淺談?dòng)绊慍NG加氣機(jī)計(jì)量的因素及提高計(jì)量準(zhǔn)確度的方法

文/趙志宏，蘭考縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心

淺談?dòng)绊慍NG加氣機(jī)計(jì)量的因素及提高計(jì)量準(zhǔn)確度的方法

文/趙志宏，蘭考縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心

影響CNG加氣機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確度的因素主要有加氣機(jī)流量計(jì)類型、CNG加氣機(jī)壓力的變化、環(huán)境溫度、天然氣密度的變化、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具的準(zhǔn)確度和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)溫度的設(shè)定等。本文旨在通過(guò)對(duì)CNG計(jì)量特點(diǎn)、常用計(jì)量方法及影響CNG加氣機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確度因素等幾個(gè)方面的分析，以期找到提高CNG加氣機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確的方法。

CNG加氣機(jī)；計(jì)量；準(zhǔn)確度；提高

1 CNG計(jì)量的特點(diǎn)

首先，CNG體積和質(zhì)量的關(guān)系除了與密度有關(guān)外，還受到溫度、壓力，以及壓縮因子和氣體組分等因素的影響，計(jì)量時(shí)一般要換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，還要依據(jù)溫度、壓力進(jìn)行必要的補(bǔ)償修正。

其次，在對(duì)CNG的計(jì)量過(guò)程中，氣體的溫度和壓力，尤其是壓力處在不停地變化中，人工很難進(jìn)行補(bǔ)償修正，必須依靠自動(dòng)化程度較高的在線測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行。

再次，由于產(chǎn)地不同，使CNG的氣體組分經(jīng)常變化，引起氣體密度的變化。若采用體積進(jìn)行計(jì)量時(shí)，必然引起計(jì)量準(zhǔn)確度的變化。

最后，在加氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的高壓狀態(tài)下，分析測(cè)量天然氣密度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度)比較困難，一般只能近似采用長(zhǎng)輸管線末站采樣計(jì)算的密度值。

2 CNG常用的計(jì)量方法

2．1 壓力表計(jì)算法

在我國(guó)許多地方的CNG加氣站都可以見到壓力表計(jì)算法。其計(jì)量裝置非常簡(jiǎn)單，在加氣管道上有一個(gè)壓力表，表的前后各有一個(gè)閥門。給汽車加氣時(shí)，依據(jù)車載氣瓶的容積和加氣前后的壓力差，經(jīng)計(jì)算求得所加氣的體積數(shù)。

壓力表計(jì)算法受溫度影響較大，因此計(jì)量誤差很大。夏天加氣和冬天加氣,通過(guò)儲(chǔ)氣瓶組冷加氣和由壓縮機(jī)直接熱加氣，盡管壓力差相同，但由于溫度不同，所加的氣體體積實(shí)際上大不相同。

2．2 以科里奧利質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量

目前，世界各國(guó)的CNG加氣站大多數(shù)都使用這種類型的加氣機(jī)進(jìn)行計(jì)量，該流量計(jì)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的測(cè)量?jī)x器，它根據(jù)流體質(zhì)量流量對(duì)振動(dòng)管振蕩的調(diào)制作用，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的測(cè)量，同時(shí)具有根據(jù)溫度參數(shù)對(duì)質(zhì)量流量和密度測(cè)量進(jìn)行補(bǔ)償、修正的功能,除可直接測(cè)量流體的質(zhì)量流量外，還可直接測(cè)量流體的密度和溫度。

2．3 以音速文丘利質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量

音速文丘利質(zhì)量流量計(jì)屬于間接式測(cè)量方法，在城市天然氣管網(wǎng)中，主要作為低壓天然氣用氣量的計(jì)量。當(dāng)天然氣流經(jīng)該流量計(jì)時(shí)，獲得天然氣的壓力、差壓及溫度變化信號(hào)，經(jīng)流量?jī)x的檢測(cè)和運(yùn)算，即可實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量。用在CNG加氣站中的這種流量計(jì)，工作壓力要高達(dá)25MPa。

3 影響CNG加氣機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確的因素

3．1 加氣機(jī)流量計(jì)類型的影響

流量計(jì)的類型有體積流量計(jì)，也有質(zhì)量流量計(jì)；測(cè)量方法有間接測(cè)量法，也有直接測(cè)量法。每一種流量計(jì)的工作原理和結(jié)構(gòu)都不同，適用范圍和測(cè)量準(zhǔn)確度也不相同。因此，必然造成加氣機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確度也不一樣。

3．2 加氣機(jī)中CNG壓力變化的影響

給汽車加氣時(shí)，加氣機(jī)中CNG壓力會(huì)不斷變化。從開始加氣時(shí)的最大流量，到加氣結(jié)束時(shí)的零流量，相應(yīng)的，壓力從約0．1MPa逐步到25MPa。由于天然氣在不同壓力下的壓縮因子是變化的，必然影響經(jīng)過(guò)計(jì)量并換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積數(shù)的準(zhǔn)確度。

3．3 加氣機(jī)環(huán)境溫度變化的影晌

天然氣和所有氣體一樣，對(duì)溫度變化比較敏感。隨著環(huán)境溫度的變化，所測(cè)出的氣體體積數(shù)誤差很大，在夏天和冬天尤為突出。另外，加氣機(jī)的氣體來(lái)自地面儲(chǔ)氣瓶組(溫度較低)，還是直接來(lái)自正在運(yùn)行中的壓縮機(jī)(溫度較高)，這個(gè)壓縮熱也會(huì)對(duì)計(jì)量體產(chǎn)生較大的影響。

3．4 天然氣密度變化的影響

當(dāng)用體積作為計(jì)量單位時(shí)，密度的變化引起的影響是不容忽視的。天然氣的組分報(bào)告一般都是在氣田或長(zhǎng)輸管線的末站采樣，它所得出的氣體密度與加氣機(jī)計(jì)量時(shí)的壓縮天然氣密度(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))有較大誤差。因?yàn)榧託鈾C(jī)計(jì)量的天然氣，是經(jīng)過(guò)脫水干燥、脫硫、混油除油、分離部分高碳烴后的壓縮天然氣，其密度必然要發(fā)生變化。最好的辦法是在加氣機(jī)后取樣，測(cè)出密度用于校準(zhǔn)計(jì)量?jī)x器。

3．5 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具準(zhǔn)確度的影響

標(biāo)定加氣機(jī)時(shí)所用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具的準(zhǔn)確度，對(duì)加氣機(jī)的計(jì)量準(zhǔn)確度的影響是顯而易見的。按照常識(shí)，校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具的精度，應(yīng)遠(yuǎn)高于被校準(zhǔn)的計(jì)量設(shè)備。然而，在現(xiàn)場(chǎng)可經(jīng)常見到，一些用戶用普通臺(tái)秤(計(jì)量誤差至少在5%以上)來(lái)校準(zhǔn)加氣機(jī)，這樣校準(zhǔn)的加氣機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確度就可想而知了。

3．6 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)定的影響

不同的國(guó)家，對(duì)天然氣計(jì)量時(shí)所采用的標(biāo)準(zhǔn)溫度有不同的規(guī)定。例如，美國(guó)、英國(guó)、加拿大和澳大利亞等采用的標(biāo)準(zhǔn)溫度為15℃；俄羅斯采用的標(biāo)準(zhǔn)溫度為0℃或20℃；法國(guó)、德國(guó)、日本等采用的標(biāo)準(zhǔn)溫度為0℃；我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度為20℃；ISO7504規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度為0℃。標(biāo)準(zhǔn)溫度不同，天然氣的密度也不同依據(jù)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量出的天然氣質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算后所得到的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積必然不同。所以進(jìn)口加氣機(jī)在我國(guó)應(yīng)用時(shí)一定要注意這一點(diǎn)。

4 提高CNG加氣機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確度的方法

由上面的分析可知，實(shí)現(xiàn)氣體的精確測(cè)量是比較困難的。天然氣，尤其是壓縮天然氣，由于其自身的特點(diǎn)，不可能像液體或者固體那樣獲得很高的計(jì)量準(zhǔn)確度。因此，世界各國(guó)都從實(shí)際出發(fā)給出了比較合適的精度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。如美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定售氣機(jī)的系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確度為1．5%～2%，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為1%。在現(xiàn)有的條件下，提高CNG加氣機(jī)的計(jì)量準(zhǔn)確度的方法主要有：

4．1 選擇合適的加氣機(jī)。例如，用體積為計(jì)量單位時(shí)，應(yīng)選用帶有溫度和壓縮熱補(bǔ)償功能，并能通過(guò)修改密度的方法進(jìn)行校準(zhǔn)的售氣機(jī)比較合適。

4．2 采用進(jìn)口加氣機(jī)時(shí)，應(yīng)要求外商按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行設(shè)定或計(jì)算。

4．3 由于天然氣的組分經(jīng)常變化，引起密度值的變化，因此有條件的地方至少一年應(yīng)通過(guò)計(jì)量監(jiān)管部門將加氣機(jī)校準(zhǔn)一次。

4．4 用稱重法在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)加氣機(jī)。這種方法比較方便，但應(yīng)當(dāng)注意幾點(diǎn)：首先，所用的稱重器具的精度應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于要校準(zhǔn)的加氣機(jī)。作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具，其計(jì)量準(zhǔn)確度值至少小于加氣機(jī)準(zhǔn)確度值的1/3。即加氣機(jī)為1%，稱重秤則不要超過(guò)0．3%；其次，用氣瓶充氣稱重時(shí)，每稱一次后應(yīng)將氣體放掉再充氣，若采用累加充氣的方法，由于氣體溫度的影響，可能引起較大的誤差。再次，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)不要有陽(yáng)光直射，也不要有風(fēng)，以免影響測(cè)量結(jié)果。