探析CNG加氣機(jī)計(jì)量中質(zhì)量流量計(jì)的運(yùn)用

孫民意

摘 要：壓縮天然氣（CNG）在汽車燃?xì)夥矫娴膹V泛應(yīng)用可以減少汽車尾氣對(duì)城市環(huán)境的污染。通過(guò)分析壓縮天然氣加氣機(jī)計(jì)量中質(zhì)量流量計(jì)的構(gòu)成和工作原理，深入探討壓縮天然氣加氣機(jī)質(zhì)量流量計(jì)存在的問(wèn)題和相應(yīng)的解決策略。

關(guān)鍵詞：CNG；加氣機(jī)；質(zhì)量流量計(jì)；科氏效應(yīng)

中圖分類號(hào)：TH814+.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）12-0051-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)汽車行業(yè)也在飛速發(fā)展，隨之出現(xiàn)了許多問(wèn)題，而汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染逐漸引起人們的注意。我國(guó)出臺(tái)的相關(guān)政策鼓勵(lì)清潔能源汽車的發(fā)展。而天然氣具有資源豐富、安全可靠、低污染等特點(diǎn)，成為汽油的代替燃料。天然氣汽車的發(fā)展對(duì)改善人們的生活環(huán)境具有重要意義。

1 CNG加氣機(jī)

我國(guó)政府推出了鼓勵(lì)發(fā)展天然氣的優(yōu)惠政策，促進(jìn)我國(guó)能源使用結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。CNG是一種清潔、高效的汽車燃料，在汽車行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。CNG與原油相比，具有節(jié)約費(fèi)用、降低成本的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)CNG的安全性較高，如果發(fā)生泄漏事故，CNG可以在短時(shí)間內(nèi)迅速擴(kuò)散，這樣不易形成爆炸極限。CNG無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，抗爆性好，而且具有良好的環(huán)保效果，燃燒CNG可以減少有害氣體的排放。由于CNG具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，CNG加氣機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生。CNG加氣機(jī)是售期計(jì)量系統(tǒng)，通常由電腦控制器、顯示器、流量計(jì)、安全閥、加氣槍頭和高壓軟管等部分構(gòu)成。CNG經(jīng)過(guò)高、中、低儲(chǔ)氣罐中的管線被輸送到加氣機(jī)進(jìn)口處，微機(jī)控制器依照高、中、低狀態(tài)打開(kāi)高壓、中壓、低壓電磁閥，把氣體送到流量計(jì)中；然后流量計(jì)對(duì)CNG進(jìn)行計(jì)量，之后氣體通過(guò)快速切斷閥、拉斷閥輸送到加氣槍中，最后輸送到汽車儲(chǔ)氣罐中。經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后，可以得到與電子計(jì)控裝置匹配的流量脈沖信號(hào)，并在電子裝置中進(jìn)行運(yùn)算。

2 質(zhì)量流量計(jì)的原理和結(jié)構(gòu)

質(zhì)量流量計(jì)（CMF）是一種測(cè)量流體質(zhì)量的流量計(jì)，它是利用流體流過(guò)管道產(chǎn)生的科氏效應(yīng)（“Corilois”效應(yīng)）對(duì)管道振動(dòng)相位的影響來(lái)測(cè)量流體質(zhì)量。質(zhì)量流量計(jì)是一種精確測(cè)量流體質(zhì)量的新型儀表，與容積式流量計(jì)相比，該流量計(jì)可以排除溫度、壓力、密度的影響，成為流量計(jì)的發(fā)展方向。CMF以流體振動(dòng)原理為基礎(chǔ)，由流量傳感器和變送器構(gòu)成。CMF的變送器由人機(jī)和通訊接口、流量和密度解算補(bǔ)償?shù)碾娐泛蛙浖葮?gòu)成，用來(lái)測(cè)量管道兩端振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間差；CMF的傳感器由驅(qū)趕器、拾振器、測(cè)量管和振動(dòng)管的反饋電路等構(gòu)成，用來(lái)感受測(cè)量管產(chǎn)生的科氏效應(yīng)，并將信號(hào)傳給變送器。CMF在CNG中得到了廣泛的應(yīng)用和創(chuàng)新，CMF的創(chuàng)新表現(xiàn)在它改善了流量傳感器測(cè)量管的結(jié)構(gòu)，提高了儀表的靈敏度和穩(wěn)定性，也提高了自身的抗干擾能力。CMF依據(jù)測(cè)量管形狀的不同，可以分為直形和彎曲形，直形測(cè)量管的剛性比較大、管壁比較薄，存在安全隱患；彎曲形測(cè)量管又分為U形、S形、B形等。本文以U形為主來(lái)介紹CMF的工作原理。電磁閥系統(tǒng)以固定的頻率驅(qū)動(dòng)U形測(cè)量管振動(dòng)，流體在測(cè)量管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量管向上運(yùn)動(dòng)，流體在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)前產(chǎn)生向下的壓力，可以阻礙測(cè)量管的向上運(yùn)動(dòng)；而流體在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)后產(chǎn)生向上的壓力，可以提高測(cè)量管的運(yùn)動(dòng)速度。而這樣的合力將會(huì)造成測(cè)量管扭曲，流體流過(guò)測(cè)量管的質(zhì)量流量會(huì)影響到測(cè)量管的扭曲程度。這時(shí)可在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)兩側(cè)安裝電磁感應(yīng)器來(lái)測(cè)量測(cè)量管的運(yùn)動(dòng)相位差。如果采用的是雙U形管，則兩根測(cè)量管的振動(dòng)方向相反，測(cè)量管的扭曲程度相差180°。在沒(méi)有流體流過(guò)的情況下，測(cè)量管處于主振動(dòng)狀態(tài)，在進(jìn)出口檢測(cè)出的正弘波信號(hào)相位相反；而在有流體流過(guò)的情況下，測(cè)量管受到科氏力的作用，測(cè)量管處于主振動(dòng)和疊加振動(dòng)綜合的復(fù)合振動(dòng)狀態(tài)，這樣就會(huì)在進(jìn)出口檢測(cè)出正弘波信號(hào)相差一個(gè)相位。當(dāng)測(cè)量管中有流體流過(guò)時(shí)，進(jìn)出口檢測(cè)線圈輸出的電壓信號(hào)為正弘波信號(hào)，但是這兩個(gè)信號(hào)通過(guò)平衡位置時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生時(shí)間差。測(cè)量時(shí)間差，就可以得到流體的質(zhì)量流量。

3 質(zhì)量流量計(jì)存在的問(wèn)題及解決策略

3.1 質(zhì)量流量計(jì)重復(fù)性問(wèn)題

在CNG加氣機(jī)使用過(guò)程中，用戶最關(guān)心的就是流量計(jì)的重復(fù)性問(wèn)題。重復(fù)性是指在相同的測(cè)量環(huán)境下，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行多次、連續(xù)的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果間的一致程度。采取一些非正常手段，例如重做零點(diǎn)、修改K系數(shù)等，起不到很好的結(jié)果，而采用優(yōu)化流量計(jì)流場(chǎng)的方法，可以有效解決重復(fù)性問(wèn)題。

3.2 質(zhì)量流量計(jì)零漂問(wèn)題

質(zhì)量流量計(jì)的零漂問(wèn)題就是指零點(diǎn)的穩(wěn)定性，它是儀表測(cè)量真實(shí)零流量的能力指標(biāo)。在加氣機(jī)的應(yīng)用中，在不加氣的情況下，流量計(jì)也有流量顯示。在加氣機(jī)出現(xiàn)零點(diǎn)漂移問(wèn)題時(shí)，加氣機(jī)制造商盲目進(jìn)行零點(diǎn)校正是不正確的，需要區(qū)分流量計(jì)的測(cè)量管的類型。對(duì)于直形或者微彎測(cè)量管的流量計(jì)，它具有振動(dòng)頻率高、過(guò)程連接與測(cè)量管有變形余地等特點(diǎn)，因此，此類測(cè)量管不需要進(jìn)行零點(diǎn)校正。而在測(cè)量精度高、流速低、極限操作情況下，才需要進(jìn)行零點(diǎn)校正。對(duì)于U形管的流量計(jì)，它的振動(dòng)頻率低，容易受到安裝應(yīng)力、溫度壓力的影響，因此需要進(jìn)行零點(diǎn)校正。研究發(fā)現(xiàn)，如果測(cè)量管中存在一定量的液體，就會(huì)發(fā)生零點(diǎn)漂移故障。而在加氣機(jī)進(jìn)行加氣時(shí)，氣流可能會(huì)帶走部分液體，這樣就會(huì)造成零點(diǎn)漂移故障時(shí)有時(shí)無(wú)。針對(duì)此類故障，可以采用一些相應(yīng)的措施來(lái)解決。對(duì)于直管測(cè)量計(jì)，可以對(duì)測(cè)量管進(jìn)行傾斜安裝；對(duì)于U形管或者微彎的測(cè)量計(jì)，可以將測(cè)量管的彎管部分向上傾斜安裝。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著天然氣在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用，CNG汽車行業(yè)也得到了發(fā)展，與此同時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)成為最具優(yōu)勢(shì)的測(cè)量?jī)x表，在CNG加氣機(jī)中得到迅速的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕