淺談影響CNG加氣機計量的因素及提高計量準確度的方法

文/趙志宏，蘭考縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試中心

淺談影響CNG加氣機計量的因素及提高計量準確度的方法

文/趙志宏，蘭考縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試中心

影響CNG加氣機計量準確度的因素主要有加氣機流量計類型、CNG加氣機壓力的變化、環(huán)境溫度、天然氣密度的變化、標準計量器具的準確度和計量標準溫度的設(shè)定等。本文旨在通過對CNG計量特點、常用計量方法及影響CNG加氣機計量準確度因素等幾個方面的分析，以期找到提高CNG加氣機計量準確的方法。

CNG加氣機；計量；準確度；提高

1 CNG計量的特點

首先，CNG體積和質(zhì)量的關(guān)系除了與密度有關(guān)外，還受到溫度、壓力，以及壓縮因子和氣體組分等因素的影響，計量時一般要換算成標準狀態(tài)，還要依據(jù)溫度、壓力進行必要的補償修正。

其次，在對CNG的計量過程中，氣體的溫度和壓力，尤其是壓力處在不停地變化中，人工很難進行補償修正，必須依靠自動化程度較高的在線測量系統(tǒng)進行。

再次，由于產(chǎn)地不同，使CNG的氣體組分經(jīng)常變化，引起氣體密度的變化。若采用體積進行計量時，必然引起計量準確度的變化。

最后，在加氣機現(xiàn)場的高壓狀態(tài)下，分析測量天然氣密度(標準狀態(tài)下的密度)比較困難，一般只能近似采用長輸管線末站采樣計算的密度值。

2 CNG常用的計量方法

2．1 壓力表計算法

在我國許多地方的CNG加氣站都可以見到壓力表計算法。其計量裝置非常簡單，在加氣管道上有一個壓力表，表的前后各有一個閥門。給汽車加氣時，依據(jù)車載氣瓶的容積和加氣前后的壓力差，經(jīng)計算求得所加氣的體積數(shù)。

壓力表計算法受溫度影響較大，因此計量誤差很大。夏天加氣和冬天加氣,通過儲氣瓶組冷加氣和由壓縮機直接熱加氣，盡管壓力差相同，但由于溫度不同，所加的氣體體積實際上大不相同。

2．2 以科里奧利質(zhì)量流量計進行計量

目前，世界各國的CNG加氣站大多數(shù)都使用這種類型的加氣機進行計量，該流量計是20世紀80年代發(fā)展起來的測量儀器，它根據(jù)流體質(zhì)量流量對振動管振蕩的調(diào)制作用，實現(xiàn)質(zhì)量流量的測量，同時具有根據(jù)溫度參數(shù)對質(zhì)量流量和密度測量進行補償、修正的功能,除可直接測量流體的質(zhì)量流量外，還可直接測量流體的密度和溫度。

2．3 以音速文丘利質(zhì)量流量計進行計量

音速文丘利質(zhì)量流量計屬于間接式測量方法，在城市天然氣管網(wǎng)中，主要作為低壓天然氣用氣量的計量。當(dāng)天然氣流經(jīng)該流量計時，獲得天然氣的壓力、差壓及溫度變化信號，經(jīng)流量儀的檢測和運算，即可實現(xiàn)流量計量。用在CNG加氣站中的這種流量計，工作壓力要高達25MPa。

3 影響CNG加氣機計量準確的因素

3．1 加氣機流量計類型的影響

流量計的類型有體積流量計，也有質(zhì)量流量計；測量方法有間接測量法，也有直接測量法。每一種流量計的工作原理和結(jié)構(gòu)都不同，適用范圍和測量準確度也不相同。因此，必然造成加氣機計量準確度也不一樣。

3．2 加氣機中CNG壓力變化的影響

給汽車加氣時，加氣機中CNG壓力會不斷變化。從開始加氣時的最大流量，到加氣結(jié)束時的零流量，相應(yīng)的，壓力從約0．1MPa逐步到25MPa。由于天然氣在不同壓力下的壓縮因子是變化的，必然影響經(jīng)過計量并換算成標準狀態(tài)下的氣體體積數(shù)的準確度。

3．3 加氣機環(huán)境溫度變化的影晌

天然氣和所有氣體一樣，對溫度變化比較敏感。隨著環(huán)境溫度的變化，所測出的氣體體積數(shù)誤差很大，在夏天和冬天尤為突出。另外，加氣機的氣體來自地面儲氣瓶組(溫度較低)，還是直接來自正在運行中的壓縮機(溫度較高)，這個壓縮熱也會對計量體產(chǎn)生較大的影響。

3．4 天然氣密度變化的影響

當(dāng)用體積作為計量單位時，密度的變化引起的影響是不容忽視的。天然氣的組分報告一般都是在氣田或長輸管線的末站采樣，它所得出的氣體密度與加氣機計量時的壓縮天然氣密度(換算成標準狀態(tài))有較大誤差。因為加氣機計量的天然氣，是經(jīng)過脫水干燥、脫硫、混油除油、分離部分高碳烴后的壓縮天然氣，其密度必然要發(fā)生變化。最好的辦法是在加氣機后取樣，測出密度用于校準計量儀器。

3．5 標準計量器具準確度的影響

標定加氣機時所用標準計量器具的準確度，對加氣機的計量準確度的影響是顯而易見的。按照常識，校準用的標準計量器具的精度，應(yīng)遠高于被校準的計量設(shè)備。然而，在現(xiàn)場可經(jīng)常見到，一些用戶用普通臺秤(計量誤差至少在5%以上)來校準加氣機，這樣校準的加氣機計量準確度就可想而知了。

3．6 計量標準溫度設(shè)定的影響

不同的國家，對天然氣計量時所采用的標準溫度有不同的規(guī)定。例如，美國、英國、加拿大和澳大利亞等采用的標準溫度為15℃；俄羅斯采用的標準溫度為0℃或20℃；法國、德國、日本等采用的標準溫度為0℃；我國規(guī)定的標準溫度為20℃；ISO7504規(guī)定的標準溫度為0℃。標準溫度不同，天然氣的密度也不同依據(jù)質(zhì)量流量計測量出的天然氣質(zhì)量，經(jīng)計算后所得到的標準狀態(tài)下的體積必然不同。所以進口加氣機在我國應(yīng)用時一定要注意這一點。

4 提高CNG加氣機計量準確度的方法

由上面的分析可知，實現(xiàn)氣體的精確測量是比較困難的。天然氣，尤其是壓縮天然氣，由于其自身的特點，不可能像液體或者固體那樣獲得很高的計量準確度。因此，世界各國都從實際出發(fā)給出了比較合適的精度等級標準。如美國標準規(guī)定售氣機的系統(tǒng)計量準確度為1．5%～2%，我國標準規(guī)定為1%。在現(xiàn)有的條件下，提高CNG加氣機的計量準確度的方法主要有：

4．1 選擇合適的加氣機。例如，用體積為計量單位時，應(yīng)選用帶有溫度和壓縮熱補償功能，并能通過修改密度的方法進行校準的售氣機比較合適。

4．2 采用進口加氣機時，應(yīng)要求外商按我國標準溫度進行設(shè)定或計算。

4．3 由于天然氣的組分經(jīng)常變化，引起密度值的變化，因此有條件的地方至少一年應(yīng)通過計量監(jiān)管部門將加氣機校準一次。

4．4 用稱重法在現(xiàn)場校準加氣機。這種方法比較方便，但應(yīng)當(dāng)注意幾點：首先，所用的稱重器具的精度應(yīng)遠遠高于要校準的加氣機。作為標準計量器具，其計量準確度值至少小于加氣機準確度值的1/3。即加氣機為1%，稱重秤則不要超過0．3%；其次，用氣瓶充氣稱重時，每稱一次后應(yīng)將氣體放掉再充氣，若采用累加充氣的方法，由于氣體溫度的影響，可能引起較大的誤差。再次，測量現(xiàn)場不要有陽光直射，也不要有風(fēng)，以免影響測量結(jié)果。