CNG加氣機(jī)改造研究

鮑成根 熊建利

(1.合肥市計(jì)量測(cè)試研究所，合肥 230009；2.安徽省職業(yè)技術(shù)學(xué)院，合肥 230009)

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CNG加氣機(jī)改造研究

鮑成根1熊建利2

(1.合肥市計(jì)量測(cè)試研究所，合肥 230009；2.安徽省職業(yè)技術(shù)學(xué)院，合肥 230009)

介紹了CNG加氣機(jī)計(jì)量原理和老舊加氣機(jī)存在的問(wèn)題，為符合新的加氣機(jī)檢定規(guī)程，提出了使用質(zhì)量結(jié)算方式、采用手操器修改參數(shù)、對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行鉛封、程序升級(jí)等改造措施，對(duì)指導(dǎo)加氣機(jī)的改造，采用質(zhì)量結(jié)算，防治作弊行為有重要的指導(dǎo)意義。

CNG加氣機(jī)；防作弊；改造；質(zhì)量結(jié)算；手操器；鉛封

0 引言

天然氣是一種廉價(jià)、清潔的能源，CNG是壓縮天然氣(compressed natural gas)的簡(jiǎn)寫(xiě)，燃?xì)廛囕v使用的是壓縮200倍的天然氣。1m3天然氣與1.05L汽油相當(dāng)。CNG作為汽車能源既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，安全性高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)損害小，有利于降低空氣中的PM2.5，減少霧霾，愈來(lái)愈受到用戶和政府的歡迎。

1 CNG加氣機(jī)工作原理

CNG加氣機(jī)是為儲(chǔ)氣容器充裝壓縮天然氣，并帶有計(jì)量和計(jì)價(jià)等裝置的專用設(shè)備。它包括了質(zhì)量流量計(jì)、電子計(jì)控器、快速切斷閥、加氣槍等。加氣機(jī)的主要功能有：進(jìn)行精確可靠的計(jì)量，實(shí)現(xiàn)順序取氣，控制加氣的目標(biāo)壓力，保證加氣效率和安全性。

加氣機(jī)工作原理：高、中、低壓儲(chǔ)氣裝置中的CNG經(jīng)三路管線輸送到加氣機(jī)，經(jīng)過(guò)濾器后由電腦控制器按工作狀態(tài)分別打開(kāi)低壓、中壓、高壓電磁閥使氣體經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量后，通過(guò)應(yīng)急閥、拉斷閥、軟管、槍閥、加氣槍充裝入汽車儲(chǔ)氣鋼瓶，在壓力達(dá)到設(shè)定值(一般為20MPa)后質(zhì)量流量計(jì)將信號(hào)傳送到電腦控制器經(jīng)處理后顯示、儲(chǔ)存。

2 采用體積結(jié)算弊端

目前國(guó)內(nèi)加氣機(jī)一般采用體積(m3)方式顯示和結(jié)算，由于質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量的是質(zhì)量值(kg)，必須通過(guò)密度才能轉(zhuǎn)換為體積，所以密度的設(shè)定對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度非常重要。

1)同樣體積的容器充裝的質(zhì)量可能不一樣

用戶經(jīng)常遇到這樣問(wèn)題：同樣的氣源、同樣的車瓶、同樣從空瓶充裝到20MPa，在夏天和冬天加氣機(jī)顯示的充裝量有明顯區(qū)別，冬天充的多于夏天；原因是根據(jù)氣態(tài)方程式：pV=nRT，R為氣體常數(shù)，在壓力p和鋼瓶體積V不變時(shí)，充裝氣體量n與絕對(duì)溫度T成反比。

2)需要設(shè)定密度，容易引起混亂

加氣機(jī)內(nèi)用的是質(zhì)量流量計(jì)，采用體積結(jié)算，需要設(shè)定密度；天然氣密度值一般為0.64～0.74kg/m3，因此，由密度輸入帶來(lái)的體積交易量的實(shí)際偏差在5%～10%之間，而加氣機(jī)本身的誤差僅允許±1%。

密度值一般由計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)檢定時(shí)設(shè)定。設(shè)置方法有兩種：固定值法和實(shí)際測(cè)定值法。氣體實(shí)際密度因氣源不同而不同，不同加氣站、同一氣站的不同時(shí)間的密度參數(shù)都會(huì)不一樣，也更易受人為因素影響，因此實(shí)際值法，不便于執(zhí)法檢查，計(jì)量誤差大，造成諸多矛盾和糾紛。

由于上述原因，隨著燃?xì)馄嚨闹鹉暝龆啵珻NG加氣站的計(jì)量投訴和計(jì)量糾紛在安徽地區(qū)逐年增多。在計(jì)量實(shí)踐中，很多地區(qū)統(tǒng)一采用固定值法，全地區(qū)采用同一個(gè)密度值，如南京、合肥，合肥目前采用的密度值是0.6498kg/m3，此方法相對(duì)公平，也便于執(zhí)法檢查，取得了較好效果，但設(shè)定的密度值只是該地區(qū)的近似平均值，不同加氣站的實(shí)際密度與設(shè)定值存在差異。

3 加氣機(jī)新檢定規(guī)程對(duì)加氣機(jī)的要求

2012年12月國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布了JJG 996—2012《壓縮天然氣加氣機(jī)》檢定規(guī)程(以下簡(jiǎn)稱新檢定規(guī)程)，代替JJG 996—2005，該規(guī)程實(shí)施日期為2013年6月。新規(guī)程有一重大改變，就是“對(duì)于以體積顯示的壓縮天然氣加氣機(jī)，在本規(guī)程實(shí)施后一年內(nèi)，須更改為以質(zhì)量顯示的加氣機(jī)” 。但是到目前為止，我國(guó)大部分地區(qū)仍使用體積顯示，采用體積結(jié)算方式。

加氣機(jī)檢定規(guī)程規(guī)定“加氣機(jī)計(jì)量誤差調(diào)整裝置應(yīng)有可靠的封印” “對(duì)能改變計(jì)量性能的相關(guān)參數(shù)，應(yīng)有保護(hù)功能(如機(jī)械封印、電子封印)”；“對(duì)涉及計(jì)量調(diào)整或關(guān)鍵部位應(yīng)配置帶機(jī)械封印的防護(hù)裝置，如質(zhì)量流量計(jì)、電子計(jì)控器、流量系數(shù)調(diào)整鍵盤(pán)接口處等”。

4 目前加氣站在用加氣機(jī)存在的主要問(wèn)題

以安徽市場(chǎng)為例，目前加氣站在用加氣機(jī)大部分是重慶耐德和成都華氣厚普生產(chǎn)的，少量是合肥精大及其他廠家的產(chǎn)品，新投入使用的一般符合新檢定規(guī)程，具備了質(zhì)量結(jié)算功能，但是大部分在用加氣機(jī)都是早期生產(chǎn)的，對(duì)照新的檢定規(guī)程，因生產(chǎn)廠家和出廠時(shí)間不同，或多或少存在以下問(wèn)題：

1)使用體積結(jié)算，無(wú)質(zhì)量結(jié)算功能

根據(jù)人們習(xí)慣和國(guó)家對(duì)天然氣的定價(jià)(元/m3)方法，天然氣是使用體積結(jié)算的。因此，雖然加氣機(jī)使用的是質(zhì)量流量計(jì)，但最后依然是采用體積結(jié)算，早期的加氣機(jī)大部分也無(wú)質(zhì)量結(jié)算功能。

2)采用鍵盤(pán)直接修改參數(shù)

密度、價(jià)格、調(diào)整系數(shù)等參數(shù)設(shè)定，是通過(guò)帶有菜單鍵、數(shù)字鍵的鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置的，有的是輸入密碼后設(shè)置，有的是插入調(diào)整專用的IC卡后再設(shè)置，理論上密碼或調(diào)整專用的IC卡廠家只給計(jì)量管理部門(mén)，實(shí)際上加氣站也能獲得，也就是加氣站在加氣機(jī)檢定后可隨時(shí)調(diào)整加氣機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確度。

3)參數(shù)調(diào)整接口不能鉛封

因當(dāng)初設(shè)計(jì)原因，在IC卡、手操器接口處，沒(méi)有預(yù)留鉛封位置，檢定人員也就無(wú)法鉛封，非檢定人員，只要持有加氣機(jī)生產(chǎn)廠配送的IC卡或手操器就能調(diào)整計(jì)量參數(shù)。

4)關(guān)鍵部位不能鉛封、鉛印

加氣機(jī)的質(zhì)量流量計(jì)、電子計(jì)控器(主板)等關(guān)鍵部位，必須鉛封，否則可調(diào)整其準(zhǔn)確度，留下作弊之機(jī)。目前在用加氣機(jī)主板沒(méi)有設(shè)計(jì)可鉛封的主板蓋，有的主板蓋脫落。

5 加氣機(jī)改造方案

5.1 改造內(nèi)容

以合肥地區(qū)某公司對(duì)重慶耐德加氣機(jī)改造為例：

1)對(duì)加氣機(jī)的質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行鉛封。

2)對(duì)加氣機(jī)的主板進(jìn)行封蓋和鉛封，原配有主板蓋的直接鉛封。如主板蓋缺失，由重慶耐德生產(chǎn)補(bǔ)齊再鉛封。

3)對(duì)加氣機(jī)的主板和鍵盤(pán)板更換STC芯片，使用最新版本加氣機(jī)程序。通過(guò)更新程序具備以質(zhì)量作為貿(mào)易結(jié)算功能，并從程序上杜絕不使用手操器就能修改計(jì)量參數(shù)的可能性。

4)對(duì)加氣機(jī)的鍵盤(pán)板更換周立功讀卡模塊，使之能夠與最新版本加氣機(jī)程序匹配。

5)為計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)配備手操器，在需要使用手操器修改計(jì)量參數(shù)時(shí)使用。

6)改造時(shí)對(duì)加氣機(jī)進(jìn)行檢查，不得有使用無(wú)線、網(wǎng)絡(luò)或者射頻卡調(diào)整計(jì)量參數(shù)的功能。

5.2 改造方案

進(jìn)行以上內(nèi)容改造時(shí)有兩種方案：

1)方案一：加氣機(jī)增加功能模塊

包括更換加氣機(jī)芯片、增加讀卡模塊、增加手操器接口電路板。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)施簡(jiǎn)單，實(shí)施時(shí)間較短，費(fèi)用較低。缺點(diǎn)：由于加氣機(jī)采用增加外接設(shè)備以達(dá)到要求，對(duì)加氣機(jī)電腦頭部分的穩(wěn)定性有一定影響。方案一具體改造材料及價(jià)格見(jiàn)表1。

表1 方案一改造材料及價(jià)格

2)方案二：采用新型加氣機(jī)電腦頭

新型加氣機(jī)電腦頭包含的部件有：防爆電源部分、電腦頭主板、電腦頭鍵盤(pán)板、電腦頭顯示板、加氣機(jī)面板等，目前價(jià)格約為8000元。

優(yōu)點(diǎn)：由于采用新型加氣機(jī)電腦頭，可靠性、穩(wěn)定性更好。缺點(diǎn)：費(fèi)用較高，可能所有站的機(jī)器均需要現(xiàn)場(chǎng)量尺寸、查看結(jié)構(gòu)，實(shí)施時(shí)間較長(zhǎng)。

經(jīng)過(guò)上述改造過(guò)的加氣機(jī)，已基本符合新的加氣機(jī)檢定規(guī)程要求，同時(shí)，計(jì)量管理部門(mén)可對(duì)手操器接口、關(guān)鍵部位進(jìn)行鉛封，手操器由計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)保存，加氣站不得持有，加氣機(jī)也基本具備了防作弊功能。

6 小結(jié)

目前加氣站在用加氣機(jī)，很大一部分存在較多問(wèn)題，與新的檢定規(guī)程不符，需進(jìn)行技術(shù)改造，通過(guò)上述方法改造后，能實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)計(jì)量參數(shù)的有效控制，保證加氣機(jī)的結(jié)算更加準(zhǔn)確可靠，使加氣機(jī)的計(jì)量檢定和監(jiān)督管理工作有可靠的技術(shù)保障。

[1] GB 18047—2000車用壓縮天然氣

[2] GB/T 19237—2003 汽車用壓縮天然氣加氣機(jī)

[3] JJG 996—2012壓縮天然氣加氣機(jī)計(jì)量檢定規(guī)程

[4] 馬克文，李芳.質(zhì)量流量計(jì)的安裝改造[J].計(jì)量技術(shù)，2014(12)

[5] 關(guān)安春，陳東歐.C.G加氣機(jī)的檢定、操作維護(hù)及解決存在問(wèn)題的探討[J].廣西輕工業(yè)，2011(9)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.07.27