CNG加气机改造研究

鲍成根 熊建利

(1.合肥市计量测试研究所，合肥 230009；2.安徽省职业技术学院，合肥 230009)



CNG加气机改造研究

鲍成根1熊建利2

(1.合肥市计量测试研究所，合肥 230009；2.安徽省职业技术学院，合肥 230009)

介绍了CNG加气机计量原理和老旧加气机存在的问题，为符合新的加气机检定规程，提出了使用质量结算方式、采用手操器修改参数、对关键部位进行铅封、程序升级等改造措施，对指导加气机的改造，采用质量结算，防治作弊行为有重要的指导意义。

CNG加气机；防作弊；改造；质量结算；手操器；铅封

0 引言

天然气是一种廉价、清洁的能源，CNG是压缩天然气(compressed natural gas)的简写，燃气车辆使用的是压缩200倍的天然气。1m3天然气与1.05L汽油相当。CNG作为汽车能源既经济又环保，安全性高，对发动机损害小，有利于降低空气中的PM2.5，减少雾霾，愈来愈受到用户和政府的欢迎。

1 CNG加气机工作原理

CNG加气机是为储气容器充装压缩天然气，并带有计量和计价等装置的专用设备。它包括了质量流量计、电子计控器、快速切断阀、加气枪等。加气机的主要功能有：进行精确可靠的计量，实现顺序取气，控制加气的目标压力，保证加气效率和安全性。

加气机工作原理：高、中、低压储气装置中的CNG经三路管线输送到加气机，经过滤器后由电脑控制器按工作状态分别打开低压、中压、高压电磁阀使气体经质量流量计进行计量后，通过应急阀、拉断阀、软管、枪阀、加气枪充装入汽车储气钢瓶，在压力达到设定值(一般为20MPa)后质量流量计将信号传送到电脑控制器经处理后显示、储存。

2 采用体积结算弊端

目前国内加气机一般采用体积(m3)方式显示和结算，由于质量流量计测量的是质量值(kg)，必须通过密度才能转换为体积，所以密度的设定对计量准确度非常重要。

1)同样体积的容器充装的质量可能不一样

用户经常遇到这样问题：同样的气源、同样的车瓶、同样从空瓶充装到20MPa，在夏天和冬天加气机显示的充装量有明显区别，冬天充的多于夏天；原因是根据气态方程式：pV=nRT，R为气体常数，在压力p和钢瓶体积V不变时，充装气体量n与绝对温度T成反比。

2)需要设定密度，容易引起混乱

加气机内用的是质量流量计，采用体积结算，需要设定密度；天然气密度值一般为0.64～0.74kg/m3，因此，由密度输入带来的体积交易量的实际偏差在5%～10%之间，而加气机本身的误差仅允许±1%。

密度值一般由计量检定机构检定时设定。设置方法有两种：固定值法和实际测定值法。气体实际密度因气源不同而不同，不同加气站、同一气站的不同时间的密度参数都会不一样，也更易受人为因素影响，因此实际值法，不便于执法检查，计量误差大，造成诸多矛盾和纠纷。

由于上述原因，随着燃气汽车的逐年增多，CNG加气站的计量投诉和计量纠纷在安徽地区逐年增多。在计量实践中，很多地区统一采用固定值法，全地区采用同一个密度值，如南京、合肥，合肥目前采用的密度值是0.6498kg/m3，此方法相对公平，也便于执法检查，取得了较好效果，但设定的密度值只是该地区的近似平均值，不同加气站的实际密度与设定值存在差异。

3 加气机新检定规程对加气机的要求

2012年12月国家质检总局发布了JJG 996—2012《压缩天然气加气机》检定规程(以下简称新检定规程)，代替JJG 996—2005，该规程实施日期为2013年6月。新规程有一重大改变，就是“对于以体积显示的压缩天然气加气机，在本规程实施后一年内，须更改为以质量显示的加气机” 。但是到目前为止，我国大部分地区仍使用体积显示，采用体积结算方式。

加气机检定规程规定“加气机计量误差调整装置应有可靠的封印” “对能改变计量性能的相关参数，应有保护功能(如机械封印、电子封印)”；“对涉及计量调整或关键部位应配置带机械封印的防护装置，如质量流量计、电子计控器、流量系数调整键盘接口处等”。

4 目前加气站在用加气机存在的主要问题

以安徽市场为例，目前加气站在用加气机大部分是重庆耐德和成都华气厚普生产的，少量是合肥精大及其他厂家的产品，新投入使用的一般符合新检定规程，具备了质量结算功能，但是大部分在用加气机都是早期生产的，对照新的检定规程，因生产厂家和出厂时间不同，或多或少存在以下问题：

1)使用体积结算，无质量结算功能

根据人们习惯和国家对天然气的定价(元/m3)方法，天然气是使用体积结算的。因此，虽然加气机使用的是质量流量计，但最后依然是采用体积结算，早期的加气机大部分也无质量结算功能。

2)采用键盘直接修改参数

密度、价格、调整系数等参数设定，是通过带有菜单键、数字键的键盘来设置的，有的是输入密码后设置，有的是插入调整专用的IC卡后再设置，理论上密码或调整专用的IC卡厂家只给计量管理部门，实际上加气站也能获得，也就是加气站在加气机检定后可随时调整加气机计量准确度。

3)参数调整接口不能铅封

因当初设计原因，在IC卡、手操器接口处，没有预留铅封位置，检定人员也就无法铅封，非检定人员，只要持有加气机生产厂配送的IC卡或手操器就能调整计量参数。

4)关键部位不能铅封、铅印

加气机的质量流量计、电子计控器(主板)等关键部位，必须铅封，否则可调整其准确度，留下作弊之机。目前在用加气机主板没有设计可铅封的主板盖，有的主板盖脱落。

5 加气机改造方案

5.1 改造内容

以合肥地区某公司对重庆耐德加气机改造为例：

1)对加气机的质量流量计进行铅封。

2)对加气机的主板进行封盖和铅封，原配有主板盖的直接铅封。如主板盖缺失，由重庆耐德生产补齐再铅封。

3)对加气机的主板和键盘板更换STC芯片，使用最新版本加气机程序。通过更新程序具备以质量作为贸易结算功能，并从程序上杜绝不使用手操器就能修改计量参数的可能性。

4)对加气机的键盘板更换周立功读卡模块，使之能够与最新版本加气机程序匹配。

5)为计量检定机构配备手操器，在需要使用手操器修改计量参数时使用。

6)改造时对加气机进行检查，不得有使用无线、网络或者射频卡调整计量参数的功能。

5.2 改造方案

进行以上内容改造时有两种方案：

1)方案一：加气机增加功能模块

包括更换加气机芯片、增加读卡模块、增加手操器接口电路板。

优点：实施简单，实施时间较短，费用较低。缺点：由于加气机采用增加外接设备以达到要求，对加气机电脑头部分的稳定性有一定影响。方案一具体改造材料及价格见表1。

表1 方案一改造材料及价格

2)方案二：采用新型加气机电脑头

新型加气机电脑头包含的部件有：防爆电源部分、电脑头主板、电脑头键盘板、电脑头显示板、加气机面板等，目前价格约为8000元。

优点：由于采用新型加气机电脑头，可靠性、稳定性更好。缺点：费用较高，可能所有站的机器均需要现场量尺寸、查看结构，实施时间较长。

经过上述改造过的加气机，已基本符合新的加气机检定规程要求，同时，计量管理部门可对手操器接口、关键部位进行铅封，手操器由计量检定机构保存，加气站不得持有，加气机也基本具备了防作弊功能。

6 小结

目前加气站在用加气机，很大一部分存在较多问题，与新的检定规程不符，需进行技术改造，通过上述方法改造后，能实现对相关计量参数的有效控制，保证加气机的结算更加准确可靠，使加气机的计量检定和监督管理工作有可靠的技术保障。

[1] GB 18047—2000车用压缩天然气

[2] GB/T 19237—2003 汽车用压缩天然气加气机

[3] JJG 996—2012压缩天然气加气机计量检定规程

[4] 马克文，李芳.质量流量计的安装改造[J].计量技术，2014(12)

[5] 关安春，陈东欧.C.G加气机的检定、操作维护及解决存在问题的探讨[J].广西轻工业，2011(9)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.07.27