關(guān)于LNG加氣機的計量檢定研究

林 濤

（鞍山市檢驗檢測認(rèn)證中心，遼寧 鞍山 114001）

全世界面臨著較大的能源危機，加快能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，可以提高社會發(fā)展水平。近年來，液化天然氣逐漸出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中，由于在燃燒后不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì)，因此可以最大限度保護自然生態(tài)環(huán)境安全，實現(xiàn)了資源高效化利用。LNG加氣機呈現(xiàn)出一體化的特點，使得加氣過程更加高效和便捷，并且設(shè)備使用壽命較長，減輕了后期運維及檢修的負(fù)擔(dān)。LNG加氣機在使用中會受到外部環(huán)境條件和自身性能等因素的影響，因此為了確保加氣量的精確性，防止給企業(yè)和消費者帶來經(jīng)濟損失，需要對其實施周期性計量檢定，保證其在加氣過程中不會出現(xiàn)較大的示值誤差，發(fā)揮LNG加氣機的性能優(yōu)勢及特點。應(yīng)全面掌握LNG加氣機計量檢定的要點及難點，采取針對性控制措施，逐步提升計量檢定水平。

1 LNG加氣機概述

LNG的加注過程中要依靠LNG加氣機實現(xiàn)，其包括了多個組成部分，如加氣軟管、低溫流量計、電子計控器、調(diào)節(jié)閥、加氣槍等，只有在各個部分的良好協(xié)同配合下，才能在液化天然氣加注時獲得可靠的計量結(jié)果。為了提高LNG加氣機的安全系數(shù)，應(yīng)當(dāng)在回氣軟管和加氣軟管靠近加氣機機體位置安裝拉斷閥，以避免氣體泄漏導(dǎo)致的人員傷害。緊急停機裝置是保護LNG加氣機安全運行的最后一道大閘，它可以快速對LNG燃料來源實施隔離或切斷處理，防止在緊急情況下釀成重大事故。電子計控器負(fù)責(zé)接收壓力電信號和流量電信號等，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的高效化傳輸和顯示，加強對液化天然氣的控制效果，當(dāng)設(shè)備示值誤差增大時，在其幫助下也可以實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)偏差，減小示值誤差，為加氣機使用人員提供更為精準(zhǔn)的計量數(shù)據(jù)。在LNG加氣機的檢定過程中，通常采用質(zhì)量法低溫液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置和標(biāo)準(zhǔn)表法低溫液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，分別采用了質(zhì)量法原理和比較法原理。LNG加氣機的運行原理如圖1所示。

圖1 LNG加氣機的運行原理

2 LNG加氣機的計量檢定方法

2.1 計量性能要求

加強對LNG加氣機誤差的控制，是計量檢定工作的主要目的，要確保最大誤差不超過±1.5%，測量重復(fù)性控制在0.5%以內(nèi)。LNG加氣機的量程比不小于4∶1，質(zhì)量流量不超過80 kg/min，最小質(zhì)量變量不大于0.01 kg。單價和示值乘積即為計算付費金額，在使用LNG加氣機時應(yīng)該按照該數(shù)值控制顯示付費金額，以維護消費者的合法權(quán)益。

2.2 通用技術(shù)要求

在LNG加氣機計量檢定過程中，首先要對其外觀進(jìn)行全面檢查，標(biāo)識和銘牌不能出現(xiàn)看不清楚的情況。然后針對各個位置的插件實施檢測，避免出現(xiàn)松動的情況，使其保持良好的穩(wěn)定性。其次，計量檢定人員還要檢查LNG加氣機相關(guān)隨機文件，包括使用說明書和出廠檢驗合格證等，明確其中的詳細(xì)內(nèi)容，比如防護措施和具體使用方法等等。在檢查LNG加氣機的銘牌時，應(yīng)該重點關(guān)注防爆等級、適用介質(zhì)、最大工作壓力、產(chǎn)品名稱、出廠編號等內(nèi)容，確保各項信息清晰可靠。除了要關(guān)注各類標(biāo)識和銘牌信息外，還應(yīng)該對壓力、流量和溫度的具體范圍加以明確，準(zhǔn)確度應(yīng)該在0.5級以上，以確保在流量計算中不會出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差。同時，低溫流量計是LNG加氣機的核心構(gòu)件，在計量檢定工作中需進(jìn)行重點檢查。針對LNG加氣機的誤差調(diào)整功能實施檢定，確保在流量系數(shù)調(diào)整設(shè)備接口位置具有完整的機械封印防護裝置，通過機械封印和電子封印雙重保障措施，對重要參數(shù)進(jìn)行有效保護，防止出現(xiàn)對計量結(jié)果有影響的數(shù)據(jù)被隨意更改的情況。在對設(shè)備參數(shù)實施更改時應(yīng)做好全面記錄工作，明確具體時間、內(nèi)容和人員信息等。此外，LNG加氣機的安全性能也是計量檢定工作中的主要內(nèi)容，首先要對其密封性進(jìn)行檢測，把加氣機調(diào)整到最大工作壓力后維持最少5 min的時間，如果不存在泄露狀況則可以確定其密封性達(dá)到使用要求。如前所述，緊急停機裝置對于LNG加氣機的安全保護必不可少，因此需要對其停機功能的可靠性進(jìn)行檢定，確保在出現(xiàn)意外狀況時可以有效控制閥門的關(guān)閉，并且應(yīng)在顯著位置設(shè)置該類裝置，以提高緊急情況下的響應(yīng)速度。未經(jīng)過工作人員的確定，不能對緊急停機裝置實施復(fù)位處理。全面檢查拉斷閥的狀態(tài)，防止在使用LNG加氣機的過程中出現(xiàn)卡澀的情況，增強對安全事故的控制。

2.3 計量器具控制

2.3.1 檢定條件

標(biāo)準(zhǔn)表法低溫液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置即LNG加氣機檢定裝置在實踐中的應(yīng)用較多，ADS-LNGJDZZ-01型液化天然氣（LNG）加氣機檢定裝置，是由Micro Motion高精度的質(zhì)量流量計、管路系統(tǒng)、便攜式計算機組成。該裝置是隨著現(xiàn)代科技技術(shù)和車用加氣設(shè)備的發(fā)展而產(chǎn)生的一種通過標(biāo)準(zhǔn)表法來檢定加氣機的檢定裝置。LNG加氣機檢定裝置如圖2所示。該裝置主要包括了工業(yè)相機、檢定裝置、電腦及相關(guān)軟件、連接管路等。對于各類數(shù)據(jù)信息的采集主要依靠工業(yè)相機完成，既提高了數(shù)據(jù)采集效率，又確保了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，滿足了自動化傳輸和處理的要求，大大減輕了工作人員負(fù)擔(dān)，降低了計量檢定過程中不確定因素導(dǎo)致的誤差。截止閥、高精度質(zhì)量流量計和安全閥等共同組成檢定裝置，是決定信息采集及檢定結(jié)果可靠性的關(guān)鍵構(gòu)件。電腦及相關(guān)軟件的應(yīng)用，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與計算、打印的一體化操作，尤其是對于圖片數(shù)據(jù)的識別更加高效精準(zhǔn)?；貧廛浌?、加液槍和回氣槍等共同組成連接管路，確保在計量檢定過程中的良好連接。在實踐工作中需要對計量檢定裝置的各項性能進(jìn)行全面檢查，包括了防爆性能、擴展不確定度和輔助裝置等等。按照低溫管道設(shè)計要求中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制各類閥門和管路的運行狀態(tài)。在檢定過程中要確保流量計和管道當(dāng)中充滿LNG，根據(jù)GB/T19204中的相關(guān)要求對介質(zhì)質(zhì)量加以控制，以降低檢定結(jié)果的誤差。明確GB50156和GB/T20368等規(guī)范中的相關(guān)內(nèi)容，加強對泄放過程的控制，防止引發(fā)安全問題。此外，對于檢定環(huán)境的有效控制，也可以避免對檢定結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，包括了大氣壓力、環(huán)境溫度和濕度等等，分別控制在86～106 kPa、-25～55 ℃和35%～95%，電源電壓值和頻率值分別為（220±22）V和（50±1）Hz。

圖2 LNG加氣機檢定裝置

2.3.2 檢定項目與方法

在LNG加氣機計量檢定過程中，應(yīng)該對外觀和隨機文件、誤差調(diào)整、封印等實施檢定，包括了首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查等。LNG加氣機的密封性是決定其安全性能的關(guān)鍵，同時也會受到緊急停機裝置和拉斷閥的影響，因此也應(yīng)該對其實施首次及后續(xù)檢定、使用中檢查。LNG加氣機的計量性能主要包括了最大允許誤差、重復(fù)性、流量范圍、最小質(zhì)量變量和付費金額誤差等，其中最大允許誤差和重復(fù)性都需要實施首次檢定和后續(xù)檢定，無需采取使用中檢查的方法；流量范圍和最小質(zhì)量變量、付費金額誤差只需要進(jìn)行首次檢定。上述檢定項目的基本方法如前所述。

檢定流量點q1和q2的實際流量范圍應(yīng)該分別在32～80 kg/min以及20～32 kg/min之間，同時最大允許誤差應(yīng)該控制在1.5%以內(nèi)。為了降低外界環(huán)境因素對檢定結(jié)果的干擾，應(yīng)該將溫差控制在5 ℃以內(nèi)，單次連續(xù)加注時間也應(yīng)該在3 min以上。由于在LNG加氣機計量檢定過程中存在一定的危險，因此必須采取有效的防護手段，以防止工作人員及設(shè)備的安全受到威脅。明確安全管理制度中的相關(guān)要求，確保在整個工作過程中操作的規(guī)范性，加強防火防漏液管控。為了保護面部，可以佩戴安全護目鏡或防沖擊面罩，還要對手套的低溫保護功能實施檢查，以防凍傷。針對容易出現(xiàn)結(jié)霜的位置實施吹掃，比如回氣口、加氣槍槍口等位置，吹掃氣體可以使用氮氣和壓縮空氣等比較穩(wěn)定的氣體。

為了避免發(fā)生嚴(yán)重的漏電事故，應(yīng)該做好檢定裝置的接地處理，預(yù)熱時間應(yīng)控制在30 min以上?？煅b方法在連接檢定裝置及LNG加氣機時較為常用，應(yīng)確保加氣口中加氣槍的良好穩(wěn)定性，同時在LNG加氣機循環(huán)口中插入檢定裝置的加氣槍，啟動設(shè)備后針對各項參數(shù)進(jìn)行記錄，包括了溫度參數(shù)、流量參數(shù)和密度參數(shù)等等。在對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)時，既可以借助于調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)，也可以通過改變罐內(nèi)壓力和輸出壓力實現(xiàn)。在循環(huán)停止時，應(yīng)該確保流量值達(dá)到相應(yīng)的范圍要求，同時其他檢定條件也要與標(biāo)準(zhǔn)要求一致。針對q1點和q2點實施三次單獨檢定，對于q1點實施三次加氣機整機檢定，做好儲氣容器和檢定裝置的連接，在加注工作中，氣相流量計可以對回氣實施計量，同時返回到LNG儲罐當(dāng)中。完成LNG加氣機的加氣處理后，及時取出回氣槍和加氣槍，同時也要對儲氣容器和檢定裝置實施斷開處理。動態(tài)法可以有效保障數(shù)據(jù)的可靠性，所以在數(shù)據(jù)采集工作中的應(yīng)用較多。針對q1實施加氣，根據(jù)相關(guān)要求確定最佳溫度、流量和密度等參數(shù)，采集累積流量示值，兩次數(shù)據(jù)采集的間隔時間應(yīng)該在1 min以上，比較檢定裝置累積流量示值和采集數(shù)據(jù)之差，借助于專用公式進(jìn)行計算，以獲得單次測量示值相對誤差，這是靜態(tài)法的基本原理。獲取最大允許誤差時，在測量中應(yīng)該測量3次同時取平均值，降低計算結(jié)果的誤差。根據(jù)流量點單次測量示值相對誤差最大值、最小值和極差系數(shù)等確定LNG加氣機的重復(fù)性，如果測量3次，則極差系數(shù)為1.69。根據(jù)LNG加氣機面板顯示金額、加氣量和LNG單價等計算付費金額誤差，計算過程中也應(yīng)該重復(fù)3次，以降低計算誤差。

2.3.3 檢定結(jié)果處理

如果LNG加氣機通過了計量檢定，則應(yīng)該及時出具檢定證書并完成合格標(biāo)志的粘貼，為后續(xù)使用奠定基礎(chǔ)。如果LNG加氣機沒有通過計量檢定要求，則應(yīng)該將具體的不合格項目在檢定結(jié)果通知書當(dāng)中標(biāo)明，暫停粘貼使用標(biāo)志，防止該加氣機繼續(xù)工作。部分位置會對LNG加氣機的計量性能產(chǎn)生影響，包括流量系數(shù)調(diào)整設(shè)備接口、低溫流量計、預(yù)冷旁通管路的控制閥等，為了加強對LNG加氣機的保護效果，需要設(shè)置相應(yīng)的封印。LNG加氣機檢定周期控制在6個月以內(nèi)，防止長時間使用而造成誤差增大的情況。

3 結(jié)語

LNG加氣機在實踐中得到廣泛應(yīng)用，可以有效提高加氣效率，為社會生產(chǎn)生活帶來便利。在長期使用過程中，應(yīng)該做好LNG加氣機的計量檢定工作，確保其精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，防止在加氣過程中出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)偏差。在計量檢定工作中，應(yīng)該明確具體的性能要求和技術(shù)要求，同時掌握檢定條件、檢定項目與方法、檢定結(jié)果處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的要點，強化計量器具控制效果，獲得更加準(zhǔn)確可靠的檢定結(jié)果。