高壓氣體流量計量裝置研究

張淞

【摘 要】現如今，我國形成了以CNG為代表的高壓氣體應用產業，而在這一產業的發展當中，需要切實提高氣體流量計量的整體準確度，并確保在計量過程中保持較高嚴謹性。為此，切實建立高壓氣體流量計量裝置相當有必要。我國當前主要以國內的高壓氣體流量計量裝置所具有的檢定能力作為主要切入點，研究和分析了一些國內外高壓氣體流量計量裝置的檢測技術，并著重探討了建立高壓氣體流量計量標準裝置的意義所在。

【Abstract】Today，our country has formed a high-pressure gas application industry represented by CNG， and in the development of this industry，it is necessary to improve the overall gas flow measurement accuracy， and ensure high precise in measurement process.So it is necessary to establish a high pressure gas flow metering device. At present， our country is mainly based on the high pressure gas flow measurement device as the main entry point， studies and analyzes the measurement technology of high pressure gas flow measurement equipment at home and abroad， and discusses the significance of establishing the standard device of high pressure gas flow measurement.

【關鍵詞】高壓氣體；流量；計量裝置

【Keywords】high pressure gas；flow；metering device

【中圖分類號】F426.61 【文獻標志碼】B 【文章編號】1673-1069（2017）03-0182-02

1 引言

在我國的國家規劃當中，2020年的天然氣汽車需要明確的發展到300*104輛，而其中的用氣量必然需要替代傳統的汽油以及柴油。現階段，天然氣汽車制造的主要配套設備，即主要用作計量的加氣機產品，以及相應的現場計量檢定裝置，必然需要得到較為全面的發展。而其中的高壓氣體流量計量裝置，在性能上已然無法滿足當前時代的具體需要，需要進行實時的改革和創新。因而伴隨著高壓氣流運用產業的全面發展，需要對高壓氣體流量的計量裝置進行合理的優化，并根據當前產業的發展需求，制定相應的發展策略。

2 高壓氣體流量計量的基本標準

2.1 高壓氣體流量計量的研究背景

在近代的發展當中，由于經濟發展的切實需求，我國形成了《計量法》，而伴隨高壓氣體產業的不斷發展，該法律也對其中的計量內容進行了一部分明確的規定。以CNG加氣機的使用為例，其高壓氣體流量的計量必須按照法律的規定切實納入現有的計量管理范圍。為此，在新時期的高壓氣體流量計量的過程中，需要進行首次檢定，在檢定內容符合實際的標準以后，再進行后續的檢定，同時在整個檢定過程中，還需要運用到型式評價和中期的檢驗。一般而言，如果對高壓氣體流量的計量過程中，其質量流量的計量精確度達到了相當高的水平，而量程比寬為50∶1～100∶1，則這種計量裝置能夠適用于多種不同的高壓氣體，同時還能夠對一部分液體以及兩相流介質產生一定的檢驗效果。如果對流體的速度不是很敏感，還能夠用于對流體密度的測量?，F如今的很多試驗研究都得出了一致的結果，液體本身以及兩相流介質，對于流體的速度分布并不是很敏感，能夠測量流體本身的密度。很多試驗都表明了，在檢定和使用條件存在一定的不同時，尤其當所采用的介質不一樣的時候，水和氣體都會對質量計量的誤差產生不一樣的影響。如果在試驗當中用水的實際流量標定流量計范圍允許誤差為0.2%，則如果將這一流量計用到氣體介質的標定檢查時，則可能達到0.5%，因而在實際的氣體質量流量計運用過程當中，需要采用壓縮空氣的方法，進行相關標定的實際計量工作，其中的精確度也會相對較高。

2.2 高壓氣體流量計量的研究現狀

現階段，我國國內所擁有的高壓氣體檢定裝置都是10年以前研制的，而其裝置的檢測單位通常只有0.5～25 kg/min，而這樣的檢測狀態已然難以滿足我國現階段的流量計量對整個大流量和高精度的實際要求。已經不能滿足當前流量計量領域對大流量和高精度的要求。雖然國內已經出現了高壓氣體流量計量標準裝置，但是并沒有完全的建立高壓氣體的測量標準，對于其計量裝置，也缺乏切實有效的規定。但是時代的發展卻十分強調高壓氣體計量裝置做出相應的變革，并在原先的基礎上實時建立以科研服務為基礎的高壓氣體測量標準，同時還包括實際的計量標準裝置，而在此基礎上，也需要衍生出一定的CNG加氣機檢測中心，同時適用于較為廣泛的高壓氣體計量裝置，以較好地滿足國內高壓氣體流量檢定的實質需求，也能夠為國際天然氣貿易的公平結算和公平計量提供最為科學有效的檢測方法以及技術。

2.3 高壓氣體流量計量裝置標準的建設目標

在我國的計量規定當中，通常會為了使得整個貿易結算中具有較高的計量準確度，同時這一準確度還必須是符合法律規定的，供需雙方都能夠切實同意和接受的，必然需要考慮到其中的合理性和經濟性。高壓氣體流量計量裝置標準的建設目標主要是使得工作儀器可以切實符合國家標準計量儀器的標準，以較好地保障計量具有較高的準確度。同時，經過這一標準的建立，整個高壓氣體流量計量領域都會有較為統一的標準。而為了使得計量器具的標準能夠切實滿足計量的實質需求，很多的高壓氣體流量計量單位都會將整個標準體系分為工作標準、初級標準以及次級標準，而其中各個標準量都與國家規定的標準有著最為直接的聯系。為此，為了較好地統一計量器具所擁有的量值范圍，通常還會開展一些國際間的高壓氣體流量計量檢測標準對比，而且其對比的過程往往是循環性的。一些時候需要切實建立一套較為完整的計量量值標準，其中的不確定度有0.065%，而這也是國內現如今最為先進的技術標準。在整個高壓氣體流量計量裝置標準的建設當中，經常需要承擔對高壓氣體流量計量的標準單位傳遞以及相關的對比工作，并采用較為完善的CNG加氣機系列產品和現場檢定裝置以及一些流量計，來較好地完成流量計量和整體安全的檢測任務。并且，由于在實際的計量過程中，空氣介質會有很多固定的組分，其中物性參數的計算準確度相對要高于其他的參數。并且，以空氣為介質的氣體所形成的流量初級標準具有較為優越的穩定性，可靠性也相對較高，通常適用于現代各種氣體計量的科學工作，而且能夠被用在高壓氣體的計量量值傳遞過程中，由于其量值的傳遞結構相對較為簡單，并且傳遞鏈本身較短，因而可以切實滿足國家計量規定當中的質量標準。而這一質量標準對于保障我國高壓氣體流量計量的整體準確性具有相當大的作用。

3 高壓氣體流量計量標準裝置的科學研制

對于高壓氣體流量標準裝置的研制，首先需要建立較為完善的高壓儲氣系統，通常制備的高壓氣體都會保持在25MPa壓力范圍內，并且需要建立3口高壓儲氣井，總共的水容積達到了6立方米。我國的地下高壓儲氣井本身已經較好地符合了美國API的標準，而且與其行業標準規定的石油套管并沒有太大的區別。在整個地下打井的過程中，需要首先護照傳統的井口固定工作將整個套管合理地固定好，并形成較為完善的儲氣裝置。同時，在其套管的管口位置，以及管底位置，都需要采用較為特殊的結構形式封閉起來。我國高壓地下儲氣井的主要優點在于整個儲氣裝置并不會占到太大的面積，而且所采用的結構都比較特殊，能夠實現較好的封存。其次，高壓氣體流量計量標準裝置的科學研制，需要切實按照現階段的檢定流程，合理地利用壓力控制裝置實現對高壓氣體的傳輸。并且還可以利用高壓管路和相關的檢定流量儀，還有一部分的CNG加氣機現場檢定裝置，在其中的過程中需要注入一個完善的計量高壓儲氣瓶。最后是對高精確度的工業電子天平進行科學地測量，并將測量出來的值與流量儀表所顯示出來的值進行直接的對比，并通過相關的數據處理方法，切實地得到整個流量計量數據的準確性和統一性。

4 結語

綜上所述，高壓氣體流量計量領域屬于國內的新興領域，并且伴隨高壓氣體在人們生活中的廣泛應用，高壓氣體流量檢定工作也會得到全方面地完善和改進，其所能產生的效益也會得到迅速提升。

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