橇裝式LNG加氣機(jī)加氣系統(tǒng)及計(jì)量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)思考

俞桄

摘要：LNG汽車(chē)在我國(guó)城市得到了廣泛的推廣，與之相配套的橇裝式LNG加氣機(jī)也得到了人們的重視。橇裝式LNG加氣機(jī)具有占地面積小、建設(shè)周期短、自動(dòng)化程度高、運(yùn)營(yíng)成本低等方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也是我國(guó)節(jié)能型清潔汽車(chē)燃料的發(fā)展使用設(shè)備之一。但橇裝式LNG加氣機(jī)加氣系統(tǒng)及計(jì)量系統(tǒng)存在損失量大、計(jì)量不準(zhǔn)的問(wèn)題，文章針對(duì)此問(wèn)題對(duì)橇裝式LNG加氣機(jī)加氣系統(tǒng)及計(jì)量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行思考。

關(guān)鍵詞：橇裝式LNG加氣機(jī)；加氣系統(tǒng)；計(jì)量系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

在我國(guó)推廣應(yīng)用清潔燃料汽車(chē)的號(hào)召下，天然汽車(chē)在越來(lái)越多的城市得到發(fā)展和應(yīng)用，其中，應(yīng)用最為廣泛的是壓縮天然氣汽車(chē)。液化天然氣汽車(chē)（LNG）以其自身污染小、安全性高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在大型長(zhǎng)途運(yùn)輸中。由此，我國(guó)在北京、長(zhǎng)沙、杭州等地區(qū)加強(qiáng)了對(duì)LNG汽車(chē)及其有關(guān)加氣站的建立。在這些加氣站中，除了包括常規(guī)設(shè)備的系統(tǒng)加氣站外，還包括將加氣站設(shè)備在工廠集成安裝在撬板上的撬裝式LNG加氣站。但由于LNG加氣站發(fā)展起步較晚，在具有的使用和建設(shè)中國(guó)存在一些問(wèn)題，比如計(jì)量數(shù)據(jù)不精確。基于此，文章對(duì)橇裝式LNG加氣機(jī)加氣系統(tǒng)及計(jì)量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行思考。

一、LNG加氣站結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)

（一）LNG加氣站結(jié)構(gòu)

LNG加氣站是一種高度集成的組合設(shè)備，主要是對(duì)整臺(tái)設(shè)備進(jìn)行撬裝化的設(shè)計(jì)，具體分為主撬、輔助控制電器系統(tǒng)和加氣機(jī)三個(gè)部分。涉及的設(shè)備包括低溫儲(chǔ)罐、LNG泵、LNG汽化器和LNG售氣機(jī)等。

（二）LNG工藝流程

LNG工藝流程主要包括卸車(chē)、加氣、調(diào)壓三種。第一，卸車(chē)。卸車(chē)的流程主要是將LNG利用低溫運(yùn)輸車(chē)運(yùn)送到加氣站，并在加氣站進(jìn)行卸車(chē)。第二，加氣流程。汽車(chē)的加氣流程主要在加氣的過(guò)程中，將LNG運(yùn)送到低溫的潛液泵中，并在加氣機(jī)的作用下來(lái)對(duì)LNG的輸送量進(jìn)行控制，同時(shí)利用流量計(jì)量來(lái)對(duì)LNG進(jìn)行輸出，在顯示板上顯示LNG的質(zhì)量和價(jià)格。第三，調(diào)壓。調(diào)壓主要是在卸車(chē)后進(jìn)行，利用LNG的低壓泵將儲(chǔ)蓄罐中的LNG輸入到氣化器中，在作用之后將LNG返回到儲(chǔ)存罐中。具體的工藝流程圖如圖一所示。

（三）LNG主要設(shè)備技術(shù)的參數(shù)

撬裝式LNG主要設(shè)備技術(shù)的參數(shù)具體如圖二所示。

二、橇裝式LNG加氣機(jī)加氣系統(tǒng)及計(jì)量系統(tǒng)

（一）橇裝式LNG加氣機(jī)的主要結(jié)構(gòu)

橇裝式LNG加氣機(jī)的工作主要是完成其從存儲(chǔ)罐到卸車(chē)氣瓶運(yùn)輸?shù)挠?jì)量工作，是供求雙方之間用于貿(mào)易結(jié)算的一種計(jì)量器具。橇裝式LNG加氣機(jī)是該汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的重要部分，主要由質(zhì)量流量計(jì)、測(cè)控系統(tǒng)、閥件三大部分組成。

（二）橇裝式LNG加氣系統(tǒng)

橇裝式LNG加氣系統(tǒng)主要包括加氣槍接口、加氣槍回流接口、回氣槍接口三個(gè)接口，這些接口具有以下幾個(gè)方面的作用：首先，加氣槍接口能夠?qū)崿F(xiàn)加氣槍和加氣槍軟管的連接，從而為車(chē)輛的載氣瓶加氣口的加氣提供便利的支持；其次，加氣槍回流口在加氣的開(kāi)始極端，能夠?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)提供一種實(shí)現(xiàn)循環(huán)制冷的可能，進(jìn)而在一定程度上減少LNG的損耗，提升經(jīng)營(yíng)商的總體效益；最后，當(dāng)車(chē)載瓶壓力較大的情況下，加氣回氣槍能夠?qū)④?chē)載氣瓶中的天然氣直接傳輸?shù)酱鎯?chǔ)罐中，從而實(shí)現(xiàn)加氣瓶和存儲(chǔ)罐的平衡，并在此基礎(chǔ)上同時(shí)收集一些多余的天然氣，在一定程度上減少加氣的費(fèi)用使用。具體的加氣系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)流程如圖三所示。

橇裝式LNG加氣系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)流程的目的是將LNG的能源損耗降到最低。設(shè)計(jì)流程表現(xiàn)體現(xiàn)在以下幾方面：第一，當(dāng)橇裝式LNG加氣系統(tǒng)在待機(jī)狀態(tài)時(shí)，潛液泵的溫度在零下110攝氏度的五分鐘以后，會(huì)實(shí)現(xiàn)潛液泵整體的完全冷卻。完全冷卻后的潛液泵達(dá)到了設(shè)定條件的要求，這個(gè)時(shí)候可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)，讓存儲(chǔ)的液體按照V01-F1-GV3-V03-LNG 儲(chǔ)罐的方向流動(dòng)，在流動(dòng)的過(guò)程中會(huì)從出口到存儲(chǔ)罐底部之間形成一個(gè)完整的循環(huán)。第二，當(dāng)橇裝式LNG加氣系統(tǒng)在加注狀態(tài)時(shí)，要對(duì)加氣槍進(jìn)行預(yù)冷，具體的預(yù)冷過(guò)程為V01-F1-GV2-加氣槍接口-加氣槍-回流口-止回閥-V03-LNG-儲(chǔ)罐。第三，在對(duì)加氣槍預(yù)冷之后，可以通過(guò)將其放置車(chē)載氣瓶中來(lái)進(jìn)行加氣，在氣加滿之后會(huì)自動(dòng)停止加氣。

（三）橇裝式LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)

橇裝式LNG加氣機(jī)計(jì)量系統(tǒng)主要采用的是雙流量的計(jì)量方法，能夠在一定程度上提升LNG加氣站加氣系統(tǒng)計(jì)量的精確度，具體的流程如圖四所示。橇裝式LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)的工藝流程為：在載氣瓶的氣壓不超過(guò)1MPa時(shí)，可以直接利用加氣槍進(jìn)行加氣；當(dāng)載氣瓶的氣壓超過(guò)1MPa時(shí)，可以在接入回氣口之后進(jìn)行回氣，并在回氣之后來(lái)利用加氣槍進(jìn)行加氣。

三、橇裝式LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

橇裝式LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)在我國(guó)發(fā)展起步較晚，且在現(xiàn)階段沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的橇裝式LNG加氣機(jī)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)其計(jì)量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。文章在此基礎(chǔ)上，利用質(zhì)量法對(duì)橇裝式LNG加氣機(jī)的加氣精密度進(jìn)行檢定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)橇裝式LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（一）橇裝式LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)的質(zhì)量檢定法

橇裝式LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)的質(zhì)量檢定法主要是對(duì)LNG加氣機(jī)的液體質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，并在和標(biāo)準(zhǔn)的容器液體質(zhì)量對(duì)比下，逐漸提升LNG加氣機(jī)計(jì)量的準(zhǔn)確度。具體LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)的質(zhì)量檢定法如圖五所示。橇裝式LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)的質(zhì)量檢定，首先要要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的空容器質(zhì)量進(jìn)行精確測(cè)量，其次，在將LNG加氣機(jī)計(jì)數(shù)器歸零處理之后，將LNG加氣槍直接接入到標(biāo)準(zhǔn)的容器中，并同時(shí)開(kāi)啟LNG加氣機(jī)來(lái)進(jìn)行加氣。其次，當(dāng)容器的質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之后，及時(shí)關(guān)閉LNG加氣槍?zhuān)⒃俅螠y(cè)量標(biāo)準(zhǔn)容器的質(zhì)量。最后，對(duì)LNG加氣機(jī)上顯示的加氣質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)讀取。

（二）橇裝式LNG加氣機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了保證LNG加氣機(jī)加氣系統(tǒng)計(jì)量的精確，需要運(yùn)用質(zhì)量檢定法對(duì)不同型號(hào)的LNG加氣機(jī)車(chē)載氣瓶在不同加氣狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表一所示。根據(jù)表一可以發(fā)現(xiàn)，LNG加氣機(jī)的加氣計(jì)量系統(tǒng)在不同型號(hào)、加氣狀態(tài)下的計(jì)量誤差一般都在1%以下，由此可見(jiàn)，優(yōu)化后的計(jì)量系統(tǒng)符合工程的標(biāo)準(zhǔn)要求。

總結(jié)：綜上所述， 橇裝式LNG加氣機(jī)是LNG汽車(chē)的重要組成部分，也是未來(lái)天然氣汽車(chē)發(fā)展必要考慮的因素之一。

LNG汽車(chē)加氣站的加氣系統(tǒng)能夠在最大限度上減少 LNG的損耗、提升其計(jì)量系統(tǒng)的精確度，進(jìn)而提升加氣站的安全和加氣站的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，雙流量的LNG加氣機(jī)計(jì)量方式能夠?qū)⑵溆?jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)誤差降低到最小，使誤差有

效控制在1%以內(nèi)，從而體現(xiàn)加氣站系統(tǒng)的精確性。但我國(guó)LNG加氣站的發(fā)展仍處于初級(jí)階段，在單管和雙管的并存、加氣槍頭費(fèi)用高等方面存在一些應(yīng)用問(wèn)題。因此，為了拓展LNG加氣機(jī)的使用范圍，充分發(fā)揮其作用，需要有關(guān)人員不斷探索和創(chuàng)新，在提升科技水平的基礎(chǔ)上，對(duì)LNG加氣站的計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行深層次的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而研發(fā)出技術(shù)強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的LNG加氣機(jī)，促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)的天然發(fā)展。

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