压缩天然气（CNG）加气机标准检定装置的研究与实现

谭才华

摘 要：CNG作为清洁能源在我国快速发展，随着CNG加气机系列产品的不断增多，作为大宗贸易商品结算设备，迫切需要提高和确保其设备的计量准确度。本装置为了把贸易结算过程中的计量准确度控制在一个合法的、供需双方均能接受的、经济合理的范围内，建立的检定标准装置，对出厂的CNG加气机系列产品进行检定和校准工作。

关键词：压缩天然气；CNG加气机；标准装置

中图分类号：U473 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0057-02

天然气具有高效能、高清洁、低成本和低排放等优势，是最有发展前途的汽车代用燃料之一，已成为当前发达国家广泛采用的清洁能源。从1989年起，我国推广天然气汽车以来，截止2014年底，全国天然气汽车的保有量已达459.5万辆，预测到2020年，我国天然气汽车的保有量有望达到1050万～1100万辆。作为天然气汽车产业的配套设备，对天然气进行计量的CNG加气机系列产品、CNG加气机现场检定装置必将会有一个很大的发展。

1 检定标准装置

1.1 背景技术

天然气作为清洁新能源且为大宗贸易商品，涉及贸易结算和安全防护，必须解决流量量值的准确和统一问题，这不仅直接关系到贸易双方的切身利益，而且按照国家《计量法》的规定，CNG加气机及用于贸易结算的高压气体流量计量仪表应依法纳入强制管理范围，因此必须对CNG加气机系列产品进行型式评价、首次检定、后续检定及使用中检验。

1.2 建立装置目的

为了把贸易结算中的计量准确度控制在一个合法的、供需双方均能接受且经济合理的范围内，建立的CNG加气出厂检定标准装置，作为传递标准装置是必要的。本装置采用相对纯净的液氮作为气源，选用高压储气瓶组替代地下高压储气井，降低设备投入费用，有利与生产企业开展对CNG加气机系列产品的检定和校准工作。

2 CNG加气机检定装置研究

质量法标准装置作为原级标准，主要用来对标准表法装置惊醒检定溯源，同时可进行加气机的实验室检定工作。标准表法气体流量标准装置顾名思义就是采用标准表作为标准器的气体流量标准装置，其检测方法就是使检测介质在相同的时间内连续通过标准表与被测流量表，通过比较两者的示值，来确定被检流量表或被检流量计量装置的计量性能。

2.1 标准表测量法工作原理（图1）

对CNG加气机进行检测时，将标准装置的管路系统与被检加气机相串联，串联连接管路须按照一定的顺序，气源管路出气口接入加气机的进气口，气体通过加气机的加气枪接入标准装置的进气口，标准装置的出气口接入储气瓶组的进气口。检测的基本过程为：首先，开启加气机，打开加气枪阀门和气瓶阀门对储气容器进行加气，观察精密压力表示值，当储气容器上压力达到流量区要求的起始压力时，关闭气瓶阀门，将加气机示值回零，同时标准表累积流量示值回零，打开加气机阀门和气瓶阀门对储气容器进行充气，观察精密压力表示值，当储气容器上压力达到流量区要求的终止压力时，停止加气。关闭加气枪阀，记录标准表累积质量流量示值与加气机的累积质量流量示值，并计算本次检测的本流量区的相对误差。

在检测的过程中，观察精密压力表的示值来确定流量区间，依据的是压缩天然气加气机检定规程。为了能够准确的判定加气机的计量特性，加气机的最小流量点至最大流量点应都能检测到，因此根据储气瓶的初始充装压力和末端充装压力，在对加气机进行检测时分成两个流量区，分别为流量区R（1）与流量区R（2）。R（1）的充装压力区间为（0-20）MPa，R（2）的充装压力区间为（10-20）MPa，各流量区的充装压力控制范围如表1。

2.2 装置组成以及关键技术措施

（1）标准计量柜。计量柜中使用的质量流量计必须经过国家权威机构的原级标准装置检定合格后才能作为标准表使用。本装置中的标准表选用Micro Motion公司的CNG050型高准确度的质量流量计，CNG050是专门为压缩天然气测量领域研制的质量流量计。CNG050质量流量计的批次精度为±0.50%，重复性为±0.30%，本装置采用的精表经检定，精度可以达到±0.20%，重复性达到±0.10%，（图2）。

（2）高压储气瓶组。高压储气瓶组采用满足GB5099-94和GB 19158-2003的气瓶，储存高压气体并保持25MPa压力，选用6个独立气瓶，总水容积为0.48m3的储量。用法是1个作为高压瓶，2个作为中压瓶，3个作为低压瓶使用。相对于高压地下储气井，投资相对较低，图3。

（3）低温泵和空温式气化器。采用满足JB/T9076往复低温液体泵技术条件和GB/T 9324机动往复泵标准的单泵低温柱塞泵，将储罐中的液氮打入600+100+100组合式空温式气化器中，进行热交换，变成气态氮气，并通过高压管道进入储气瓶组，图4。

（4）在线检测系统。利用prolink软件来进行数据采集，用VB语言编写在线检测程序，通过多次反复测量，对比标准计量表和被测加气机的读书，来检测CNG加气机计量准确度是否能达到0.5的精度。

上图是本装置的工艺流程，图5。

3 结语

根据CNG加气机所要求的计量检定性能，设计了完成了一套标准表法CNG加气机检测装置，装置采用氮气作为检测介质，选用艾默生公司的CNG050系列流量计，进行精准测量；采用高压储气瓶组替代地下高压储气井，减少了固定资产投入。

作为CNG加气机系列产品的生产厂家，建立一套CNG检测装置是必要的，更加有利于开展检定和校准工作，这对提高CNG加气机产品的质量有积极意义，必将产生良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]JJG996-2012《压缩天然气加气机》检定规程.

[2]马占东.压缩天然气加气机检测装置系统设计与试验研究.中国计量学院学位论文，2013.

[3]鲁彩琴，王耀君，杨焕诚.天然气加气机测量方法探究.内蒙古科技与经济，2014（4）.

[4]王磊，等.压缩天然气（CNG）加气机检定方法与检定过程中需注意问题的探讨.计量与测试技术，2013，40（4）.

[5]胡承志.CNG加气机检定存在问题及解决方案的探讨.计量工作者论坛，2013，23（5）.

[6]鲁彩琴，王耀君，杨焕诚.CNG加气机的在线检定及存在问题.内蒙古科技与经济，2014（7）.

[7]李毅，曾祥平.CNG加气机示值误差测量不确定度评定.中国科技纵横，2013（9）.

[8] 赵普俊，熊茂涛，雷励，张宗平.CNG加气机及高压气体流量计检定标准装置研究.全国流量测量学术交流会论文集，2010.

[9]趙芳，唐青云.浅析压缩天然气加气机检定中存在的问题与对策.科技与企业，2015（22）.

[10]门剑南.论加气机（CNG）各种现场检定方法优点与缺点.计量与测试技术，2009，36（8）.