探析CNG加气机计量中质量流量计的运用

孙民意

摘 要：压缩天然气（CNG）在汽车燃气方面的广泛应用可以减少汽车尾气对城市环境的污染。通过分析压缩天然气加气机计量中质量流量计的构成和工作原理，深入探讨压缩天然气加气机质量流量计存在的问题和相应的解决策略。

关键词：CNG；加气机；质量流量计；科氏效应

中图分类号：TH814+.6 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0051-02

随着社会经济的发展，我国汽车行业也在飞速发展，随之出现了许多问题，而汽车尾气对环境的污染逐渐引起人们的注意。我国出台的相关政策鼓励清洁能源汽车的发展。而天然气具有资源丰富、安全可靠、低污染等特点，成为汽油的代替燃料。天然气汽车的发展对改善人们的生活环境具有重要意义。

1 CNG加气机

我国政府推出了鼓励发展天然气的优惠政策，促进我国能源使用结构的转变。CNG是一种清洁、高效的汽车燃料，在汽车行业中得到广泛的应用。CNG与原油相比，具有节约费用、降低成本的优势。同时CNG的安全性较高，如果发生泄漏事故，CNG可以在短时间内迅速扩散，这样不易形成爆炸极限。CNG无毒、无腐蚀性，抗爆性好，而且具有良好的环保效果，燃烧CNG可以减少有害气体的排放。由于CNG具有上述诸多优点，CNG加气机便应运而生。CNG加气机是售期计量系统，通常由电脑控制器、显示器、流量计、安全阀、加气枪头和高压软管等部分构成。CNG经过高、中、低储气罐中的管线被输送到加气机进口处，微机控制器依照高、中、低状态打开高压、中压、低压电磁阀，把气体送到流量计中；然后流量计对CNG进行计量，之后气体通过快速切断阀、拉断阀输送到加气枪中，最后输送到汽车储气罐中。经流量计计量后，可以得到与电子计控装置匹配的流量脉冲信号，并在电子装置中进行运算。

2 质量流量计的原理和结构

质量流量计（CMF）是一种测量流体质量的流量计，它是利用流体流过管道产生的科氏效应（“Corilois”效应）对管道振动相位的影响来测量流体质量。质量流量计是一种精确测量流体质量的新型仪表，与容积式流量计相比，该流量计可以排除温度、压力、密度的影响，成为流量计的发展方向。CMF以流体振动原理为基础，由流量传感器和变送器构成。CMF的变送器由人机和通讯接口、流量和密度解算补偿的电路和软件等构成，用来测量管道两端振动信号的时间差；CMF的传感器由驱赶器、拾振器、测量管和振动管的反馈电路等构成，用来感受测量管产生的科氏效应，并将信号传给变送器。CMF在CNG中得到了广泛的应用和创新，CMF的创新表现在它改善了流量传感器测量管的结构，提高了仪表的灵敏度和稳定性，也提高了自身的抗干扰能力。CMF依据测量管形状的不同，可以分为直形和弯曲形，直形测量管的刚性比较大、管壁比较薄，存在安全隐患；弯曲形测量管又分为U形、S形、B形等。本文以U形为主来介绍CMF的工作原理。电磁阀系统以固定的频率驱动U形测量管振动，流体在测量管中运动时，测量管向上运动，流体在驱动点前产生向下的压力，可以阻碍测量管的向上运动；而流体在驱动点后产生向上的压力，可以提高测量管的运动速度。而这样的合力将会造成测量管扭曲，流体流过测量管的质量流量会影响到测量管的扭曲程度。这时可在驱动点两侧安装电磁感应器来测量测量管的运动相位差。如果采用的是双U形管，则两根测量管的振动方向相反，测量管的扭曲程度相差180°。在没有流体流过的情况下，测量管处于主振动状态，在进出口检测出的正弘波信号相位相反；而在有流体流过的情况下，测量管受到科氏力的作用，测量管处于主振动和叠加振动综合的复合振动状态，这样就会在进出口检测出正弘波信号相差一个相位。当测量管中有流体流过时，进出口检测线圈输出的电压信号为正弘波信号，但是这两个信号通过平衡位置时，就会产生时间差。测量时间差，就可以得到流体的质量流量。

3 质量流量计存在的问题及解决策略

3.1 质量流量计重复性问题

在CNG加气机使用过程中，用户最关心的就是流量计的重复性问题。重复性是指在相同的测量环境下，对测量值进行多次、连续的测量，测量结果间的一致程度。采取一些非正常手段，例如重做零点、修改K系数等，起不到很好的结果，而采用优化流量计流场的方法，可以有效解决重复性问题。

3.2 质量流量计零漂问题

质量流量计的零漂问题就是指零点的稳定性，它是仪表测量真实零流量的能力指标。在加气机的应用中，在不加气的情况下，流量计也有流量显示。在加气机出现零点漂移问题时，加气机制造商盲目进行零点校正是不正确的，需要区分流量计的测量管的类型。对于直形或者微弯测量管的流量计，它具有振动频率高、过程连接与测量管有变形余地等特点，因此，此类测量管不需要进行零点校正。而在测量精度高、流速低、极限操作情况下，才需要进行零点校正。对于U形管的流量计，它的振动频率低，容易受到安装应力、温度压力的影响，因此需要进行零点校正。研究发现，如果测量管中存在一定量的液体，就会发生零点漂移故障。而在加气机进行加气时，气流可能会带走部分液体，这样就会造成零点漂移故障时有时无。针对此类故障，可以采用一些相应的措施来解决。对于直管测量计，可以对测量管进行倾斜安装；对于U形管或者微弯的测量计，可以将测量管的弯管部分向上倾斜安装。

4 结束语

随着天然气在我国能源结构中的广泛应用，CNG汽车行业也得到了发展，与此同时，质量流量计成为最具优势的测量仪表，在CNG加气机中得到迅速的发展。

参考文献

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〔编辑：刘晓芳〕