LNG加氣機現場檢定方法的解析

張攀 李默然

【摘 要】LNG加氣機現場檢定是一種尚處在發展階段、發展不夠成熟的新型計量器具，而且其還具有較大的難度。為了使LNG加氣機產業的迅速發展得以推動，必須對LNG加氣機現場檢定方法的研究力度加大，從而對適合我國國情的、行之有效的LNG加氣機現場檢定方法開發出來。本文就簡要的概述了LNG加氣機的組成、控制原理及工作流程，并比較了對稱重法和標準表法，以期對同仁有所助益。

【關鍵詞】LNG加氣機；現場檢定；方法研究

引文

液化天然氣（Liquified Natural Gas，簡稱LNG），被公認為“地球上最干凈的能源，它是繼壓縮天然氣之后的另一種清潔燃料，具有無色、無味、無毒且無腐蝕性等諸多優點。目前，LNG以動力燃料的形式被廣泛應用于我國城市公交汽車與長途運輸車上。作為一種貿易結算的計量器具，LNG加氣機主要用于LNG的加注和加注量的計量。由于LNG加氣機是一種尚處在發展階段、發展不夠成熟的新型計量器具，現場檢定具有相當難度，而我國計量法規定，必須定期對LNG加氣機進行周期檢定。因此，必須加大LNG加氣機現場檢定方法的研究力度，開發出適合我國國情的、行之有效的LNG加氣機現場檢定方法。

一、LNG加氣機工作原理

（一） LNG加氣機組成

作為一種貿易結算的計量器具，LNG加氣機主要由①LNG質量流量計；②機殼、閥門與管路系統；③數據采集系統、防爆電源等電氣系統等三部分組成。

（二） LNG加氣機控制原理

依據直接測量流體質量的測量原理，LNG加氣機能夠準確計量經過LNG加氣機而充入儲氣瓶內的LNG液量。借助先進的測控技術，LNG加氣機能夠實現對整個計量過程的自動化控制，同時通過LNG加氣機顯示屏直觀、清晰的顯示相關計量信息（如LNG流量、單價、金額以及加氣累積量等），并通過計算機實現遠程通信和中央管理，其控制原理示意圖如圖1所示。

（三）LNG加氣機工作流程

LNG加氣機的工作流程主要是依據流經加氣機的流體狀態所定，其大致工作流程圖如圖2所示。

第一步：將加液槍頭安插至汽車儲氣罐的進液口，同時將回氣槍頭安插至汽車儲氣罐的出氣口，啟動加氣機，開始加注LNG。第二步：當加氣機進入小循環狀態時，流經液相流量計的LNG為氣-液混合相，此時的流量計無法進行準確計量。此時開啟控制閥2，關閉控制閥1，使LNG經液相流量計、控制閥2返回至加氣站中。這時流量計的主要功能在于測量流體狀態，并不參與計量。第三步：當流經液相流量計的LNG完全為液相時，關閉控制閥2，開啟控制閥1，開始向汽車儲氣罐中加注LNG。而小循環時間的長短取決于流過液相流量計的流體狀態。

二、LNG加氣機檢定方法

目前，根據LNG的特性以及量值溯源原理，主要采取稱重法與標準表法兩種方法來判定LNG加氣機的準確度。業內人士都清楚，LNG溫度極低，具有可燃性，并且容易氣化。檢定時，幾乎不可能全部回收LNG加氣機加注出來的LNG，只能放空。雖然處理流程順利，但容易產生安全問題和大氣污染問題。因此嚴格來講，稱重法一般是實驗室檢定的通用辦法，而現場檢定則推薦采用標準表法。由于本文的研究重點在于“LNG加氣機的現場檢定”，故下文將重點論述基于標準表法的LNG加氣機的現場檢定方法及技術措施。

三、基于標準表法的LNG加氣機現場檢定方法

（一）標準表法檢定LNG加氣機的工作原理圖

基于標準表法的LNG加氣機的現場檢定工作原理參見圖3。

（二）具體的檢定方法

根據LNG加氣機的實際操作過程，標準表法可進一步分為啟停法與動態法，以下是其檢定原理。

1.啟停法。

所謂啟停法，就是對加氣機與檢定裝置同時啟動并同時停止計量，比較、分析兩者數據之間的差異，從而獲得加氣機的測量誤差。目前，啟停法主要用于壓縮天然氣加氣機，通過閥門的有效控制，在檢定裝置處成功實現憋壓，將加氣機與檢定裝置同時啟動并同時停止計量，實現對整個加氣過程的全程檢定。而在檢定LNG加氣機時，由于LNG非常容易氣化，采用啟停法出現不了憋壓現象，無法實現LNG加氣機與檢定裝置計量啟動與計量停止的同步進行。根據前面的LNG加氣機工作流程圖已知，LNG加氣機內部是存有小循環結構的，而檢定裝置內部不可以出現類似的小循環結構，流量計在計量前期所測量的流體狀態可能不滿足相應測量要求，計量的準確性大打折扣。

2.動態法。

動態法則是在啟停法的基礎上發展起來的，當啟動LNG加氣機后，馬上啟動相應的計算機軟件，實現對檢定裝置中流量計工作狀態的實時監測。而當流經檢定裝置內部流量計的流體與計量要求相符時，則立即啟動工業相機對被檢LNG加氣機顯示屏上的累積流量、檢定裝置流量計的累積流量進行抓拍和及時讀取，真正開始檢定工作。當LNG加氣機的持續加氣時間超過60s后，啟動工業相機對此時的被檢LNG加氣機顯示屏上的累積流量、檢定裝置流量計的累積流量進行抓拍和及時讀取，結束檢定工作。

為了更直觀地分析兩種方法的優勢和應用特點，筆者特別作了如下對比分析（見表1）。

從表1的對比分析來看，采用動態法檢定LNG加氣機的平均誤差與重復率均較低，較適用于現場檢定。但同時動態法只是對LNG加氣機狀態最穩定的時候進行準確計量，不能完全代表整個檢定過程，具有一定的局限性，這是后續研究中需重點研究的方向。

四、實證研究

本文采用標準表法，對登封鄭燃燃氣有限公司（鳳凰嶺加氣站）型號為HQHP-JYJ-80-II，編號為2013051088的加氣機進行了檢定，得出加氣機平均值誤差為0.36%，重復性為0.09%，該LNG加氣機符合最大允許誤差在±1%范圍內和重復性不得超過最大允許誤差絕對值50%的技術指標。通過對河南省57臺LNG加氣機的檢定結果來看，除1臺示值誤差達到1.6%外，其余示值誤差均在-0.84%～+9.9%范圍，重復性除1臺為0.38%以外，其余均在0.01%～0.25%以內，按加氣機標示的最大允許誤差±1%，檢定合格率達到98%。

五、結語

通過實際操作分析，對液化天然氣加氣機計量檢定質量法的可行性進行了總結，這對促進燃氣公司LNG加氣機開展計量檢定工作、保證貿易結算的公平性來說意義重大，我們在未來幾年里，應該重點研究檢測充裝用LNC回收技術，以使既環保安全又降低成本的發展目標達到。

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