液化天然氣加氣機檢定現狀及解決措施

戚毅敏

漳州市計量所（363000）

0 前言

隨著社會快速發展，資源問題已經成為各國最為關注的問題之一，各國都在積極開發全新能源。其中液化天然氣（LNG）由于具有運輸便利、成本低、無污染、 儲存能量大等優勢得到了非常廣泛的應用。 LNG 實際應用中最主要的形式之一就是通過加氣機注入到LNG 汽車中，所以LNG 加氣機計量的準確性直接影響著液化天然氣的發展。

1 LNG 加氣機的概述

1.1 LNG 加氣機的基本組成

一般情況下LNG 加氣機主要包括：LNG 質量流量計；機殼、閥門和管路系統；電氣系統3 個部分等。其中機殼、閥門和管路系統相對復雜，包括低溫氣動閥、低溫安全閥、低溫截止閥、低溫緊急切斷閥、金屬軟管、加氣槍、回氣槍、低溫工藝管道等等，而電氣系統主要包括數據采集系統及防爆電源等。

1.2 LNG 加氣機的基本原理

LNG 加氣機是通過測量流體質量來進行的，所測量的液體為LNG 加氣機充入到儲氣瓶當中的LNG 液量。 同時，LNG 加氣機利用現代化的測控技術對于計量過程實施自動控制，利用計算機進行管理，并通過顯示屏顯示相應信息，包括LNG 流量、單價、金額、加氣量等，同時能夠實現遠程通信[1]。LNG 加氣機的控制原理如圖1 所示。

2 LNG 加氣機檢定現狀分析

近些年，社會各方對節能環保重視程度不斷提高，液化天然氣因為其無污染的特點已經成為今后的發展方向。 LNG 加氣機是液化天然氣貿易最主要的設備之一，其計量檢定準確性直接影響企業和消費者的利益，同時也為企業發展奠定基礎。 但現階段的LNG 加氣機檢定還存在一些問題。

圖1 LNG 加氣機的控制原理

2.1 LNG 加氣機檢定中存在的技術問題

現階段我國的LNG 加氣機主要采用的是低溫加氣機，非常容易受到溫度的影響。 尤其是在液化天然氣儲存溫度低于零下160 ℃的情況下，LNG 加氣機的加氣管道會存在較大溫差。 在夏季外部環境較高的情況下，加氣管內外溫差較大，甚至超出200℃，會造成LNG 加氣機檢定過程中發生液化天然氣的氣化問題。

2.2 LNG 加氣機檢定中的回氣問題

目前我國LNG 加氣機在計量時，主要是利用雙管計量裝置進行的，就是利用兩個質量流量計對加氣及回氣分別檢測，之后計算出兩個質量流量計所得結果的差值，從而得到LNG 加氣機最終的檢定結果。 此種檢定方式受到LNG 儲氣瓶容量的影響，但是我國LNG 儲氣瓶無法將氣態液化天然氣轉變成為液態，這就造成了液化天然氣檢定時一定要利用兩個槍頭計量器來進行，導致了LNG 加氣機計量檢定成本相對較高。 若是采用單流量計的方式，LNG的回氣不進行計量，LNG 加氣機顯示加氣量和實際加氣量會存在一定差距。 從我國測試技術研究院的數據可知，此種差值在5%～15%，從而加大了LNG加氣站運營管理的困難度[2]。

2.3 LNG 科里奧利質量流量計問題

LNG 加氣機的主要部件之一就是LNG 流量計，而現階段LNG 加氣機最為常用的是LNG 科里奧利質量流量計。 此種流量計是非常精密的測量儀器，其兩根回彎部位相同的振動管道并排連接，在計量檢定過程中會發生輕微的振動，造成振動管的合并及張開，這樣就可以有效處理低溫條件下對液化天然氣計量所產生的偏差。 但是LNG 加氣機在加液過程中由于內外溫差大而發生氣化，從而產生一定量氣體，氣液兩相同時存在在一定程度上影響了科里奧利質量流量計計量準確性，所以氣相流量計計量準確性對于加氣機整體計量準確性提升起到了非常大的作用。 但是現階段液相計量準確性為±0.1%，而氣相計量準確性為±0.35%，所以在LNG 加氣機的計量檢定準確性方面，提升氣相流量計的準確性非常重要。

3 LNG 加氣機檢定優化措施研究

3.1 檢定設備

質量法實施過程中所采用的檢定設備按照功用不同可以分成主標準器及輔助設備，其中主標準器主要是指電子天平，要確保其量程能夠達到最大稱量值的2 倍，其準確度要在II 級以上。 輔助設備主要為儲氣瓶及標準砝碼，在對LNG 加氣機實施檢定過程中一定要保證這些設備滿足安全性和防爆標準要求。 另外，在檢定中所用的儲氣瓶一定要滿足低溫絕熱壓力容器在液化天然氣儲存方面的要求，并且技術指標能夠滿足國家標準（主要包括GB 24159、GB 18442）的要求[3]。

3.2 計量檢定的相應流程

一般情況下，采用質量法進行LNG 加氣機檢定需要遵照以下流程進行。

1）將電子天平設置在較為平坦的區域，調整好之后進行通電預熱，一定時間后可以通過標準的砝碼實施校準，確保誤差控制在允許范圍內。

2）將儲氣瓶放置在天平的托盤之上，同時對天平進行調整，確保其示值為零。

3）將LNG 加氣機中加氣槍連接到循環口實施循環操作，確保完全預冷之后將LNG 加氣機和儲氣瓶進行連接。對LNG 加氣機調零，啟動LNG 加氣機實施加氣，確保液化天然氣可以利用LNG 加氣機輸入到儲氣瓶當中。

4）確保加氣持續一定時間（一般在2min 以上）后停止加氣，并且斷開連接。

3.3 準確性問題

在準確記錄天平顯示值和LNG 加氣機單次累積流量示值的基礎上， 計算出LNG 加氣機的單次示值相對誤差。 在此基礎上，分別在高、低不同流量區實施LNG 加氣機的整機檢定（分別進行3 次），在得到單次的示值誤差后計算平均值，最終求出兩個不同流量區示值誤差的最大絕對值。

對于高、低兩個流量區來說，不同區域的準確度等級存在一定差別，其中高流量區的準確度等級設定為1.0，低流量區的準確度等級設定為1.5，同時要控制高流量區的最大允許誤差＜1.0%， 控制低流量區的最大允許誤差＜1.5%。

3.4 重復性問題

在進行不同流量區最大重復值計算時可以參照如下公式來進行，具體為：

其中，Emax表示規定測量點中最大示值相對誤差，Emin表示規定測量點中最小示值相對誤差，ddn表示極差系數。 在獲取兩個流量區最大重復值之后將其當作LNG 加氣機精確度等級的控制指標，要有效控制其≤最大允許誤差絕對值的50%。

3.5 計量檢定之后LNG 的回收

正常情況下，液化天然氣檢驗充裝過程中難免存在一定量液化天然氣排放到外部環境當中，不但造成了液化天然氣的浪費，還容易引發嚴重的安全問題。 所以一定要確保儲氣罐降壓之后再和LNG氣瓶實施連接，這樣就能夠利用壓差方式進行液化天然的回收[4]。

一般情況下，LNG 儲罐的主安全閥開啟時會產生較大壓力，所以為了確保檢定的安全性一定要保證儲氣罐充裝壓力低于LNG 儲罐開啟壓力， 并且完成連接之后確保LNG 儲氣瓶和儲氣罐進行有效接地。 需要注意的是，在回充過程中一定要保證LNG儲氣瓶的穩定性（確?；貨_速度≤40 kg/min），同時按照儲罐壓力實施調壓器的相應調整。 另外，在回充過程中一定要認真觀察天平的數值變化情況，完成液化天然氣的回充之后需要斷開連接，對液化天然氣實施降壓處理，確保其能夠降低到0.3 MPa。

4 結語

近些年，隨著液化天然氣的大規模應用，我國的LNG 加氣機也有了較快發展。 但是有關LNG 加氣機的檢定還存在某些問題，需要進行有效解決。