液化天然气加气机检定现状及解决措施

2020-06-13戚毅敏

河南建材 2020年2期

戚毅敏

漳州市计量所（363000）

0 前言

随着社会快速发展，资源问题已经成为各国最为关注的问题之一，各国都在积极开发全新能源。其中液化天然气（LNG）由于具有运输便利、成本低、无污染、储存能量大等优势得到了非常广泛的应用。 LNG 实际应用中最主要的形式之一就是通过加气机注入到LNG 汽车中，所以LNG 加气机计量的准确性直接影响着液化天然气的发展。

1 LNG 加气机的概述

1.1 LNG 加气机的基本组成

一般情况下LNG 加气机主要包括：LNG 质量流量计；机壳、阀门和管路系统；电气系统3 个部分等。其中机壳、阀门和管路系统相对复杂，包括低温气动阀、低温安全阀、低温截止阀、低温紧急切断阀、金属软管、加气枪、回气枪、低温工艺管道等等，而电气系统主要包括数据采集系统及防爆电源等。

1.2 LNG 加气机的基本原理

LNG 加气机是通过测量流体质量来进行的，所测量的液体为LNG 加气机充入到储气瓶当中的LNG 液量。同时，LNG 加气机利用现代化的测控技术对于计量过程实施自动控制，利用计算机进行管理，并通过显示屏显示相应信息，包括LNG 流量、单价、金额、加气量等，同时能够实现远程通信[1]。LNG 加气机的控制原理如图1 所示。

2 LNG 加气机检定现状分析

近些年，社会各方对节能环保重视程度不断提高，液化天然气因为其无污染的特点已经成为今后的发展方向。 LNG 加气机是液化天然气贸易最主要的设备之一，其计量检定准确性直接影响企业和消费者的利益，同时也为企业发展奠定基础。但现阶段的LNG 加气机检定还存在一些问题。

图1 LNG 加气机的控制原理

2.1 LNG 加气机检定中存在的技术问题

现阶段我国的LNG 加气机主要采用的是低温加气机，非常容易受到温度的影响。尤其是在液化天然气储存温度低于零下160 ℃的情况下，LNG 加气机的加气管道会存在较大温差。在夏季外部环境较高的情况下，加气管内外温差较大，甚至超出200℃，会造成LNG 加气机检定过程中发生液化天然气的气化问题。

2.2 LNG 加气机检定中的回气问题

目前我国LNG 加气机在计量时，主要是利用双管计量装置进行的，就是利用两个质量流量计对加气及回气分别检测，之后计算出两个质量流量计所得结果的差值，从而得到LNG 加气机最终的检定结果。此种检定方式受到LNG 储气瓶容量的影响，但是我国LNG 储气瓶无法将气态液化天然气转变成为液态，这就造成了液化天然气检定时一定要利用两个枪头计量器来进行，导致了LNG 加气机计量检定成本相对较高。若是采用单流量计的方式，LNG的回气不进行计量，LNG 加气机显示加气量和实际加气量会存在一定差距。从我国测试技术研究院的数据可知，此种差值在5%～15%，从而加大了LNG加气站运营管理的困难度[2]。

2.3 LNG 科里奥利质量流量计问题

LNG 加气机的主要部件之一就是LNG 流量计，而现阶段LNG 加气机最为常用的是LNG 科里奥利质量流量计。此种流量计是非常精密的测量仪器，其两根回弯部位相同的振动管道并排连接，在计量检定过程中会发生轻微的振动，造成振动管的合并及张开，这样就可以有效处理低温条件下对液化天然气计量所产生的偏差。但是LNG 加气机在加液过程中由于内外温差大而发生气化，从而产生一定量气体，气液两相同时存在在一定程度上影响了科里奥利质量流量计计量准确性，所以气相流量计计量准确性对于加气机整体计量准确性提升起到了非常大的作用。但是现阶段液相计量准确性为±0.1%，而气相计量准确性为±0.35%，所以在LNG 加气机的计量检定准确性方面，提升气相流量计的准确性非常重要。

3 LNG 加气机检定优化措施研究

3.1 检定设备

质量法实施过程中所采用的检定设备按照功用不同可以分成主标准器及辅助设备，其中主标准器主要是指电子天平，要确保其量程能够达到最大称量值的2 倍，其准确度要在II 级以上。辅助设备主要为储气瓶及标准砝码，在对LNG 加气机实施检定过程中一定要保证这些设备满足安全性和防爆标准要求。另外，在检定中所用的储气瓶一定要满足低温绝热压力容器在液化天然气储存方面的要求，并且技术指标能够满足国家标准（主要包括GB 24159、GB 18442）的要求[3]。

3.2 计量检定的相应流程

一般情况下，采用质量法进行LNG 加气机检定需要遵照以下流程进行。

1）将电子天平设置在较为平坦的区域，调整好之后进行通电预热，一定时间后可以通过标准的砝码实施校准，确保误差控制在允许范围内。

2）将储气瓶放置在天平的托盘之上，同时对天平进行调整，确保其示值为零。

3）将LNG 加气机中加气枪连接到循环口实施循环操作，确保完全预冷之后将LNG 加气机和储气瓶进行连接。对LNG 加气机调零，启动LNG 加气机实施加气，确保液化天然气可以利用LNG 加气机输入到储气瓶当中。

4）确保加气持续一定时间（一般在2min 以上）后停止加气，并且断开连接。

3.3 准确性问题

在准确记录天平显示值和LNG 加气机单次累积流量示值的基础上，计算出LNG 加气机的单次示值相对误差。在此基础上，分别在高、低不同流量区实施LNG 加气机的整机检定（分别进行3 次），在得到单次的示值误差后计算平均值，最终求出两个不同流量区示值误差的最大绝对值。

对于高、低两个流量区来说，不同区域的准确度等级存在一定差别，其中高流量区的准确度等级设定为1.0，低流量区的准确度等级设定为1.5，同时要控制高流量区的最大允许误差＜1.0%，控制低流量区的最大允许误差＜1.5%。

3.4 重复性问题

在进行不同流量区最大重复值计算时可以参照如下公式来进行，具体为：

其中，Emax表示规定测量点中最大示值相对误差，Emin表示规定测量点中最小示值相对误差，ddn表示极差系数。在获取两个流量区最大重复值之后将其当作LNG 加气机精确度等级的控制指标，要有效控制其≤最大允许误差绝对值的50%。

3.5 计量检定之后LNG 的回收

正常情况下，液化天然气检验充装过程中难免存在一定量液化天然气排放到外部环境当中，不但造成了液化天然气的浪费，还容易引发严重的安全问题。所以一定要确保储气罐降压之后再和LNG气瓶实施连接，这样就能够利用压差方式进行液化天然的回收[4]。

一般情况下，LNG 储罐的主安全阀开启时会产生较大压力，所以为了确保检定的安全性一定要保证储气罐充装压力低于LNG 储罐开启压力，并且完成连接之后确保LNG 储气瓶和储气罐进行有效接地。需要注意的是，在回充过程中一定要保证LNG储气瓶的稳定性（确保回冲速度≤40 kg/min），同时按照储罐压力实施调压器的相应调整。另外，在回充过程中一定要认真观察天平的数值变化情况，完成液化天然气的回充之后需要断开连接，对液化天然气实施降压处理，确保其能够降低到0.3 MPa。