影響液化天然氣加氣機檢定工作的因素

【摘要】本文介紹了液化天然氣加氣機的結構和工作原理，對影響其周期計量檢定工作的因素進行簡單歸納，討論計量檢定過程中的注意事項，為液化天然氣加氣機的周期計量檢測工作提供參考經驗。

【關鍵詞】液化天然氣加氣機；計量檢定；影響因素

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.064

Factors Affecting the Calibration of Liquefied Natural Gas Dispensers

LIN Mingjin

（Hainan Kerui Measurement Technology Service Co.， Ltd.， Haikou 570102， China）

Abstract： This article introduces the structural composition and working principle of liquefied natural gas dispensers， briefly summarizes the factors that affect their periodic metrological verification work， discusses the precautions in the metrological verification process， and provides work experience for the periodic metrological verification work of liquefied natural gas dispensers.

Keywords： liquefied natural gas dispenser； metrological verification； influence factor

液化天然氣加氣機加注的是液化天然氣（Liquefied Natural Gas，簡稱LNG）。液化天然氣主要成分是甲烷，其燃燒后的主要產物是二氧化碳和水。LNG是天然氣經過壓縮、降溫至-161.5℃，在該條件下變成液體狀態。LNG一般要儲存在-161.5℃、0.1 MPa的低溫儲存罐內。

液化天然氣燃燒后的主要產物是二氧化碳和水，對空氣污染不大，而且燃燒后放出的熱量大，是一種載能大的燃料，所以LNG是目前應用比較廣泛的清潔能源。LNG加氣機檢定主要是采用標準表法進行周期檢定。檢定原理是：當低溫LNG經過加氣機，再經過檢定裝置，我們采集在相同的時間間隔內連續通過標準流量計和被檢流量計的累積流量，然后對比加氣機流量計和標準流量計的累積流量，算出加氣機的誤差，以此判斷加氣機的加氣誤差是否滿足檢定規程要求。

1.1組成部分

需要周期檢定的液化天然氣加氣機一般是給汽車儲罐提供液化天然氣加注服務的加氣設備，其主要由液化天然氣儲存罐、低溫潛液泵、低溫液相流量計、氣相流量計、回路調節閥、電磁閥、液相加氣槍、氣相回氣槍、加氣管路系統以及電子計控器、輔助裝置等組成。

1.2工作原理

液化天然氣加氣機工作原理如圖1所示。在對加氣機開始檢定前，把檢定標準裝置和加氣機連接好，先讓加氣機跑一個小循環預冷一下標準裝置和設備管道，然后啟動正常加氣模式，通過控制閥及加氣軟管、加氣槍給儲氣容器加氣或者加回站里的儲氣罐。

檢定時加氣機可連接加氣管路，通過檢定標準裝置直接給汽車的儲氣容器加氣，也可通過檢定標準裝置接回氣管路加回到站里儲氣罐。液化天然氣加氣機的液相流量計直接對通過的液化天然氣累積流量進行計量并顯示在加氣機的顯示屏幕上。

2.1加氣機檢定前準備

在去檢定現場的路上應該提前把檢定設備的電源通上，讓檢定設備提前預熱，這樣可以節省檢定設備的預熱時間。檢定人員應遵守被檢單位的安全管理制度，去靜電設備要正確連接到檢定設備，在雷雨天氣，禁止進行檢定工作。在連接加氣槍之前，檢定人員要使用壓縮空氣把加氣槍、加氣接口、回氣槍和回氣接口等位置上的冰和水吹干，防止加氣過程中接頭處的水結冰膨脹影響密封，造成檢定管道的天然氣泄漏，影響檢定結果的準確性，同時天然氣氣體泄漏也會造成安全隱患。檢定人員戴好防凍手套、面罩，穿好防凍服，檢查相關閥門開關是否正確設置，設備是否把靜電夾夾好，然后把液化天然氣加氣機和液化天然氣加氣機檢定裝置通過快速接頭進行連接，接好消除靜電夾，并把相關輔助設備準備好，如果檢定人員通過耳朵能聽到漏氣的聲音，必須重新連接。

2.2設備預冷階段

將加氣機的加氣槍和檢定裝置連接，將檢定裝置的加氣軟管和加氣槍接入加氣機大循環接口上，把液化天然氣加氣機和檢定裝置串聯，檢查并確認所有的接頭接好后，按下“預冷”按鈕，此時加氣機就會開啟小循環流程把檢定裝置和管道同時預冷好。在小循環的過程中，加氣機顯示屏會顯示管道中天然氣的溫度、壓力和密度等相關參數。在加氣管道和檢定裝置得到充分預冷后，可以開始進行加氣機計量檢定工作。

2.3加氣機計量檢定

檢定人員按下加氣機“加氣”按鍵，液化天然氣通過加氣機與檢定裝置，然后循環回到液化天然氣的儲罐內，也可以加到汽車的儲存容器內。目前LNG的現場計量檢定工作一般采用動態法進行檢定，在加氣的過程中要完成液化天然氣加氣機計量檢定數據的采集。當檢定裝置顯示的LNG流體狀態參數（流量、溫度、密度、增益等）滿足檢定條件時，開始對加氣機面板顯示的累積流量示值進行數據采集，采集數據的時間間隔至少1 min，計算前后2次數據的累積流量示值之差，除以同一時間內檢定裝置的累積流量示值，得到的數值就是加氣機的單次測量示值相對誤差，完成3次該流量點的累積流量測量后，取3次相對誤差的平均值作為該加氣機流量點的示值誤差。

3.1注意安全事項和制定檢定周期計劃安排

1）安全事項。LNG是天然氣通過壓縮并冷卻至其凝點-161.5℃后變成液體。當超低溫液體與人體接觸時，會對皮膚、眼睛造成嚴重凍傷?，F場檢定要求操作員必須戴好防凍手套、面罩，并穿好防凍服，防止被凍傷。不是檢定相關人員不得靠近檢定現場，以免發生泄漏被凍傷。檢定人員在檢定過程中盡量遠離加氣機和檢定裝置的接頭處，特別是加氣槍的快速接頭處，以免發生泄漏被凍傷。在加氣操作員拔卸加氣槍的時候，其他人員要遠離，而且要求操作員把加氣槍的槍嘴朝地面，以免拔槍的時候噴到旁邊的人，造成凍傷。

2）周期檢定計劃。液化天然氣的站點沒有加油站站點那么密集，由于加氣站站點分散在每個市縣，有的市縣就一個站點，站點距離相距較遠。檢定周期緊張的時候檢定人員一天得跑幾個市縣，所以完善周期檢定計劃對檢定工作的順利進行很重要。在海南中國石化的加氣站檢測都要用到他們內部的檢測檢修卡，有時候一個片區就一張卡，所以檢定之前要提前溝通好，讓站長提前準備好檢測專用卡。檢定人員在完成檢定后，制定檢定周期計劃表，詳細記錄每個加氣站的有效截止日期，保證加氣機在有效期內運行，減少因設備超期使用而產生的投訴問題。在檢定周期快到期前檢定人員與加氣站負責人取得聯系，詳細了解加氣站的運行是否一切正常，確保檢定當天加氣機能正常運行，以免影響到檢定工作正常進行。

3.2加氣機加氣量誤差原因

加氣機加氣量誤差較大，有的誤差甚至達到50%。原因有以下幾點。

1）剛開始運營的加氣站，設備是新的，操作人員往往是剛上崗的，由于現場操作人員沒有豐富的加氣經驗，對加氣機的閥門開與關掌握不熟練，比如回氣的閥門沒有關閉，那么誤差就有50%左右，這個時候可以通過對比加氣機顯示板的顯示瞬時流量和檢定裝置的瞬時流量，就可以找到造成誤差的原因是閥門沒有正確開關。因此在加氣機的首次檢定現場，加氣機的設備廠家技術人員必須到現場，這樣在加氣機設備發現問題時廠家的技術人員可以及時解決，不影響加氣機的檢定工作順利進行。

2）加氣機的流量計計數單位沒有設置正確。有的加氣機流量計剛開始設置，顯示體積而不是千克，而檢定裝置默認的檢測單位是千克，體積和千克單位沒有辦法測量比較，這就會使檢定結果產生很大的誤差。久不運行的加氣機，檢定結果顯示流量計的重復性不合格，加氣機流量計需要返廠修理。原因大多是加氣機的流量計被雜質卡住了，導致加氣機流量計不能正常運行，穩定性不好，流量計的重復性超出規程要求的范圍。

3.3影響加氣機增益不穩定的因素

1）當加氣站儲液罐的存液量不足，儲罐的液體體積不足儲罐總體積的1/4時，液化天然氣會氣化，造成管道的氣體增多，使罐內壓力增大，加氣機的輸液泵頻率也會相應減小，這個時候加液機的增益往往是不穩定的。加氣機的輸液泵頻率減小，加氣機的流量也會隨之減小，有時流量低于20 kg/min。加氣機在低于20 kg/min流量下運行，達不到規程要求的最低1/4流量的要求，增益不容易穩定，造成檢定結果不穩定。當加氣機停機幾個小時不加氣，由于加氣管道保溫性不好，會有內外溫差，管道內液態天然氣就會出現氣化的現象，隨著管道內氣化的天然氣會增多，管道沒有達到滿管的狀態，被氣化的氣體也無法被質量流量計準確計量，從而影響到計量檢定的準確性與穩定性。因此，在檢定停機幾個小時以上的加氣機，檢定前一般要求把加氣管道氣化的液化天然氣排掉一部分，接上檢定裝置開始檢定時，要運行到增益平穩，流量與溫度平穩了，再開始采集檢定數據。判斷管道內氣化天然氣多少，可以從加氣機的增益系數是否穩定來判斷，增益越穩定，證明管道內氣化天然氣越少。

2）如果從加氣站儲罐到加氣機這段的輸氣管道沒有做好保溫措施，而且加氣站的加氣機基本是24小時不間斷運行的，造成的后果是加氣管外面的結冰越來越厚，如果不及時除冰，會影響到相關的設備運行。輸氣管道保溫工作沒有做好，管道中的液化天然氣也容易氣化，造成管道中氣體增多，影響加氣機的增益穩定性，增益不穩定就會直接影響到加氣機計量檢定結果的穩定性。在加氣機給汽車的液化天然氣儲罐加氣過程中，快要跑空的汽車儲罐壓力相對較高，汽車儲罐的罐內壓力太高會影響到加氣量。為了給汽車儲罐降壓利于加氣，一般操作都是邊插氣相的回氣槍一邊加氣。在一般計量檢定過程中，只對加氣機液相的某個流量點進行檢定，再用汽車的儲罐作為檢定回氣時，這樣操作就不能把氣相的回氣槍直接放回加氣機設備上一起檢定，造成計量檢定結果相差很大。加氣機主板故障也會直接影響加氣機流量計的重復性。在某次檢定過程中，檢定人員發現加氣機的重復性一直超過0.5，甚至最大達到1.5。剛開始以為是加氣機流量計的問題，在報修到廠家后，技術人員來查看主板有生銹，更換主板后，加氣機的流量計重復性就變到0.1左右了。因此，有時候加氣機流量計的重復性不好，不一定是加氣機流量計的問題，也有可能是加氣機的主板問題。

本文對加氣機周期檢定工作中遇到的問題進行了總結，主要討論檢定過程中計量周期檢定計劃方案、相關操作人員安全操作、加氣機設備的相關參數設置和加氣機維護是否良好等方面對加氣機周期檢定工作的影響，為液化天然氣加氣機的周期計量檢定工作順利進行提供參考?？偨Y計量檢定工作中影響天然氣加氣機周期計量檢定工作的主要因素，對天然氣加氣機周期計量檢定工作的順利開展具有一定的幫助作用。

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【作者簡介】

林明進，男，1984年出生，工程師，學士，研究方向為流量與大容量。

（編輯：李加鵬）