橇裝式LNG加氣機加氣系統及計量系統的優化設計思考

俞桄

摘要：LNG汽車在我國城市得到了廣泛的推廣，與之相配套的橇裝式LNG加氣機也得到了人們的重視。橇裝式LNG加氣機具有占地面積小、建設周期短、自動化程度高、運營成本低等方面的優勢，同時也是我國節能型清潔汽車燃料的發展使用設備之一。但橇裝式LNG加氣機加氣系統及計量系統存在損失量大、計量不準的問題，文章針對此問題對橇裝式LNG加氣機加氣系統及計量系統的優化設計進行思考。

關鍵詞：橇裝式LNG加氣機；加氣系統；計量系統；優化設計

在我國推廣應用清潔燃料汽車的號召下，天然汽車在越來越多的城市得到發展和應用，其中，應用最為廣泛的是壓縮天然氣汽車。液化天然氣汽車（LNG）以其自身污染小、安全性高、經濟實用的特點，被廣泛的應用在大型長途運輸中。由此，我國在北京、長沙、杭州等地區加強了對LNG汽車及其有關加氣站的建立。在這些加氣站中，除了包括常規設備的系統加氣站外，還包括將加氣站設備在工廠集成安裝在撬板上的撬裝式LNG加氣站。但由于LNG加氣站發展起步較晚，在具有的使用和建設中國存在一些問題，比如計量數據不精確。基于此，文章對橇裝式LNG加氣機加氣系統及計量系統的優化設計進行思考。

一、LNG加氣站結構的總體設計

（一）LNG加氣站結構

LNG加氣站是一種高度集成的組合設備，主要是對整臺設備進行撬裝化的設計，具體分為主撬、輔助控制電器系統和加氣機三個部分。涉及的設備包括低溫儲罐、LNG泵、LNG汽化器和LNG售氣機等。

（二）LNG工藝流程

LNG工藝流程主要包括卸車、加氣、調壓三種。第一，卸車。卸車的流程主要是將LNG利用低溫運輸車運送到加氣站，并在加氣站進行卸車。第二，加氣流程。汽車的加氣流程主要在加氣的過程中，將LNG運送到低溫的潛液泵中，并在加氣機的作用下來對LNG的輸送量進行控制，同時利用流量計量來對LNG進行輸出，在顯示板上顯示LNG的質量和價格。第三，調壓。調壓主要是在卸車后進行，利用LNG的低壓泵將儲蓄罐中的LNG輸入到氣化器中，在作用之后將LNG返回到儲存罐中。具體的工藝流程圖如圖一所示。

（三）LNG主要設備技術的參數

撬裝式LNG主要設備技術的參數具體如圖二所示。

二、橇裝式LNG加氣機加氣系統及計量系統

（一）橇裝式LNG加氣機的主要結構

橇裝式LNG加氣機的工作主要是完成其從存儲罐到卸車氣瓶運輸的計量工作，是供求雙方之間用于貿易結算的一種計量器具。橇裝式LNG加氣機是該汽車行業發展的重要部分，主要由質量流量計、測控系統、閥件三大部分組成。

（二）橇裝式LNG加氣系統

橇裝式LNG加氣系統主要包括加氣槍接口、加氣槍回流接口、回氣槍接口三個接口，這些接口具有以下幾個方面的作用：首先，加氣槍接口能夠實現加氣槍和加氣槍軟管的連接，從而為車輛的載氣瓶加氣口的加氣提供便利的支持；其次，加氣槍回流口在加氣的開始極端，能夠為整個系統提供一種實現循環制冷的可能，進而在一定程度上減少LNG的損耗，提升經營商的總體效益；最后，當車載瓶壓力較大的情況下，加氣回氣槍能夠將車載氣瓶中的天然氣直接傳輸到存儲罐中，從而實現加氣瓶和存儲罐的平衡，并在此基礎上同時收集一些多余的天然氣，在一定程度上減少加氣的費用使用。具體的加氣系統工藝設計流程如圖三所示。

橇裝式LNG加氣系統工藝設計流程的目的是將LNG的能源損耗降到最低。設計流程表現體現在以下幾方面：第一，當橇裝式LNG加氣系統在待機狀態時，潛液泵的溫度在零下110攝氏度的五分鐘以后，會實現潛液泵整體的完全冷卻。完全冷卻后的潛液泵達到了設定條件的要求，這個時候可以對系統進行啟動，讓存儲的液體按照V01-F1-GV3-V03-LNG 儲罐的方向流動，在流動的過程中會從出口到存儲罐底部之間形成一個完整的循環。第二，當橇裝式LNG加氣系統在加注狀態時，要對加氣槍進行預冷，具體的預冷過程為V01-F1-GV2-加氣槍接口-加氣槍-回流口-止回閥-V03-LNG-儲罐。第三，在對加氣槍預冷之后，可以通過將其放置車載氣瓶中來進行加氣，在氣加滿之后會自動停止加氣。

（三）橇裝式LNG加氣機的計量系統

橇裝式LNG加氣機計量系統主要采用的是雙流量的計量方法，能夠在一定程度上提升LNG加氣站加氣系統計量的精確度，具體的流程如圖四所示。橇裝式LNG加氣機的計量系統的工藝流程為：在載氣瓶的氣壓不超過1MPa時，可以直接利用加氣槍進行加氣；當載氣瓶的氣壓超過1MPa時，可以在接入回氣口之后進行回氣，并在回氣之后來利用加氣槍進行加氣。

三、橇裝式LNG加氣機的計量系統優化設計

橇裝式LNG加氣機的計量系統在我國發展起步較晚，且在現階段沒有專門的橇裝式LNG加氣機國家計量檢定規程，沒有實現對其計量系統的優化設計。文章在此基礎上，利用質量法對橇裝式LNG加氣機的加氣精密度進行檢定，進而實現對橇裝式LNG加氣機的計量系統優化設計。

（一）橇裝式LNG加氣機的計量系統的質量檢定法

橇裝式LNG加氣機的計量系統的質量檢定法主要是對LNG加氣機的液體質量進行測量，并在和標準的容器液體質量對比下，逐漸提升LNG加氣機計量的準確度。具體LNG加氣機的計量系統的質量檢定法如圖五所示。橇裝式LNG加氣機的計量系統的質量檢定，首先要要對標準的空容器質量進行精確測量，其次，在將LNG加氣機計數器歸零處理之后，將LNG加氣槍直接接入到標準的容器中，并同時開啟LNG加氣機來進行加氣。其次，當容器的質量達到規定的標準之后，及時關閉LNG加氣槍，并再次測量標準容器的質量。最后，對LNG加氣機上顯示的加氣質量進行科學讀取。

（二）橇裝式LNG加氣機的計量系統優化設計的實驗驗證

為了保證LNG加氣機加氣系統計量的精確，需要運用質量檢定法對不同型號的LNG加氣機車載氣瓶在不同加氣狀態下的實驗驗證，具體的實驗結果如表一所示。根據表一可以發現，LNG加氣機的加氣計量系統在不同型號、加氣狀態下的計量誤差一般都在1%以下，由此可見，優化后的計量系統符合工程的標準要求。

總結：綜上所述， 橇裝式LNG加氣機是LNG汽車的重要組成部分，也是未來天然氣汽車發展必要考慮的因素之一。

LNG汽車加氣站的加氣系統能夠在最大限度上減少 LNG的損耗、提升其計量系統的精確度，進而提升加氣站的安全和加氣站的經濟效益。根據實踐研究發現，雙流量的LNG加氣機計量方式能夠將其計量系統的數據誤差降低到最小，使誤差有

效控制在1%以內，從而體現加氣站系統的精確性。但我國LNG加氣站的發展仍處于初級階段，在單管和雙管的并存、加氣槍頭費用高等方面存在一些應用問題。因此，為了拓展LNG加氣機的使用范圍，充分發揮其作用，需要有關人員不斷探索和創新，在提升科技水平的基礎上，對LNG加氣站的計量系統進行深層次的優化設計，進而研發出技術強、實用性強、經濟實惠的LNG加氣機，促進我國汽車的天然發展。

參考文獻

[1]殷勁松，謝福壽，陳叔平，張建紅，王志賢. 橇裝式LNG加氣機加氣系統及計量系統的優化設計[J]. 天然氣工業，2012，03：105-108+133.

[2]董巍，陳君君. LNG加氣站加氣及計量系統的優化設計[J]. 能源與節能，2014，02：39-41.

[3]楊修杰，趙普俊，甘蓉，尹保來，熊茂濤，羅淑倩. LNG汽車加氣站控制系統設計[J]. 自動化儀表，2014，09：30-33