浅谈影响CNG加气机计量的因素及提高计量准确度的方法

文/赵志宏，兰考县质量技术监督检验测试中心

浅谈影响CNG加气机计量的因素及提高计量准确度的方法

文/赵志宏，兰考县质量技术监督检验测试中心

影响CNG加气机计量准确度的因素主要有加气机流量计类型、CNG加气机压力的变化、环境温度、天然气密度的变化、标准计量器具的准确度和计量标准温度的设定等。本文旨在通过对CNG计量特点、常用计量方法及影响CNG加气机计量准确度因素等几个方面的分析，以期找到提高CNG加气机计量准确的方法。

CNG加气机；计量；准确度；提高

1 CNG计量的特点

首先，CNG体积和质量的关系除了与密度有关外，还受到温度、压力，以及压缩因子和气体组分等因素的影响，计量时一般要换算成标准状态，还要依据温度、压力进行必要的补偿修正。

其次，在对CNG的计量过程中，气体的温度和压力，尤其是压力处在不停地变化中，人工很难进行补偿修正，必须依靠自动化程度较高的在线测量系统进行。

再次，由于产地不同，使CNG的气体组分经常变化，引起气体密度的变化。若采用体积进行计量时，必然引起计量准确度的变化。

最后，在加气机现场的高压状态下，分析测量天然气密度(标准状态下的密度)比较困难，一般只能近似采用长输管线末站采样计算的密度值。

2 CNG常用的计量方法

2．1 压力表计算法

在我国许多地方的CNG加气站都可以见到压力表计算法。其计量装置非常简单，在加气管道上有一个压力表，表的前后各有一个阀门。给汽车加气时，依据车载气瓶的容积和加气前后的压力差，经计算求得所加气的体积数。

压力表计算法受温度影响较大，因此计量误差很大。夏天加气和冬天加气,通过储气瓶组冷加气和由压缩机直接热加气，尽管压力差相同，但由于温度不同，所加的气体体积实际上大不相同。

2．2 以科里奥利质量流量计进行计量

目前，世界各国的CNG加气站大多数都使用这种类型的加气机进行计量，该流量计是20世纪80年代发展起来的测量仪器，它根据流体质量流量对振动管振荡的调制作用，实现质量流量的测量，同时具有根据温度参数对质量流量和密度测量进行补偿、修正的功能,除可直接测量流体的质量流量外，还可直接测量流体的密度和温度。

2．3 以音速文丘利质量流量计进行计量

音速文丘利质量流量计属于间接式测量方法，在城市天然气管网中，主要作为低压天然气用气量的计量。当天然气流经该流量计时，获得天然气的压力、差压及温度变化信号，经流量仪的检测和运算，即可实现流量计量。用在CNG加气站中的这种流量计，工作压力要高达25MPa。

3 影响CNG加气机计量准确的因素

3．1 加气机流量计类型的影响

流量计的类型有体积流量计，也有质量流量计；测量方法有间接测量法，也有直接测量法。每一种流量计的工作原理和结构都不同，适用范围和测量准确度也不相同。因此，必然造成加气机计量准确度也不一样。

3．2 加气机中CNG压力变化的影响

给汽车加气时，加气机中CNG压力会不断变化。从开始加气时的最大流量，到加气结束时的零流量，相应的，压力从约0．1MPa逐步到25MPa。由于天然气在不同压力下的压缩因子是变化的，必然影响经过计量并换算成标准状态下的气体体积数的准确度。

3．3 加气机环境温度变化的影晌

天然气和所有气体一样，对温度变化比较敏感。随着环境温度的变化，所测出的气体体积数误差很大，在夏天和冬天尤为突出。另外，加气机的气体来自地面储气瓶组(温度较低)，还是直接来自正在运行中的压缩机(温度较高)，这个压缩热也会对计量体产生较大的影响。

3．4 天然气密度变化的影响

当用体积作为计量单位时，密度的变化引起的影响是不容忽视的。天然气的组分报告一般都是在气田或长输管线的末站采样，它所得出的气体密度与加气机计量时的压缩天然气密度(换算成标准状态)有较大误差。因为加气机计量的天然气，是经过脱水干燥、脱硫、混油除油、分离部分高碳烃后的压缩天然气，其密度必然要发生变化。最好的办法是在加气机后取样，测出密度用于校准计量仪器。

3．5 标准计量器具准确度的影响

标定加气机时所用标准计量器具的准确度，对加气机的计量准确度的影响是显而易见的。按照常识，校准用的标准计量器具的精度，应远高于被校准的计量设备。然而，在现场可经常见到，一些用户用普通台秤(计量误差至少在5%以上)来校准加气机，这样校准的加气机计量准确度就可想而知了。

3．6 计量标准温度设定的影响

不同的国家，对天然气计量时所采用的标准温度有不同的规定。例如，美国、英国、加拿大和澳大利亚等采用的标准温度为15℃；俄罗斯采用的标准温度为0℃或20℃；法国、德国、日本等采用的标准温度为0℃；我国规定的标准温度为20℃；ISO7504规定的标准温度为0℃。标准温度不同，天然气的密度也不同依据质量流量计测量出的天然气质量，经计算后所得到的标准状态下的体积必然不同。所以进口加气机在我国应用时一定要注意这一点。

4 提高CNG加气机计量准确度的方法

由上面的分析可知，实现气体的精确测量是比较困难的。天然气，尤其是压缩天然气，由于其自身的特点，不可能像液体或者固体那样获得很高的计量准确度。因此，世界各国都从实际出发给出了比较合适的精度等级标准。如美国标准规定售气机的系统计量准确度为1．5%～2%，我国标准规定为1%。在现有的条件下，提高CNG加气机的计量准确度的方法主要有：

4．1 选择合适的加气机。例如，用体积为计量单位时，应选用带有温度和压缩热补偿功能，并能通过修改密度的方法进行校准的售气机比较合适。

4．2 采用进口加气机时，应要求外商按我国标准温度进行设定或计算。

4．3 由于天然气的组分经常变化，引起密度值的变化，因此有条件的地方至少一年应通过计量监管部门将加气机校准一次。

4．4 用称重法在现场校准加气机。这种方法比较方便，但应当注意几点：首先，所用的称重器具的精度应远远高于要校准的加气机。作为标准计量器具，其计量准确度值至少小于加气机准确度值的1/3。即加气机为1%，称重秤则不要超过0．3%；其次，用气瓶充气称重时，每称一次后应将气体放掉再充气，若采用累加充气的方法，由于气体温度的影响，可能引起较大的误差。再次，测量现场不要有阳光直射，也不要有风，以免影响测量结果。