道的氣體增多，使罐內(nèi)壓力增大，加氣機(jī)的輸液泵頻率也會相應(yīng)減小，這個時候加液機(jī)的增益往往是不穩(wěn)定的。加氣機(jī)的輸液泵頻率減小，加氣機(jī)的流量也會隨之減小，有時流量低于20 kg/min。加氣機(jī)在低于20 kg/min流量下運(yùn)行，達(dá)不到規(guī)程要求的最低1/4流量的要求，增益不容易穩(wěn)定，造成檢定結(jié)果不穩(wěn)定。當(dāng)加氣機(jī)停機(jī)幾個小時不加氣，由于加氣管道保溫性不好，會有內(nèi)外溫差，管道內(nèi)液態(tài)天然氣就會出現(xiàn)氣化的現(xiàn)象，隨著管道內(nèi)氣化的天然氣會增多，管道沒有達(dá)到滿管的狀態(tài)，被氣化的氣體也無法被質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量，從而影響到計(jì)量檢定的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。因此，在檢定停機(jī)幾個小時以上的加氣機(jī)，檢定前一般要求把加氣管道氣化的液化天然氣排掉一部分，接上檢定裝置開始檢定時，要運(yùn)行到增益平穩(wěn)，流量與溫度平穩(wěn)了，再開始采集檢定數(shù)據(jù)。判斷管道內(nèi)氣化天然氣多少，可以從加氣機(jī)的增益系數(shù)是否穩(wěn)定來判斷，增益越穩(wěn)定，證明管道內(nèi)氣化天然氣越少。

2）如果從加氣站儲罐到加氣機(jī)這段的輸氣管道沒有做好保溫措施，而且加氣站的加氣機(jī)基本是24小時不間斷運(yùn)行的，造成的后果是加氣管外面的結(jié)冰越來越厚，如果不及時除冰，會影響到相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行。輸氣管道保溫工作沒有做好，管道中的液化天然氣也容易氣化，造成管道中氣體增多，影響加氣機(jī)的增益穩(wěn)定性，增益不穩(wěn)定就會直接影響到加氣機(jī)計(jì)量檢定結(jié)果的穩(wěn)定性。在加氣機(jī)給汽車的液化天然氣儲罐加氣過程中，快要跑空的汽車儲罐壓力相對較高，汽車儲罐的罐內(nèi)壓力太高會影響到加氣量。為了給汽車儲罐降壓利于加氣，一般操作都是邊插氣相的回氣槍一邊加氣。在一般計(jì)量檢定過程中，只對加氣機(jī)液相的某個流量點(diǎn)進(jìn)行檢定，再用汽車的儲罐作為檢定回氣時，這樣操作就不能把氣相的回氣槍直接放回加氣機(jī)設(shè)備上一起檢定，造成計(jì)量檢定結(jié)果相差很大。加氣機(jī)主板故障也會直接影響加氣機(jī)流量計(jì)的重復(fù)性。在某次檢定過程中，檢定人員發(fā)現(xiàn)加氣機(jī)的重復(fù)性一直超過0.5，甚至最大達(dá)到1.5。剛開始以為是加氣機(jī)流量計(jì)的問題，在報修到廠家后，技術(shù)人員來查看主板有生銹，更換主板后，加氣機(jī)的流量計(jì)重復(fù)性就變到0.1左右了。因此，有時候加氣機(jī)流量計(jì)的重復(fù)性不好，不一定是加氣機(jī)流量計(jì)的問題，也有可能是加氣機(jī)的主板問題。

本文對加氣機(jī)周期檢定工作中遇到的問題進(jìn)行了總結(jié)，主要討論檢定過程中計(jì)量周期檢定計(jì)劃方案、相關(guān)操作人員安全操作、加氣機(jī)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)設(shè)置和加氣機(jī)維護(hù)是否良好等方面對加氣機(jī)周期檢定工作的影響，為液化天然氣加氣機(jī)的周期計(jì)量檢定工作順利進(jìn)行提供參考?？偨Y(jié)計(jì)量檢定工作中影響天然氣加氣機(jī)周期計(jì)量檢定工作的主要因素，對天然氣加氣機(jī)周期計(jì)量檢定工作的順利開展具有一定的幫助作用。

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【作者簡介】

林明進(jìn)，男，1984年出生，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)榱髁颗c大容量。

（編輯：李加鵬）