对CNG加气机计量检定的分析
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【摘 要】我国目前对 cng 加气机的在线检定方法和手段正处于探索积累阶段，经验不足，技术也不太成熟。几乎有条件的城市和郊县都普及了以 CNG 为燃料的公交车和出租车。但随着CNG 燃料车的不断推广，其计量问题也日渐突出，本文就目前CNG 加气机计量检定中存在的问题进行分析同时谈了自己的看法。
【关键词】CNG加气机；计量；问题
1 CNG 加气机的构成及工作原理
CNG加气机是一个售气计量系统，包括电脑控制器、显示器、键盘、流量计、安全阀、加气枪头、高压软管等部分。压缩天然气经高、中、低压储气罐中的三路管线送到加气机的进口处，由微机控制器按工作状态分别自动打开低压、中压和高压电磁阀使气体送到流量计中进行计量，经流量计计量后的气体通过快速切断阀、拉断阀送到加气枪，再给加入到燃气汽车储气瓶中。流量计计量后，得到与电子计控装置匹配的流量脉冲信号，并在电子计控器装置中进行运算、显示和控制电磁阀组。
2 天然气计量的特性
（1）天然气和其他气体一样，在标准状态下（我国为 20℃ 0.1Mpa），其质量、体积和密度存在着简单的正比例关系，亦可近似用理想状态方程处理；（2）压缩天然气（CNG）体积和质量的关系除了与密度有关外，还受到温度、压力以及压缩因子和气体组分等因素的影响；（3）压缩天然气 （CNG） 计量时一般要换算成标准状态，还要依据温度、压力进行必要的补偿修正；（4）压缩天然气 （CNG） 在计量过程中，气体的温度和压力，尤其是压力处在不停的变化中，人工很难进行补偿修正，必须依靠自动化程度较高的在线测量系统进行；（5）压缩天然气（CNG）的气体组分经常变化，引起气体密度的变化，若采用体积进行计量，必然引起计量准确度的变化；（6）在售气机现场的高压状态下进行天然气密度（指标准状态下的密度）的分析测量比较困难，一般都只能近似采用长输管线末站采样计算的密度值。
3 检定方法
选用准确度等级高的高压气体流量计的检定装置作为标准表。首先对标准表法气体检定装置供电预热，然后将加气机与标准表法气体检定装置串联，并将检定装置和电脑连接，然后将加气机电子计控器中的天然气的密度输入检定装置的电脑使两者的密度统一依据计量原理）。对检定装置清零，清除累计数，将加气枪与计量储气瓶连接，打开储气瓶阀，启动加气机。当储气瓶上压力达到流量区要求的初充压力时，检测完毕，关闭储气瓶阀门，取下加气机进气嘴，在检定装置界面上输入相关参数，计算误差，保存数据，计算本条枪的误差和重复性并保存数据，查看数据库中的数据记录，以确定检定是否合格，如有不合格的，要对加气机的脉冲当量进行修改。然后结束本次检定。
4 计量检定中存在的问题
4.1 计量单位问题
JJG996—2005《压缩天然气加气机》 检定规程中主示值、最大流量、最小被测量、误差计算等都使用质量为单位，而实际中加气机上主示值及结算的单位均为体积单位，和规程不符。CNG加气机的计量核心质量流量计的计量单位为千克，这就需要在电子计控器输入密度值将其转换为体积。体积的准确与否由密度值来决定。本身气体就受温度和压力的影响，可见体积作为计量单位带来的不确定性。希望有关部门将加气机贸易结算的单位改为千克。
4.2 密度问题
由于不同气源地的天然气密度不同，即使同一气源地的天然气密度也难以保持不变，这就需要频繁地对加气机修改密度值。目前各加气站使用的加气机均采用质量流量计进行天然气质量计量，加气机电脑主板 （电子计控器） 利用人为输入的天然气密度将质量换算为体积量进行交易。众所周知，当质量为定数时，密度大小跟体积大小是成反比的。
此问题与上一问题相关。因为使用单位不同，就必须用密度进行换算。销售 CNG 是以体积为结算单位，而密度值由天然气公司提供，密度值若不准，后果可想而知。当用体积作为计量单位时，密度值的变化引起的影响是不容忽视的。一般天然气的组分报告都是在气田或长输管线的末站采样，它所得出的气体密度与售气机计量时的压缩天然气密度 （换算成标准状态） 有着较大误差。因为售气机计量的天然气，是经过脱水干燥、脱硫、混油除油、分离部分高碳烃后的压缩天然气，其密度必然要发生变化。最好的办法是在售气机后取样，测出密度用于校准计量仪器。
天然气组成分析及密度计算已有相关的国家标准进行规范，对 CNG 加气机而言天然气取样分析的取样点对密度测定结果有一定影响。因为天然气的相态与其组成和压力有关，压缩后的天然气有部分重组分被液化，使出口密度与进口密度有一定差别。
4.3 检定方式问题
规程规定应分别进行高低区域检定。检定时，当气瓶压力表示值达到 15MPa 左右，关闭标准装置出口阀，此时记录数据为高区域值；然后加气机和标准同时回零，再打开标准装置出口阀，继续充气，当压力表示值达到（19.5～20） MPa 时，加气机自动回零，此时记录数据为低区域值。而在实际工作中，我们往往是利用车辆来加气进行检定，将加气枪插入标准装置的入口，再将标准装置的出口枪插入加气车辆的气瓶。公共汽车的气瓶大，分别进行高低区域检定没有问题，而出租车的气瓶小，加气时间很短，往往只有 1 min 左右，若分高低区域，检定量小，实际也不好操作。有时加气站的压力也达不到20 MPa。对于这种情况，应增加1次不分高低区的一次性检定，以达到与实际情况相符的目的。
4.4 调整问题
CNG 加气机主要由质量流量计、电子计控器、压力表、控制阀及加气枪等部分构成，计量核心是质量流量计和电子计控器。规程规定加气机的调整装置必须铅封。但我们实际检定的加气机并无调整质量流量计的装置，而质量流量计上也没有打铅封的地方。只有通过操作电子计控器面板，调整脉冲当量值来调整加气机的误差。这样如何保证安全性，是否会重蹈加油机电脑芯片作弊的覆辙，值得我们思考。
4.5 加气机的质量问题
随着天然气产业的发展，加气机生产厂家不断增多。进入市场的加气机产品质量参差不齐，很多使用中的压缩天然气加气机的电子计控器、质量流量计、电磁阀等部件在计量稳定性和耐久性上质量得不到保证，有的加气机频繁更换电脑主板，这在很大程度上影响了加气机计量的准确性和可靠性。
4.6 检定合格证书的问题
加气机的检定合格证书只能证明质量流量计是合格的。采用标准表法对加气机进行检定，原理是用更高精度的质量流量计来比对加气机的质量流量计。电子计控器实际就是流量计的二次仪表，检定出的误差通过电子计控器进行校准。检定方法都只是检定加气机的质量流量计是否合格，检定过程并不涉及质量与体积是换算是否准确，电子计控器和加气机的其他性能是否合格。也就是说，加气机具有检定合格证书，只代表质量流量计准确，不代表加气机合格。
5 结语
加气机的计量检定方法较多，各地采用的方法也不一样，加气机的计量检定是一项关系贸易结算双方利益的严肃工作，是保证计量准确可靠、公平公正的大事，按照 《计量法》 要求，此类计量器具必须实施强制检定。而在检定过程中要注意考虑各种影响因素，要重点关注气密度的影响，这也是日常使用中不可忽视的问题，当加气机显示计价量值为体积量时，组分的影响尤为重要。建议使用中的加气机以质量值为计价结算单位，明确气体组分的影响，并强化日常组分分析、检定方法和防作弊工作。力求天然气加气机计量的准确可靠，维护加气站和消费者的利益。