液化天然氣加氣機檢定現狀及解決措施

馮光耀

榆林市計量技術研究院 陜西榆林 719000

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

在正常情況下，LNG分配器通常包括：LNG質量流量計；外殼，閥門和管道系統；電氣系統由3部分組成。殼體，閥門和管道系統相對復雜，包括低溫氣動閥、低溫安全閥、低溫截止閥、金屬軟管、充氣步槍、回氣步槍、低溫工藝管道等等，而電氣系統主要包括用于防爆的數據收集和電源供應的系統。

1.2 LNG加氣機的基本原理

LNG容器通過測量液體的質量來進行，并且所測量的液體是LNG分配器填充到氣瓶中的LNG液體的量。使用控制計算機并在屏幕上顯示相關信息，包括液化天然氣流量、單價、數量、加氣量等；以及可以實現遠程通訊[1]。

2 LNG加氣機檢定現狀分析

2.1 LNG加氣機檢定中存在的技術問題

在現階段，我國的LNG分配器主要使用低溫分配器，該溫度分配器對溫度非常敏感。特別是當液化天然氣的儲存溫度低于零下160℃，將會在LNG分配器加液管道有大的溫度差。在夏季高溫室外環境的情況下超過20℃，這將在LNG加液檢查過程期間導致LNG氣化更大。

2.2 LNG加氣機檢定中的回氣問題

目前，在我國，LNG加氣機的測量主要使用兩管測量裝置進行，即使用兩個質量流量計分別檢測充氣和氣體回收，然后使用兩個質量流量計計算結果之間的差，給出最終的測試結果。這種驗證方法受液化天然氣儲罐容量的影響。這導致使用兩個步槍測頭儀檢查LNG，測量和檢查LNG分配器的成本相對較高。如果采用單流量計方法，則不會測量LNG回氣，并且LNG加氣機顯示的加氣量與實際加氣量之間會有一定的差距。這種差異在5%至15%之間，這增加了LNG加氣站的運營和管理難度[2]。

2.3 LNG科里奧利質量流量計問題

LNG分配器的主要組成部分之一是LNG流量計，現階段最常用的LNG分配器是LNG Corey Test Research Orly質量流量計。這種流量計是非常精確的測量儀器。它的兩個具有相同彎曲位置的振動管相互連接。在測量驗證過程中，會發生輕微振動，從而導致振動管連接和打開，可以在低溫下有效運行。然而，因為在填充過程中內部和外部之間的大溫差，LNG被氣化，氣體和液體的存在會在一定程度上同時影響科里奧利質量流量計的測量精度，所以，氣相流量計的測量精度在提高分配器的整體測量精度方面起著非常重要的作用。在現階段，液相測量的精度為±0.1%，氣相測量的精度為±0.35%，所以提高氣相流量計在測量LNG中的精度非常重要。

3 LNG加氣機檢定優化措施研究

3.1 檢定設備

主要的標準設備主要是指電子秤。必須保證其范圍達到最大重量值的兩倍，并且其精度必須高于II級。輔助設備主要是氣瓶和標準配重。在液化天然氣計量試驗過程中，必須保證該設備符合安全和防爆標準的要求。另外，檢查中使用的氣瓶必須滿足用于液化天然氣儲存的低溫絕緣壓力容器的要求，技術指標能符合國家標準的要求（主要包括GB24159，GB18442）。

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）將電子秤放置在相對平坦的區域。調整后，將為其供電并加熱。一段時間后，可以用標準砝碼進行校準，以保證誤差在允許范圍內。

（2）將氣瓶放在天平托盤上，同時調整天平以保證其顯示值為零。

（3）將LNG分配器中的加油槍連接到循環端口以執行循環程序，以保證在完全預冷后將LNG分配器和氣瓶連接起來。

3.3 準確性問題

基于所顯示的平衡值的準確記錄和LNG分配器的單個累積流量的指示，計算LNG分配器的單個指示的相對誤差。基于此，在不同的高、低流量區域（3次）進行了LNG分配器的全面檢查，在獲得一個指示誤差后計算平均值，最后計算出兩個不同的流量區域，指示誤差的絕對值。

對于高流量區域和低流量區域，不同區域的精度級別是不同的。高流量區域的精度級別設置為1.0，低流量區域的精度級別設置為1.5。同時，必須控制較高流量區的最大允許誤差<1.0%，低流量區的最大允許誤差<1.5%。

3.4 重復性問題

計算不同流區的最大重復值時，可以參考以下公式，具體為：

其中，Emax代表特定測量點的最大相對誤差，Emin代表特定測量點的最小相對誤差，dn代表距離系數。獲得兩個流動區的最大重復值之后，它被認為是LNG分配器的精度水平的控制指標，必須得到有效的控制，以便它小于或等于最大允許誤差的絕對值的50%。

4 結語

近年來，隨著液化天然氣的廣泛應用，我國的LNG加氣機也得到了快速發展。然而，仍然存在與檢查LNG分配器相關的問題，需要有效地解決這些問題。