LNG加氣機的計量檢定現狀及優化措施

寇輝

摘 要：大量石油資源的開采與利用使石油資源儲量日益減少，能源枯竭危機日益嚴重，這也使石油交易價格呈現居高不下的態勢。在這種發展形勢下，天然氣憑借其低成本、無污染的應用優勢，使其在人們的日常生活及行業生產中得到了廣泛應用，并已經成為石油最主要的替代品。為此，文章以液化石油氣（LNG）加氣機的結構及工作原理作為切入點，對LNG加氣機的計量檢定現狀進行了分析，以此提出相應的優化措施。

關鍵詞：LNG加氣機；計量檢定裝置；檢測技術；優化措施

中圖分類號：TU996 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）06-0083-02

Abstract： The exploitation and utilization of a large amount of petroleum resources make the reserves of petroleum resources decrease day by day， and the crisis of energy depletion becomes more and more serious. In this situation， natural gas has been widely used in people's daily life and industry production by virtue of its advantages of low cost and no pollution， and has become the most important substitute for oil. Therefore， based on the structure and working principle of the liquefied natural gas （LNG） aerator， this paper analyzes the present situation of the measurement and verification of the LNG aerator， and puts forward the corresponding optimization measures.

Keywords： LNG aerator； metrological verification device； detection technology； optimization measures

引言

在石油資源日益枯竭的今天，尋找石油資源的代替能源已經成為現階段最重要的研討話題。天然氣以其低成本、無污染的優勢使其成為石油資源的最佳替代能源，這也使液化天然氣在各個領域中的應用日益廣泛。液化天然氣是指油田在開采過程中對形成的氣體進行壓縮、膨脹及液化冷卻等處理，從而形成的一種低溫液體，這種液體無色透明且外觀清澈，能源增長速度位居世界首位。液化石油氣和傳統的石油資源相比，液化石油氣更易運輸，而且清潔性較好且運行壓力也較低。為此，以下便對LNG加氣機的計量檢定進行淺要的探討。

1 LNG加氣機概述

LNG加氣機又被稱為液化天然氣加氣機，它能夠為各種設備設施及車輛等提供液化石油氣的服務設備，LNG加氣機的主要功能是供給液化石油氣的同時進行計量計價。由于我國的LNG加氣站發展時間不長，這也使我國在LNG加氣站方面的技術尚不成熟，以下便對LNG加氣機的結構及工作原理進行分析。（1）LNG加氣機結構。LNG加氣機的結構主要包括六個部分，分別是加氣槍、加氣軟管、電子控制器、質量流量計、回氣槍及回氣軟管，加氣機的內部結構決定了其是一種綜合性、復雜化的現代化計量服務設備。在LNG加氣機中，其核心結構為質量流量計、電控系統與管路系統這三個部分，LNG加氣機的人機操作界面具備人性化的特點，界面設計新穎獨特，操作便捷，同時它還具備結算與IC卡的收費結算等諸多功能，并且，LNG加氣機中還擴展有用于網絡管理的標準化接口。為了確保LNG加氣機的安全，其電控系統中充分應用了防爆結構，并經過專業防爆檢驗機構的檢驗。（2）LNG加氣機的工作原理。現階段，LNG加氣機主要是用來對提供的液化天然氣服務進行貿易計價，它的種類包括單流量LNG加氣機與雙流量LNG加氣機。其中，單流量LNG加氣機采用的是無氣相流量機，其在應用過程中具備操作便捷、成本低廉的優勢。雙流量LNG加氣機在提供液化天然氣時會對氣體相對流動時的回氣進行計算，并對加氣部分進行扣除，進而提高了液化天然氣的計量準確性，但由于其成本較高，使其在LNG加氣機中很少被用到。LNG加氣機的工作原理是依據流體質量進行計量檢定作業，并利用監控技術對計量裝置進行監控，由電子控制器負責液化天然氣的供給控制，從而使LNG加氣機具備單價顯示與自我調節功能。

2 LNG加氣機的計量檢定現狀

目前，社會對環境保護的日益重視，使節能環保理念成為未來發展的重要方向，液化天然氣所具備的無污染特點恰恰滿足了節能環保需求，這也為液化天然氣創造了有利的發展條件。LNG加氣機是實現液化天然氣貿易的重要基礎設備，它的計量檢定功能既能夠維護企業與消費者之間的利益，又能為企業的快速發展奠定良好基礎。不過在現階段的LNG加氣機計量檢定中，其應用現狀仍舊不夠理想，其應用中存在的問題主要體現在以下幾個方面。（1）LNG加氣機計量檢定中存在的技術問題。目前我國所使用的LNG加氣機主流為低溫加氣機，這種加氣機會受到溫度的很大影響，特別是在液化天然氣儲存條件低于高于零下160℃以上時，會使LNG加氣機中的加氣管道形成很大的溫差，當外界環境氣溫較高時，這種溫差甚至會超過200℃，這就使LNG加氣機在計量檢定作業中經常會發生液化天然氣的氣化問題。（2）LNG加氣機科里奧利質量流量計。在LNG加氣機中，LNG流量計的作用是不容忽視的裝置，目前我國所使用的LNG加氣機主要是采用的科里奧利質量流量計，這種流量計最早是被美國發明的，并取得了非常理想的應用效果，該流量計是一種精密而又直接的質量測量儀表，它通過兩根回彎部位相向的振動管道進行并排連接，使其在計量檢定時產生微微的振動，此時振動管便會靠攏或張開，有效解決了低溫條件下對液化天然氣進行計量時所產生的偏差問題，這也使其在LNG加氣機中得到了廣泛的應用。此外，LNG加氣機在提供液化天然氣時會受到溫差影響而發生氣化，這些氣化后的氣體會對科里奧利質量流量計在進行計量檢定時的準確度產生很大影響。因此，在LNG加氣機的計量檢定準確度中，確保氣相流量計具備較高準確性是至關重要的。（3）LNG加氣機計量檢定中的回氣問題。現階段我國在LNG加氣機使用中主要是依靠雙管計量裝置實現計量的，該裝置是借助于兩個質量流量計來對回氣與加氣進行分別檢測的，通過這兩個質量流量計的檢測結果并求出差值，便是LNG加氣機的最終計量檢定結果，而這也使LNG加氣機的計量檢定成本較高。其實，不論是雙管計量還是單管計量，在進行計量檢定工作時都要根據LNG儲氣瓶的容量來進行決定。由于我國的LNG儲氣瓶不能將氣態的液化天然氣直接轉換成液態，這就使我國在對液化天然氣進行計量檢定時，必須要通過兩槍頭計量器來實現。相比于歐美發達國家來說，則能夠實現單槍頭計量檢定。而這也是我國LNG加氣機需要進行努力的方向，這樣也能使LNG加氣機的計量檢定成本得以大幅降低。

3 LNG加氣機的計量檢定優化措施

通過對LNG加氣機計量檢定現狀進行分析，明確了LNG加氣機計量檢定工作中存在的問題，為此，本文提出以質量法的方式進行計量檢定工作，以此解決上述問題，實現計量檢定的優化工作。為此，以下便對該方法的相關檢定設備、計量檢定流程等內容進行探討。（1）檢定設備。在質量法中，采取的檢定設備主要包括主標準器與輔助設備，主標準器采用電子天平，其量程為計量檢定時最大稱量值的1.2倍至2倍，并且電子天平的準確度等級至少在II級以上。輔助設備則包括儲氣瓶與標準砝碼，檢定介質若采用LNG時，需要確保上述設備均能滿足安全防爆要求。需要注意的是，在選用儲氣瓶時，需要確保儲氣瓶能夠達到低溫絕熱壓力容器在LNG儲存方面的要求，同時，它的技術指標還應達到GB24159與GB18442技術標準內容中的使用要求。（2）計量檢定流程。質量法的計量檢定流程共分為五步：其一，將電子天平置于平地上并進行調整，通電預熱一段時間后利用標準砝碼進行校準，并進行誤差檢驗；其二，將儲氣瓶置于天平托盤上，并將天平示值調零；其三，將LNG加氣機中的加氣槍連接到循環口中進行循環，在充分預冷完畢時停止；其四，循環停止后，將LNG加氣機與儲氣瓶進行串接，并將LNG加氣機調零，然后啟動LNG加氣機進行加氣，使液化天然氣能夠通過LNG加氣機注入到儲氣瓶中；其五，加氣時間至少在兩分鐘以后停止，并斷開連接。（3）準確度。依據加氣機在注入LNG時的工作流程，將其劃分為高流量區與低流量區，對天平示值及LNG加氣機的單次累積流量示值進行記錄，并對LNG加氣機的單次示值相對誤差進行計算，然后對LNG加氣機分別在高、低兩個流量區進行各三次的整機檢定，以此獲得這三次的單次示值誤差，并取平均值，最后求得高、低兩個流量區示值誤差所形成的最大絕對值，并且，高低兩個流量區的準確度等級中，低流量區中的準確度等級應為1.5，而高流量區的準確度等級應為1.0。低流量區中的最大允許誤差應控制在 1.5%范圍以內，而高流量區中的最大允許誤差應控制在 1.0%范圍以內。（4）重復性。對高、低兩個流量區中的最大重復值進行計算，重復值的計算公式為：Er=100%×■，在該計算公式中，規定測量點中的最大示值相對誤差與最小示值相對誤差分別由Emax與Emin進行表示，極差系數則由dn表示，以此求出兩個流量區的最大重復值，然后將其作為LNG加氣機的最終重復性，需要確保LNG加氣機最終重復性在所對應的準確度等級中，不得大于其最大允許誤差絕對值的一半。（5）計量檢定后的LNG回收。通常來說，在液化天然氣檢驗充裝時會有一部分排放到環境中，這也造成了液化天然氣的很大浪費，而且還會給外部環境的安全帶來隱患。因此，需要將CNG儲罐氣體進行降壓處理后再和LNG氣瓶進行連接，從而通過壓差的利用實現了LNG的回收。LNG儲罐中的主安全閥在開啟時所產生的壓力是1.59Mpa，因此，為了保證安全，要確保CGN儲罐的充裝壓力要低于1.59Mpa，同時在連接完畢后要將LNG儲罐與CGN儲罐全部接上地線。在回沖時要確保LNG氣瓶在天平中保持穩定，并根據儲罐壓力對調壓器進行調整，LNG的回充速度應不超過40kg/min。在回充時要對電子天平中的數值進行密切觀察，在LNG回充完畢后斷開連接并對LNG并中的壓力進行降壓處理，使其降至0.3Mpa。

4 結束語

隨著液化天然氣在我國的不斷發展，LNG加氣機產業也得以高速發展，但目前所使用的LNG加氣機在檢定裝置與檢定規程都尚未得到完善，這也使LNG加氣機的使用及其產業發展受到很大影響。當前，我國相關研究部門正在致力于對LNG加氣機計量檢定方法及其相關檢定規程的研發與制定，相信在不久的將來，我國必將形成更加科學的LNG加氣機計量檢定方法，在檢定規程方面也將變得更加完善。

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