李迎霞（天津市濱海新區(qū)大港計(jì)量檢定所，天津　300270）

淺析LNG加氣機(jī)工作原理及現(xiàn)場(chǎng)檢定方法

李迎霞（天津市濱海新區(qū)大港計(jì)量檢定所，天津300270）

LNG加氣機(jī)作為一種全新的計(jì)量器具，其現(xiàn)場(chǎng)檢定較為困難。本文剖析了其工作原理，對(duì)比分析了稱重法和標(biāo)準(zhǔn)表法（又分為啟停法和動(dòng)態(tài)法）的優(yōu)缺點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)可操作性。重點(diǎn)闡明采用標(biāo)準(zhǔn)表法（尤其是動(dòng)態(tài)檢定法）對(duì)LNG加氣機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢定更為合理可行測(cè)量結(jié)果可靠，現(xiàn)場(chǎng)可操作性強(qiáng)，符合LNG加氣機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢定校準(zhǔn)要求。

液化天然氣LNG加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢定稱重法標(biāo)準(zhǔn)表法

液化天然氣（LNG）作為動(dòng)力燃料已在我國(guó)許多城市公交汽車和長(zhǎng)途運(yùn)輸車上廣泛使用。LNG加氣機(jī)主要用于為L(zhǎng)NG汽車加注LNG并對(duì)加注量進(jìn)行計(jì)量的計(jì)量器具。

1　LNG加氣機(jī)的工作原理

1.1LNG加氣機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

目前，主流的LNG加氣機(jī)采用雙流量計(jì)，典型的LNG雙流量計(jì)加氣機(jī)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(jī)的工作原理

加氣機(jī)的工作原理是根據(jù)流過(guò)加氣機(jī)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(chǔ)氣罐的進(jìn)液口和出氣口上，啟動(dòng)加氣機(jī)開(kāi)始加注LNG，加注過(guò)程中加氣機(jī)首先進(jìn)行小循環(huán)，此時(shí)流經(jīng)液相流量計(jì)的LNG處于氣液兩相狀態(tài)，流量計(jì)無(wú)法將其準(zhǔn)確計(jì)量，控制閥2開(kāi)啟，控制閥1關(guān)閉，LNG經(jīng)液相流量計(jì)、控制閥2回到加氣站中，此時(shí)流量計(jì)主要用于測(cè)量流體狀態(tài)，不參與計(jì)量工作；當(dāng)流過(guò)液相流量計(jì)的LNG為全液態(tài)時(shí)，控制閥2關(guān)閉，控制閥1開(kāi)啟，開(kāi)始向汽車儲(chǔ)氣罐中加注LNG；小循環(huán)的時(shí)間長(zhǎng)短由流過(guò)液相流量計(jì)的流體狀態(tài)決定。LNG加氣機(jī)的工作流程如圖2所示。

圖1　LNG雙流量加氣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖

圖2　LNG加氣機(jī)的工作流程圖

圖3　標(biāo)準(zhǔn)表法檢定LNG加氣機(jī)的工作原理圖

2　LNG加氣機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢定方法

由量值溯源原理及LNG的特性可知，對(duì)LNG加氣機(jī)的準(zhǔn)確度判定可采用稱重法和標(biāo)準(zhǔn)表法兩種方法。

2.1稱重法

采用稱重法時(shí)由于LNG溫度非常低，可燃且易氣化，對(duì)LNG加氣機(jī)檢定的實(shí)際操作中存在許多難以處理的問(wèn)題，如在檢定過(guò)程中要回收LNG加氣機(jī)加注出來(lái)的LNG較為困難，最理想的辦法是將其放空，這不僅較為浪費(fèi)且容易引起安全隱患和空氣污染。因此該方法適用于實(shí)驗(yàn)室檢定，不適用于LNG加氣機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢定。所以我們應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)表法。

2.2標(biāo)準(zhǔn)表法

標(biāo)準(zhǔn)表法檢定LNG加氣機(jī)的工作原理圖如圖3所示。

標(biāo)準(zhǔn)表法又分為啟停法和動(dòng)態(tài)法，由于啟停法一方面不能出現(xiàn)憋壓現(xiàn)象，無(wú)法實(shí)現(xiàn)LNG加氣機(jī)和檢定裝置同步啟動(dòng)計(jì)量和停止計(jì)量；另一方面由于在LNG加氣機(jī)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(jì)在計(jì)量前期測(cè)量的流體可能沒(méi)有處于滿足準(zhǔn)確測(cè)量要求的狀態(tài)，對(duì)準(zhǔn)確計(jì)量存在較大影響。大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，采用標(biāo)準(zhǔn)表法檢定LNG加氣機(jī)的過(guò)程中，檢定裝置內(nèi)部流體狀態(tài)在檢定前期有5～30s時(shí)長(zhǎng)處于非準(zhǔn)確測(cè)量狀態(tài)，啟停法檢定LNG加氣機(jī)在實(shí)際檢定中存在一定的困難。表明，采用標(biāo)準(zhǔn)表法檢定LNG加氣機(jī)的過(guò)程中，檢定裝置內(nèi)部流體狀態(tài)在檢定前期有5～30s時(shí)長(zhǎng)處于非準(zhǔn)確測(cè)量狀態(tài)，啟停法檢定LNG加氣機(jī)在實(shí)際檢定中存在一定的困難。所以我們優(yōu)先采用動(dòng)態(tài)法。動(dòng)態(tài)法檢定LNG加氣機(jī)的作業(yè)框圖如圖4所示。

表1　采用稱重法檢定LNG加氣機(jī)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

圖4　動(dòng)態(tài)法檢定LNG加氣機(jī)的作業(yè)框圖

動(dòng)態(tài)法檢定LNG加氣機(jī)的過(guò)程中，當(dāng)LNG加氣機(jī)啟動(dòng)后，立即啟動(dòng)計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢定裝置中流量計(jì)的工作狀態(tài)，當(dāng)流過(guò)檢定裝置內(nèi)部流量計(jì)的流體滿足計(jì)量要求時(shí)，啟動(dòng)工業(yè)相機(jī)抓拍被檢LNG加氣機(jī)顯示屏上的累計(jì)流量A1，同時(shí)讀取檢定裝置流量計(jì)的累計(jì)流量B1，此時(shí)檢定開(kāi)始。LNG加氣機(jī)持續(xù)加氣大于1min以后，啟動(dòng)工業(yè)相機(jī)抓拍被檢LNG加氣機(jī)顯示屏上的累計(jì)流量A2，同時(shí)讀取檢定裝置流量計(jì)的累計(jì)流量B2，此時(shí)檢定結(jié)束，停止LNG加氣機(jī)的加氣作業(yè)。整個(gè)檢定過(guò)程共需采集4個(gè)數(shù)據(jù)。

在檢定過(guò)程中流過(guò)被檢LNG加氣機(jī)的累計(jì)質(zhì)量流量（m1）為：

流過(guò)檢定裝置的累計(jì)流量（m）為：

被檢LNG加氣機(jī)的絕對(duì)誤差（△m）為：

被檢LNG加氣機(jī)的相對(duì)誤差（δ）為：

通過(guò)數(shù)據(jù)A1、A2、B1和B2可以計(jì)算出被檢加氣機(jī)的測(cè)量不確定度。表1為采用稱重法檢定LNG加氣機(jī)的3組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，表2為采用動(dòng)態(tài)法檢定同一臺(tái)LNG加氣機(jī)的3次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

表1、2的數(shù)據(jù)表明采用動(dòng)態(tài)法檢定LNG加氣機(jī)的結(jié)果與采用稱重法檢定LNG加氣機(jī)的結(jié)果基本一致，但是，該方法只對(duì)加氣過(guò)程中狀態(tài)最穩(wěn)定時(shí)的LNG加氣機(jī)的計(jì)量準(zhǔn)確度進(jìn)行檢定，未能對(duì)加氣全過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，因此也存在一定的局限性。

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)LNG加氣機(jī)的3種檢定方法進(jìn)行了深入分析，動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)表法能夠較好地在加氣站現(xiàn)場(chǎng)對(duì)LNG加氣機(jī)進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，能很好地保障LNG加氣機(jī)的量值準(zhǔn)確、可靠。