寇輝

摘 要：大量石油資源的開(kāi)采與利用使石油資源儲(chǔ)量日益減少，能源枯竭危機(jī)日益嚴(yán)重，這也使石油交易價(jià)格呈現(xiàn)居高不下的態(tài)勢(shì)。在這種發(fā)展形勢(shì)下，天然氣憑借其低成本、無(wú)污染的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，使其在人們的日常生活及行業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，并已經(jīng)成為石油最主要的替代品。為此，文章以液化石油氣（LNG）加氣機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理作為切入點(diǎn)，對(duì)LNG加氣機(jī)的計(jì)量檢定現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，以此提出相應(yīng)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：LNG加氣機(jī)；計(jì)量檢定裝置；檢測(cè)技術(shù)；優(yōu)化措施

中圖分類號(hào)：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）06-0083-02

Abstract： The exploitation and utilization of a large amount of petroleum resources make the reserves of petroleum resources decrease day by day， and the crisis of energy depletion becomes more and more serious. In this situation， natural gas has been widely used in people's daily life and industry production by virtue of its advantages of low cost and no pollution， and has become the most important substitute for oil. Therefore， based on the structure and working principle of the liquefied natural gas （LNG） aerator， this paper analyzes the present situation of the measurement and verification of the LNG aerator， and puts forward the corresponding optimization measures.

Keywords： LNG aerator； metrological verification device； detection technology； optimization measures

引言

在石油資源日益枯竭的今天，尋找石油資源的代替能源已經(jīng)成為現(xiàn)階段最重要的研討話題。天然氣以其低成本、無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)使其成為石油資源的最佳替代能源，這也使液化天然氣在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛。液化天然氣是指油田在開(kāi)采過(guò)程中對(duì)形成的氣體進(jìn)行壓縮、膨脹及液化冷卻等處理，從而形成的一種低溫液體，這種液體無(wú)色透明且外觀清澈，能源增長(zhǎng)速度位居世界首位。液化石油氣和傳統(tǒng)的石油資源相比，液化石油氣更易運(yùn)輸，而且清潔性較好且運(yùn)行壓力也較低。為此，以下便對(duì)LNG加氣機(jī)的計(jì)量檢定進(jìn)行淺要的探討。

1 LNG加氣機(jī)概述

LNG加氣機(jī)又被稱為液化天然氣加氣機(jī)，它能夠?yàn)楦鞣N設(shè)備設(shè)施及車輛等提供液化石油氣的服務(wù)設(shè)備，LNG加氣機(jī)的主要功能是供給液化石油氣的同時(shí)進(jìn)行計(jì)量計(jì)價(jià)。由于我國(guó)的LNG加氣站發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，這也使我國(guó)在LNG加氣站方面的技術(shù)尚不成熟，以下便對(duì)LNG加氣機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行分析。（1）LNG加氣機(jī)結(jié)構(gòu)。LNG加氣機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括六個(gè)部分，分別是加氣槍、加氣軟管、電子控制器、質(zhì)量流量計(jì)、回氣槍及回氣軟管，加氣機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了其是一種綜合性、復(fù)雜化的現(xiàn)代化計(jì)量服務(wù)設(shè)備。在LNG加氣機(jī)中，其核心結(jié)構(gòu)為質(zhì)量流量計(jì)、電控系統(tǒng)與管路系統(tǒng)這三個(gè)部分，LNG加氣機(jī)的人機(jī)操作界面具備人性化的特點(diǎn)，界面設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特，操作便捷，同時(shí)它還具備結(jié)算與IC卡的收費(fèi)結(jié)算等諸多功能，并且，LNG加氣機(jī)中還擴(kuò)展有用于網(wǎng)絡(luò)管理的標(biāo)準(zhǔn)化接口。為了確保LNG加氣機(jī)的安全，其電控系統(tǒng)中充分應(yīng)用了防爆結(jié)構(gòu)，并經(jīng)過(guò)專業(yè)防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)。（2）LNG加氣機(jī)的工作原理?，F(xiàn)階段，LNG加氣機(jī)主要是用來(lái)對(duì)提供的液化天然氣服務(wù)進(jìn)行貿(mào)易計(jì)價(jià)，它的種類包括單流量LNG加氣機(jī)與雙流量LNG加氣機(jī)。其中，單流量LNG加氣機(jī)采用的是無(wú)氣相流量機(jī)，其在應(yīng)用過(guò)程中具備操作便捷、成本低廉的優(yōu)勢(shì)。雙流量LNG加氣機(jī)在提供液化天然氣時(shí)會(huì)對(duì)氣體相對(duì)流動(dòng)時(shí)的回氣進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)加氣部分進(jìn)行扣除，進(jìn)而提高了液化天然氣的計(jì)量準(zhǔn)確性，但由于其成本較高，使其在LNG加氣機(jī)中很少被用到。LNG加氣機(jī)的工作原理是依據(jù)流體質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量檢定作業(yè)，并利用監(jiān)控技術(shù)對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行監(jiān)控，由電子控制器負(fù)責(zé)液化天然氣的供給控制，從而使LNG加氣機(jī)具備單價(jià)顯示與自我調(diào)節(jié)功能。

2 LNG加氣機(jī)的計(jì)量檢定現(xiàn)狀

目前，社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，使節(jié)能環(huán)保理念成為未來(lái)發(fā)展的重要方向，液化天然氣所具備的無(wú)污染特點(diǎn)恰恰滿足了節(jié)能環(huán)保需求，這也為液化天然氣創(chuàng)造了有利的發(fā)展條件。LNG加氣機(jī)是實(shí)現(xiàn)液化天然氣貿(mào)易的重要基礎(chǔ)設(shè)備，它的計(jì)量檢定功能既能夠維護(hù)企業(yè)與消費(fèi)者之間的利益，又能為企業(yè)的快速發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。不過(guò)在現(xiàn)階段的LNG加氣機(jī)計(jì)量檢定中，其應(yīng)用現(xiàn)狀仍舊不夠理想，其應(yīng)用中存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）LNG加氣機(jī)計(jì)量檢定中存在的技術(shù)問(wèn)題。目前我國(guó)所使用的LNG加氣機(jī)主流為低溫加氣機(jī)，這種加氣機(jī)會(huì)受到溫度的很大影響，特別是在液化天然氣儲(chǔ)存條件低于高于零下160℃以上時(shí)，會(huì)使LNG加氣機(jī)中的加氣管道形成很大的溫差，當(dāng)外界環(huán)境氣溫較高時(shí)，這種溫差甚至?xí)^(guò)200℃，這就使LNG加氣機(jī)在計(jì)量檢定作業(yè)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生液化天然氣的氣化問(wèn)題。（2）LNG加氣機(jī)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。在LNG加氣機(jī)中，LNG流量計(jì)的作用是不容忽視的裝置，目前我國(guó)所使用的LNG加氣機(jī)主要是采用的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，這種流量計(jì)最早是被美國(guó)發(fā)明的，并取得了非常理想的應(yīng)用效果，該流量計(jì)是一種精密而又直接的質(zhì)量測(cè)量?jī)x表，它通過(guò)兩根回彎部位相向的振動(dòng)管道進(jìn)行并排連接，使其在計(jì)量檢定時(shí)產(chǎn)生微微的振動(dòng)，此時(shí)振動(dòng)管便會(huì)靠攏或張開(kāi)，有效解決了低溫條件下對(duì)液化天然氣進(jìn)行計(jì)量時(shí)所產(chǎn)生的偏差問(wèn)題，這也使其在LNG加氣機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。此外，LNG加氣機(jī)在提供液化天然氣時(shí)會(huì)受到溫差影響而發(fā)生氣化，這些氣化后的氣體會(huì)對(duì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在進(jìn)行計(jì)量檢定時(shí)的準(zhǔn)確度產(chǎn)生很大影響。因此，在LNG加氣機(jī)的計(jì)量檢定準(zhǔn)確度中，確保氣相流量計(jì)具備較高準(zhǔn)確性是至關(guān)重要的。（3）LNG加氣機(jī)計(jì)量檢定中的回氣問(wèn)題?，F(xiàn)階段我國(guó)在LNG加氣機(jī)使用中主要是依靠雙管計(jì)量裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)量的，該裝置是借助于兩個(gè)質(zhì)量流量計(jì)來(lái)對(duì)回氣與加氣進(jìn)行分別檢測(cè)的，通過(guò)這兩個(gè)質(zhì)量流量計(jì)的檢測(cè)結(jié)果并求出差值，便是LNG加氣機(jī)的最終計(jì)量檢定結(jié)果，而這也使LNG加氣機(jī)的計(jì)量檢定成本較高。其實(shí)，不論是雙管計(jì)量還是單管計(jì)量，在進(jìn)行計(jì)量檢定工作時(shí)都要根據(jù)LNG儲(chǔ)氣瓶的容量來(lái)進(jìn)行決定。由于我國(guó)的LNG儲(chǔ)氣瓶不能將氣態(tài)的液化天然氣直接轉(zhuǎn)換成液態(tài)，這就使我國(guó)在對(duì)液化天然氣進(jìn)行計(jì)量檢定時(shí)，必須要通過(guò)兩槍頭計(jì)量器來(lái)實(shí)現(xiàn)。相比于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，則能夠?qū)崿F(xiàn)單槍頭計(jì)量檢定。而這也是我國(guó)LNG加氣機(jī)需要進(jìn)行努力的方向，這樣也能使LNG加氣機(jī)的計(jì)量檢定成本得以大幅降低。

3 LNG加氣機(jī)的計(jì)量檢定優(yōu)化措施

通過(guò)對(duì)LNG加氣機(jī)計(jì)量檢定現(xiàn)狀進(jìn)行分析，明確了LNG加氣機(jī)計(jì)量檢定工作中存在的問(wèn)題，為此，本文提出以質(zhì)量法的方式進(jìn)行計(jì)量檢定工作，以此解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)計(jì)量檢定的優(yōu)化工作。為此，以下便對(duì)該方法的相關(guān)檢定設(shè)備、計(jì)量檢定流程等內(nèi)容進(jìn)行探討。（1）檢定設(shè)備。在質(zhì)量法中，采取的檢定設(shè)備主要包括主標(biāo)準(zhǔn)器與輔助設(shè)備，主標(biāo)準(zhǔn)器采用電子天平，其量程為計(jì)量檢定時(shí)最大稱量值的1.2倍至2倍，并且電子天平的準(zhǔn)確度等級(jí)至少在II級(jí)以上。輔助設(shè)備則包括儲(chǔ)氣瓶與標(biāo)準(zhǔn)砝碼，檢定介質(zhì)若采用LNG時(shí)，需要確保上述設(shè)備均能滿足安全防爆要求。需要注意的是，在選用儲(chǔ)氣瓶時(shí)，需要確保儲(chǔ)氣瓶能夠達(dá)到低溫絕熱壓力容器在LNG儲(chǔ)存方面的要求，同時(shí)，它的技術(shù)指標(biāo)還應(yīng)達(dá)到GB24159與GB18442技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中的使用要求。（2）計(jì)量檢定流程。質(zhì)量法的計(jì)量檢定流程共分為五步：其一，將電子天平置于平地上并進(jìn)行調(diào)整，通電預(yù)熱一段時(shí)間后利用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行校準(zhǔn)，并進(jìn)行誤差檢驗(yàn)；其二，將儲(chǔ)氣瓶置于天平托盤上，并將天平示值調(diào)零；其三，將LNG加氣機(jī)中的加氣槍連接到循環(huán)口中進(jìn)行循環(huán)，在充分預(yù)冷完畢時(shí)停止；其四，循環(huán)停止后，將LNG加氣機(jī)與儲(chǔ)氣瓶進(jìn)行串接，并將LNG加氣機(jī)調(diào)零，然后啟動(dòng)LNG加氣機(jī)進(jìn)行加氣，使液化天然氣能夠通過(guò)LNG加氣機(jī)注入到儲(chǔ)氣瓶中；其五，加氣時(shí)間至少在兩分鐘以后停止，并斷開(kāi)連接。（3）準(zhǔn)確度。依據(jù)加氣機(jī)在注入LNG時(shí)的工作流程，將其劃分為高流量區(qū)與低流量區(qū)，對(duì)天平示值及LNG加氣機(jī)的單次累積流量示值進(jìn)行記錄，并對(duì)LNG加氣機(jī)的單次示值相對(duì)誤差進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)LNG加氣機(jī)分別在高、低兩個(gè)流量區(qū)進(jìn)行各三次的整機(jī)檢定，以此獲得這三次的單次示值誤差，并取平均值，最后求得高、低兩個(gè)流量區(qū)示值誤差所形成的最大絕對(duì)值，并且，高低兩個(gè)流量區(qū)的準(zhǔn)確度等級(jí)中，低流量區(qū)中的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)為1.5，而高流量區(qū)的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)為1.0。低流量區(qū)中的最大允許誤差應(yīng)控制在 1.5%范圍以內(nèi)，而高流量區(qū)中的最大允許誤差應(yīng)控制在 1.0%范圍以內(nèi)。（4）重復(fù)性。對(duì)高、低兩個(gè)流量區(qū)中的最大重復(fù)值進(jìn)行計(jì)算，重復(fù)值的計(jì)算公式為：Er=100%×■，在該計(jì)算公式中，規(guī)定測(cè)量點(diǎn)中的最大示值相對(duì)誤差與最小示值相對(duì)誤差分別由Emax與Emin進(jìn)行表示，極差系數(shù)則由dn表示，以此求出兩個(gè)流量區(qū)的最大重復(fù)值，然后將其作為L(zhǎng)NG加氣機(jī)的最終重復(fù)性，需要確保LNG加氣機(jī)最終重復(fù)性在所對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確度等級(jí)中，不得大于其最大允許誤差絕對(duì)值的一半。（5）計(jì)量檢定后的LNG回收。通常來(lái)說(shuō)，在液化天然氣檢驗(yàn)充裝時(shí)會(huì)有一部分排放到環(huán)境中，這也造成了液化天然氣的很大浪費(fèi)，而且還會(huì)給外部環(huán)境的安全帶來(lái)隱患。因此，需要將CNG儲(chǔ)罐氣體進(jìn)行降壓處理后再和LNG氣瓶進(jìn)行連接，從而通過(guò)壓差的利用實(shí)現(xiàn)了LNG的回收。LNG儲(chǔ)罐中的主安全閥在開(kāi)啟時(shí)所產(chǎn)生的壓力是1.59Mpa，因此，為了保證安全，要確保CGN儲(chǔ)罐的充裝壓力要低于1.59Mpa，同時(shí)在連接完畢后要將LNG儲(chǔ)罐與CGN儲(chǔ)罐全部接上地線。在回沖時(shí)要確保LNG氣瓶在天平中保持穩(wěn)定，并根據(jù)儲(chǔ)罐壓力對(duì)調(diào)壓器進(jìn)行調(diào)整，LNG的回充速度應(yīng)不超過(guò)40kg/min。在回充時(shí)要對(duì)電子天平中的數(shù)值進(jìn)行密切觀察，在LNG回充完畢后斷開(kāi)連接并對(duì)LNG并中的壓力進(jìn)行降壓處理，使其降至0.3Mpa。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著液化天然氣在我國(guó)的不斷發(fā)展，LNG加氣機(jī)產(chǎn)業(yè)也得以高速發(fā)展，但目前所使用的LNG加氣機(jī)在檢定裝置與檢定規(guī)程都尚未得到完善，這也使LNG加氣機(jī)的使用及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到很大影響。當(dāng)前，我國(guó)相關(guān)研究部門正在致力于對(duì)LNG加氣機(jī)計(jì)量檢定方法及其相關(guān)檢定規(guī)程的研發(fā)與制定，相信在不久的將來(lái)，我國(guó)必將形成更加科學(xué)的LNG加氣機(jī)計(jì)量檢定方法，在檢定規(guī)程方面也將變得更加完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙普俊，熊茂濤，尹保來(lái)，等.液化天然氣加氣機(jī)計(jì)量檢定方法的研究[J].中國(guó)測(cè)試，2011，37（05）：24-27.

[2]熊茂濤，趙普俊，余波，等.液化天然氣加氣機(jī)檢定裝置研制[J].低溫工程，2011（06）：26-31.

[3]畢旭賓，閆志云.提高LNG加氣機(jī)檢定裝置計(jì)量準(zhǔn)確性的技術(shù)改進(jìn)[J].中國(guó)計(jì)量，2015（10）：67-68.

[4]袁明，錢敏科.液化天然氣（LNG）加氣機(jī)檢定方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析[J].工業(yè)計(jì)量，2017，27（01）：28-30.

[5]張哲.基于PIC單片機(jī)的LNG加氣機(jī)控制器設(shè)計(jì)[J].變頻器世界，2016（02）：76-81.