探析CNG加氣機計量中質量流量計的運用

孫民意

摘 要：壓縮天然氣（CNG）在汽車燃氣方面的廣泛應用可以減少汽車尾氣對城市環(huán)境的污染。通過分析壓縮天然氣加氣機計量中質量流量計的構成和工作原理，深入探討壓縮天然氣加氣機質量流量計存在的問題和相應的解決策略。

關鍵詞：CNG；加氣機；質量流量計；科氏效應

中圖分類號：TH814+.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0051-02

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國汽車行業(yè)也在飛速發(fā)展，隨之出現(xiàn)了許多問題，而汽車尾氣對環(huán)境的污染逐漸引起人們的注意。我國出臺的相關政策鼓勵清潔能源汽車的發(fā)展。而天然氣具有資源豐富、安全可靠、低污染等特點，成為汽油的代替燃料。天然氣汽車的發(fā)展對改善人們的生活環(huán)境具有重要意義。

1 CNG加氣機

我國政府推出了鼓勵發(fā)展天然氣的優(yōu)惠政策，促進我國能源使用結構的轉變。CNG是一種清潔、高效的汽車燃料，在汽車行業(yè)中得到廣泛的應用。CNG與原油相比，具有節(jié)約費用、降低成本的優(yōu)勢。同時CNG的安全性較高，如果發(fā)生泄漏事故，CNG可以在短時間內(nèi)迅速擴散，這樣不易形成爆炸極限。CNG無毒、無腐蝕性，抗爆性好，而且具有良好的環(huán)保效果，燃燒CNG可以減少有害氣體的排放。由于CNG具有上述諸多優(yōu)點，CNG加氣機便應運而生。CNG加氣機是售期計量系統(tǒng)，通常由電腦控制器、顯示器、流量計、安全閥、加氣槍頭和高壓軟管等部分構成。CNG經(jīng)過高、中、低儲氣罐中的管線被輸送到加氣機進口處，微機控制器依照高、中、低狀態(tài)打開高壓、中壓、低壓電磁閥，把氣體送到流量計中；然后流量計對CNG進行計量，之后氣體通過快速切斷閥、拉斷閥輸送到加氣槍中，最后輸送到汽車儲氣罐中。經(jīng)流量計計量后，可以得到與電子計控裝置匹配的流量脈沖信號，并在電子裝置中進行運算。

2 質量流量計的原理和結構

質量流量計（CMF）是一種測量流體質量的流量計，它是利用流體流過管道產(chǎn)生的科氏效應（“Corilois”效應）對管道振動相位的影響來測量流體質量。質量流量計是一種精確測量流體質量的新型儀表，與容積式流量計相比，該流量計可以排除溫度、壓力、密度的影響，成為流量計的發(fā)展方向。CMF以流體振動原理為基礎，由流量傳感器和變送器構成。CMF的變送器由人機和通訊接口、流量和密度解算補償?shù)碾娐泛蛙浖葮嫵桑脕頊y量管道兩端振動信號的時間差；CMF的傳感器由驅趕器、拾振器、測量管和振動管的反饋電路等構成，用來感受測量管產(chǎn)生的科氏效應，并將信號傳給變送器。CMF在CNG中得到了廣泛的應用和創(chuàng)新，CMF的創(chuàng)新表現(xiàn)在它改善了流量傳感器測量管的結構，提高了儀表的靈敏度和穩(wěn)定性，也提高了自身的抗干擾能力。CMF依據(jù)測量管形狀的不同，可以分為直形和彎曲形，直形測量管的剛性比較大、管壁比較薄，存在安全隱患；彎曲形測量管又分為U形、S形、B形等。本文以U形為主來介紹CMF的工作原理。電磁閥系統(tǒng)以固定的頻率驅動U形測量管振動，流體在測量管中運動時，測量管向上運動，流體在驅動點前產(chǎn)生向下的壓力，可以阻礙測量管的向上運動；而流體在驅動點后產(chǎn)生向上的壓力，可以提高測量管的運動速度。而這樣的合力將會造成測量管扭曲，流體流過測量管的質量流量會影響到測量管的扭曲程度。這時可在驅動點兩側安裝電磁感應器來測量測量管的運動相位差。如果采用的是雙U形管，則兩根測量管的振動方向相反，測量管的扭曲程度相差180°。在沒有流體流過的情況下，測量管處于主振動狀態(tài)，在進出口檢測出的正弘波信號相位相反；而在有流體流過的情況下，測量管受到科氏力的作用，測量管處于主振動和疊加振動綜合的復合振動狀態(tài)，這樣就會在進出口檢測出正弘波信號相差一個相位。當測量管中有流體流過時，進出口檢測線圈輸出的電壓信號為正弘波信號，但是這兩個信號通過平衡位置時，就會產(chǎn)生時間差。測量時間差，就可以得到流體的質量流量。

3 質量流量計存在的問題及解決策略

3.1 質量流量計重復性問題

在CNG加氣機使用過程中，用戶最關心的就是流量計的重復性問題。重復性是指在相同的測量環(huán)境下，對測量值進行多次、連續(xù)的測量，測量結果間的一致程度。采取一些非正常手段，例如重做零點、修改K系數(shù)等，起不到很好的結果，而采用優(yōu)化流量計流場的方法，可以有效解決重復性問題。

3.2 質量流量計零漂問題

質量流量計的零漂問題就是指零點的穩(wěn)定性，它是儀表測量真實零流量的能力指標。在加氣機的應用中，在不加氣的情況下，流量計也有流量顯示。在加氣機出現(xiàn)零點漂移問題時，加氣機制造商盲目進行零點校正是不正確的，需要區(qū)分流量計的測量管的類型。對于直形或者微彎測量管的流量計，它具有振動頻率高、過程連接與測量管有變形余地等特點，因此，此類測量管不需要進行零點校正。而在測量精度高、流速低、極限操作情況下，才需要進行零點校正。對于U形管的流量計，它的振動頻率低，容易受到安裝應力、溫度壓力的影響，因此需要進行零點校正。研究發(fā)現(xiàn)，如果測量管中存在一定量的液體，就會發(fā)生零點漂移故障。而在加氣機進行加氣時，氣流可能會帶走部分液體，這樣就會造成零點漂移故障時有時無。針對此類故障，可以采用一些相應的措施來解決。對于直管測量計，可以對測量管進行傾斜安裝；對于U形管或者微彎的測量計，可以將測量管的彎管部分向上傾斜安裝。

4 結束語

隨著天然氣在我國能源結構中的廣泛應用，CNG汽車行業(yè)也得到了發(fā)展，與此同時，質量流量計成為最具優(yōu)勢的測量儀表，在CNG加氣機中得到迅速的發(fā)展。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕