| CNG加氣機將定裝置,CNG加氣機計量檢定方法探討 |
一、加氣機計量檢定方法介紹
由于CNG加氣機技術在我國發展較晚，我國目前尚沒有加氣機的國家計量檢定規程，使用較為普遍的是JJG(川)80-2000《壓縮天然氣加氣機》，還有各加氣機生產廠家的企業標準及檢驗方法。
針對使用質量流量計的CNG加氣機，常用的計量檢定方法有質量法和標準表法兩種: CNG加氣機將定裝置|www.bjzcyq.com
1.質量法(如圖1所示)
圖1壓縮天然氣加氣機工作原理圖</CTSM>
此方法為靜態法檢定，就是測量同時通過加氣機的氣體質量(或體積量)和標準容器的氣體質量，進行直接比對，以得到加氣機計量準確度的結果。
可以分為體積量測量和質量測量兩種。
(1)體積量測量
加氣機設置為體積量狀態，被檢儀表顯示氣體體積值，使用分度值為10g，量程為(0～60)kg的電子天平進行標準質量的測量。測量點設為3kg和5kg兩個稱量點，每個稱量點各檢驗3次。
首先準確測量空標準容器的質量M1i，然后加氣機計數器清零，將加氣槍接入標準容器，開啟加氣機加氣，當容器壓力達到20MPa時，關閉并取下加氣槍，再次測量標準容器的質量M2i，同時，讀取加氣機顯示氣體體積量Vji，則通過加氣機的氣體質量為:
Mi=M2i-M1i(1)
讀取加氣機中所采用的天然氣相對密度Gr(該密度為天然氣在標準狀態下的真實密度，采用SY/T6143-1996《天然氣流量的標準孔板計量方法》，由氣體組分分析數據計算得到)，則Mi對應的體積值為:
加氣機的示值誤差為:
重復性為:
式中:
δn——極差系數，見表1。
其中:
Mi——第i次通過加氣機的氣體質量(kg)；
M2i——第i次加氣后標準容器的質量(kg)；
M1i——第i次加氣前標準容器的質量(kg)；
Vi——Mi對應的氣體體積量(m3)；
Vji——加氣機第i次檢定指示體積量(m3)；
Ei——加氣機第i次檢定示值誤差(%)；
Emax——加氣機示值誤差最大值(%)；
Emin——加氣機示值誤差最小值(%)；
δ——重復性(%)。
對高壓氣瓶的體積檢定采用稱量法(標準天平)最直觀易行，且能保證高壓容器體積量值準確。
(2)質量測量
加氣機設置為質量狀態，被檢儀表顯示氣體質量，使用分度值為10g，量程為(0～60)kg的電子天平進行標準質量的測量。測量點設為3kg和5kg兩個稱量點，每個稱量點各檢驗3次。
首先準確測量空標準容器的質量M，然后加氣機計數器清零，將加氣槍接入標準容器，開啟加氣機加氣，當容器質量達到規定稱量點時，關閉并取下加氣槍，再次測量標準容器的質量M2i，同時，讀取加氣機顯示氣體質量Mji，則通過加氣機的氣體質量為:
Mi=M2i-M1i(5)
加氣機的示值誤差為:
重復性為:
符號意義同上。
2.標準表法(如圖2所示)
圖2壓縮天然氣加氣機結構示意圖</CTSM>
此方法為靜態法檢定(也可以使用動態法，但需要對加氣槍計數器進行信號取樣，進行同步計量)，就是測量同時通過加氣機的氣體體積量和標準表的氣體體積量，進行直接比對，以得到加氣機計量準確度的結果。標準表最好采用與加氣機中所用流量計的同種類型儀表(如質量流量計)。測量點設為5m3和15m3兩個測量點，每個測量點各檢驗3次。
首先連接標準表、加氣槍、氣瓶，然后加氣機計數器清零，開啟加氣機加氣，當加氣機顯示達到指定體積值時，關閉加氣槍，讀取加氣機氣體體積量Vji，讀取標準表體積量Vi，加氣機的示值誤差為:
重復性為:
符號意義同上。
二、影響計量檢定的因素
使用中的加氣機，計量檢定工作一般在現場進行，使用在線計量檢定標準裝置或校表車，由于加氣機檢定是在現場進行，會受到環境條件的影響，同時還受其他因素影響，如:
1.質量法中的電子天平準確度以及天平受到的環境影響。
2.標準表法中標準表的準確度本身的影響以及不同種類標準表對測量組成的影響等。
3.質量法中天然氣組分分析的準確度及其影響。
前面提到在質量法檢定時，要使用天然氣的真實相對密度G，它與天然氣的組分有關，根據SY/T6143-1996《天然氣流量的標準孔板計量方法》和GB/T11062-1998《天然氣發熱量、密度、相對密度和沃泊指數的計算方法》規定，天然氣的真實相對密度定義為相同狀態下天然氣密度與干空氣密度之比，計算方法如下:
(1)理想氣體的相對密度δ0為:
式中:
δ0——理想氣體的相對密度；
Mj——組分j的摩爾質量；
Mair——標準組成的干空氣的摩爾質量(28.9626g/mol)。
(2)真實氣體的相對密度:與氣體的壓縮系數有關，根據GB/T17747.1～3-1999《天然氣壓縮因子的計算》進行壓縮系數計算，可以得到:
式中:
Gr(t，p)——溫度t，壓力p狀態下天然氣的真實相對密度；
Zmix(t，p)——天然氣壓縮因子；
Zair(t，p)——標準組成干空氣壓縮因子(已知常數):Zair(273.15K,101.325kPa)=0.99941；
Zair(288.15K,101.325kPa)=0.99958；
Zair(293.15K,101.325kPa)=0.99963。
式中:
——天然氣j組分的求和因子(可查GB/T11062-1998附表得到)；
Xj——天然氣j組分的摩爾數，(組分分析得到)；
XH——天然氣中氫氣含量摩爾數(組分分析得到)。
組分測量結果的誤差不超過0.5%。
圖3質量法檢定示意圖</CTSM>
圖4標準表法檢定示意圖</CTSM>
4.質量法中管路長度，標準容器脫鉤裝置，管路壓降及密封性的影響。
5.靜態法本身具有的測量誤差，如測量全過程的流速不均勻性，測量的時間不同步性，都會造成測量誤差。
6.質量法中天然氣高壓狀態時壓縮系數的影響。
通常情況下，氣體的體積符合氣體狀態方程，但在一定溫度壓力下，氣體體積并不完全符合氣體狀態方程，存在一定偏差，這說明氣體具有可壓縮性特征。GB/T17747.1～3-1999等效采用國際標準ISO12213.1～3-1997《天然氣壓縮因子的計算》，對天然氣的壓縮因子進行科學研究，在規定溫度壓力下，任意質量天然氣的體積與該氣體在相當條件下按理想氣體定律計算的氣體體積之比，稱為天然氣的壓縮因子，即表征氣體狀態方程在一定溫度壓力下的偏差，所以在對天然氣進行計量檢測時，必須注意天然氣的壓縮性影響。
按照標準規定，可以使用氣體摩爾組成進行計算，也即使用擴展的維利方程進行計算，也可以用物性值進行計算，在溫度為(263～350)K，壓力為(0～12)MPa時，計算結果的誤差為0.1%。在常溫下，更高的壓力時，計算結果的誤差為(0.1～0.2)%，最大不超過0.5%，具體數值參考本標準附錄。
三、結論
加氣機的計量檢定是一項關系到貿易結算雙方利益的嚴肅工作，是保證計量準確可靠、公平公正的大事，按照《計量法》的要求，此類計量器具必須實施強制檢定。在檢定過程中要注意考慮各種影響因素，要重點關注氣體組分的影響，當加氣機顯示計價量值為體積量時，組分的影響尤為重要。建議使用中的加氣機以質量值為計價結算單位，明確氣體組分，排除氣體壓縮因子的影響，并強化日常組分分析工作，力求天然氣加氣機計量的準確可靠。 |
|
