浅析LNG加气机工作原理及现场检定方法

李迎霞（天津市滨海新区大港计量检定所，天津　300270）

浅析LNG加气机工作原理及现场检定方法

李迎霞（天津市滨海新区大港计量检定所，天津300270）

LNG加气机作为一种全新的计量器具，其现场检定较为困难。本文剖析了其工作原理，对比分析了称重法和标准表法（又分为启停法和动态法）的优缺点和现场可操作性。重点阐明采用标准表法（尤其是动态检定法）对LNG加气机进行现场检定更为合理可行测量结果可靠，现场可操作性强，符合LNG加气机的现场检定校准要求。

液化天然气LNG加气机现场检定称重法标准表法

液化天然气（LNG）作为动力燃料已在我国许多城市公交汽车和长途运输车上广泛使用。LNG加气机主要用于为LNG汽车加注LNG并对加注量进行计量的计量器具。

1　LNG加气机的工作原理

1.1LNG加气机内部结构

目前，主流的LNG加气机采用双流量计，典型的LNG双流量计加气机的基本结构如图1所示，主要由加液通路、回气通路和控制阀组成。

1.2LNG加气机的工作原理

加气机的工作原理是根据流过加气机的流体状态而确定的，具体为：将加液枪头和回气枪头分别安插到汽车储气罐的进液口和出气口上，启动加气机开始加注LNG，加注过程中加气机首先进行小循环，此时流经液相流量计的LNG处于气液两相状态，流量计无法将其准确计量，控制阀2开启，控制阀1关闭，LNG经液相流量计、控制阀2回到加气站中，此时流量计主要用于测量流体状态，不参与计量工作；当流过液相流量计的LNG为全液态时，控制阀2关闭，控制阀1开启，开始向汽车储气罐中加注LNG；小循环的时间长短由流过液相流量计的流体状态决定。LNG加气机的工作流程如图2所示。

图1　LNG双流量加气机的基本结构图

图2　LNG加气机的工作流程图

图3　标准表法检定LNG加气机的工作原理图

2　LNG加气机的现场检定方法

由量值溯源原理及LNG的特性可知，对LNG加气机的准确度判定可采用称重法和标准表法两种方法。

2.1称重法

采用称重法时由于LNG温度非常低，可燃且易气化，对LNG加气机检定的实际操作中存在许多难以处理的问题，如在检定过程中要回收LNG加气机加注出来的LNG较为困难，最理想的办法是将其放空，这不仅较为浪费且容易引起安全隐患和空气污染。因此该方法适用于实验室检定，不适用于LNG加气机的现场检定。所以我们应采用标准表法。

2.2标准表法

标准表法检定LNG加气机的工作原理图如图3所示。

标准表法又分为启停法和动态法，由于启停法一方面不能出现憋压现象，无法实现LNG加气机和检定装置同步启动计量和停止计量；另一方面由于在LNG加气机内部存在小循环结构，而检定装置内部却不能出现类似的小循环结构，流量计在计量前期测量的流体可能没有处于满足准确测量要求的状态，对准确计量存在较大影响。大量实验测试表明，采用标准表法检定LNG加气机的过程中，检定装置内部流体状态在检定前期有5～30s时长处于非准确测量状态，启停法检定LNG加气机在实际检定中存在一定的困难。表明，采用标准表法检定LNG加气机的过程中，检定装置内部流体状态在检定前期有5～30s时长处于非准确测量状态，启停法检定LNG加气机在实际检定中存在一定的困难。所以我们优先采用动态法。动态法检定LNG加气机的作业框图如图4所示。

表1　采用称重法检定LNG加气机的实测数据表

图4　动态法检定LNG加气机的作业框图

动态法检定LNG加气机的过程中，当LNG加气机启动后，立即启动计算机软件，实时监测检定装置中流量计的工作状态，当流过检定装置内部流量计的流体满足计量要求时，启动工业相机抓拍被检LNG加气机显示屏上的累计流量A1，同时读取检定装置流量计的累计流量B1，此时检定开始。LNG加气机持续加气大于1min以后，启动工业相机抓拍被检LNG加气机显示屏上的累计流量A2，同时读取检定装置流量计的累计流量B2，此时检定结束，停止LNG加气机的加气作业。整个检定过程共需采集4个数据。

在检定过程中流过被检LNG加气机的累计质量流量（m1）为：

流过检定装置的累计流量（m）为：

被检LNG加气机的绝对误差（△m）为：

被检LNG加气机的相对误差（δ）为：

通过数据A1、A2、B1和B2可以计算出被检加气机的测量不确定度。表1为采用称重法检定LNG加气机的3组实测数据，表2为采用动态法检定同一台LNG加气机的3次实测数据。

表1、2的数据表明采用动态法检定LNG加气机的结果与采用称重法检定LNG加气机的结果基本一致，但是，该方法只对加气过程中状态最稳定时的LNG加气机的计量准确度进行检定，未能对加气全过程数据进行判断，因此也存在一定的局限性。

3　结语

通过对LNG加气机的3种检定方法进行了深入分析，动态标准表法能够较好地在加气站现场对LNG加气机进行检定校准，能很好地保障LNG加气机的量值准确、可靠。