CN103453968A - 液化天然气加气机的计量检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液化天然气加气机的计量检定方法，使用检定装置对加气机进行计量检定，包括进行循环流程的步骤、加注和采集数据的步骤、记录和设置检定流量区的步骤、再次进行加注和采集数据的步骤和判定加气机是否合格及准确度等级的步骤。本发明确定了检定管路连接的步骤；确定了循环流程的步骤，明确循环流程中满足检定条件的具体参数；确定了加气流程的步骤，明确加气流程中满足检定条件的具体参数；明确了使用静态法或动态法采集数据的步骤；明确了高低流量区的具体参数以及调整加注流量的方法；明确了判定加气机合格及准确度等级的具体标准；明确了对加气机的液相流量计进行单独检定的具体条件及步骤。

Description

液化天然气加气机的计量检定方法

技术领域

本发明涉及液化天然气的计量领域，具体而言是一种液化天然气加气机的计量检定方法。

背景技术

液化天然气（LNG）是一种清洁汽车燃料和化工原料，近年来我国LNG产业发展迅速，但LNG加气机无相应的计量检定方法，特别是要适应LNG加气站现场操作的针对LNG加气机的计量检定装置及方法，因此LNG加气机产业发展急需进行相应检定装置及方法的研究。目前LNG加气机用户一般采用质量法开展计量检定工作，此方法为静态法检定，LNG加气机设置为显示质量流量模式，使用电子天平进行标准质量的测量，记录LNG加气机显示的加入储气容器的质量流量示值，与电子天平称量的充入储气容器的净质量值进行比对，得到计量准确度的结果。LNG加气机的计量检定工作一般在现场进行，质量法中的电子天平容易受到LNG加气站现场环境因素影响，造成准确度的大幅下降，电子天平的运输也不方便。同时，质量法所称量的LNG在校准完成后不允许现场排放，否则将造成安全隐患；LNG的现场回收难度大，不回收又会造成极大浪费，因此LNG加气机迫切需要新的计量检定方法及装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种液化天然气加气机的计量检定方法，检定装置采用标准表法原理，即利用流体力学连续性原理，将标准表和被检加气机串联在同一管径的管道上，使流体在相同时间间隔内连续通过标准表和被检加气机，由标准表给出标准流量值，与被检加气机输出的流量值比较，计算被检加气机的误差。

实现本发明目的的技术方案如下：一种液化天然气加气机的计量检定方法，使用检定装置对加气机进行计量检定，所述检定装置包括加气口和加气枪，包括以下步骤：

进行循环流程的步骤：使用压缩空气或氮气吹扫待连接的管路连接件；将加气机的加气枪连接到检定装置的加气口，检定装置的加气枪连接到加气机的循环口；启动加气机，进行液化天然气循环，循环过程中使用检定装置测试液化天然气流体状态；当流体温度小于-110℃、密度大于360kg/m³和增益值小于10时，停止循环；

加注和采集数据的步骤:使用静态法或动态法进行液化天然气加注和采集数据，至少采集三组数据，每组数据由先后两次采集得到，每次采集同时记录加气机流量示值和检定装置的流量示值；

记录和设置检定流量区的步骤：记录加气机当前的单位时间加注流量，如单位时间加注流量大于或等于10kg/min且小于20kg/min则为检定低流量区；如单位时间加注流量大于或等于20kg/min且小于100kg/min则为检定高流量区；调整加气机的单位时间加注流量，使之从检定高流量区到检定低流量区，或从检定低流量区到检定高流量区；

再次进行前述加注和采集数据的步骤的步骤；

判定加气机是否合格及准确度等级的步骤：根据采集的数据计算加气机示值误差和重复性，判定加气机是否合格，以及合格的加气机的准确度等级。

上述技术方案中，不需要在加气机和检定装置之外设置储气容器，在完成循环流程后即可直接进行加注和采集数据的步骤。

通常情况下，使用外置储气容器来储存加注的液化天然气，则在进行循环流程的步骤之后以及加注和采集数据的步骤之前把储气容器连接到检定管路中，具体又分为两种情况：1、储气容器内部压力较低或因特殊要求，不连接回气口；2、储气容器内部压力较高，为保证检定准确，应连接其回气口。针对第一种情况，把储气容器连接到检定管路中包括从加气机的循环口取下检定装置的加气枪，使用压缩空气或氮气吹扫待连接的管路连接件，将检定装置的加气枪连接到储气容器的加气口。针对第二种情况，检定装置也必须包括回气口和回气枪，把储气容器连接到检定管路中包括从加气机的循环口取下检定装置的加气枪，使用压缩空气或氮气吹扫待连接的管路连接件，将检定装置的加气枪连接到储气容器的加气口，检定装置的回气枪连接到储气容器的回气口，加气机的回气枪连接到检定装置的回气口。

在加注和采集数据的步骤中，可以选用静态法或动态法来进行采集。使用静态法采集一组数据的步骤是：加气机的示值和检定装置的流量示值回零，第一次采集数据；启动加气机加注，加注时间不低于3分钟；停止加注，第二次采集数据。使用动态法采集一组数据的步骤是：启动加气机加注，至少1分钟后第一次采集数据，再至少间隔1分钟后第二次采集数据，停止加注。上述方法每次加注只能采集一组数据，采集多组数据需进行多次加注。使用动态法也可以在一次加注过程中采集多组数据，其中一次加注采集三组数据的步骤是：启动加气机加注，至少1分钟后第一次采集数据，再至少间隔1分钟后第二次采集数据，再至少间隔1分钟后第三次采集数据，再至少间隔1分钟后第四次采集数据，停止加注；第一次采集的数据和第二次采集的数据构成第一组数据，第二次采集的数据和第三次采集的数据构成第二组数据，第三次采集的数据和第四次采集的数据构成第三组数据。

完成数据采集后，即可判定加气机是否合格及准确度等级，包括：

根据采集得到的每一组数据计算加气机流量示值相对误差E_j的步骤：

$E_j=\frac{[{\left(m_{j2}\right)}_j-{\left(m_{j1}\right)}_j]-[{\left(m_{b2}\right)}_j-{\left(m_{b1}\right)}_j]}{[{\left(m_{b2}\right)}_j-{\left(m_{b1}\right)}_j]}\×100\%$ ，其中，

E_j——根据第j组数据得到的加气机示值相对误差；

(m_j1)_j——第j组数据中第一次采集的加气机流量示值；

(m_j2)_j——第j组数据中第二次采集的加气机流量示值；

(m_b1)_j——第j组数据中第一次采集的检定装置流量示值；

(m_b2)_j——第j组数据中第二次采集的检定装置流量示值；

确定加气机在不同检定流量区的流量示值误差的步骤：取检定高流量区中加气机流量示值相对误差E_j的绝对值的最大值作为检定高流量区的流量示值误差E_高，取检定低流量区中加气机流量示值相对误差E_j的绝对值的最大值作为检定低流量区的流量示值误差E_低；

确定加气机重复性的步骤：取检定高流量区中加气机流量示值相对误差E_j的最大值为E_高max，最小值为E_高min，则检定高流量区的重复性

取检定低流量区中加气机流量示值相对误差E_j的最大值为E_低max，最小值为E_低min，则检定低流量区的重复性

其中d_n为极差系数，n为各检定流量区内采集的数据组数，当n=3时，d_n=1.69；比较(E_r)_高和(E_r)_低，取最大值作为加气机的重复性E_r；

确定加气机是否合格以及加气机准确度等级的步骤：当|E_高|≤1.0%且|E_低|≤1.0%且E_r≤0.5%，判定加气机合格且加气机准确度等级为1.0级；当|E_高|＞1.5%且|E_低|＞1.5%且E_r＞0.75%时，判定加气机不合格；否则，判定加气机合格且加气机准确度等级为1.5级。

本发明的有益效果在于，

1、确定了检定管路连接的步骤；

2、确定了循环流程的步骤，明确循环流程中满足检定条件的具体参数；

3、确定了加气流程的步骤，明确加气流程中满足检定条件的具体参数；

4、明确了数据采集中使用静态法或动态法进行数据采集的具体步骤；

5、明确了高低流量区的具体参数以及调整加注流量的方法，以满足计量法规定的加气机等计量装置必须进行多流量区检定的要求；

6、明确了判定加气机合格及准确度等级的具体标准；

7、明确对加气机的液相流量计进行单独检定的具体条件及步骤，使得在LNG新站没有LNG汽车的情况下也可以开展计量检定，充分考虑了现场检定的可行性。

附图说明

图1是本发明的流程图。

图2是本发明第一实施例的管路连接图。

图3是本发明第二实施例的管路连接图。

图4是本发明第三实施例的管路连接图。

具体实施方式

下面结合图1、图2、图3和图4具体说明液化天然气加气机的计量检定方法的实施方式。

图1示出了本发明的流程。

首先应进行循环流程，以使LNG流体状态满足检定要求。进行循环流程的管路连接方式如图2所示。其中1是LNG储罐，2是加气机，3是加气机的液相流量计，4是加气机的气相流量计，5是加气机的加气枪，7是加气机的循环口，8是检定装置，9是检定装置的液相流量计，10是检定装置的气相流量计，11是检定装置的加气口，13是检定装置的加气枪。循环流程的具体过程是：将加气机2的加气枪5连接到检定装置8的加气口11，检定装置8的加气枪13连接到加气机2的循环口7；启动加气机，进行液化天然气循环，循环过程中使用检定装置8测试液化天然气流体状态；当流体温度小于-110℃、密度大于360kg/m³和增益值小于10时，停止循环。

进行循环流程后，可直接进行加注和采集数据。采集数据可以使用静态法或动态法。静态法是指对加气机从启动加注到停止加注全过程的采集数据，动态法是指对加气机从启动加注到停止加注全过程的中间一段加注时间或几段加注时间的采集数据。使用静态法采集一组数据的步骤为：加气机的示值和检定装置的流量示值回零，第一次采集数据；启动加气机加注，加注时间不低于3分钟；停止加注，第二次采集数据。静态法采集数据需多次重复上述过程，最终得到至少三组数据。使用动态法也至少应采集三组数据。使用动态法采集一组数据的步骤为：启动加气机加注，至少1分钟后第一次采集数据，再至少间隔1分钟后第二次采集数据，停止加注。上述方法每次加注只能采集一组数据，采集多组数据需进行多次加注。使用动态法也可以在一次加注过程中采集多组数据，其中一次加注采集三组数据的步骤是：启动加气机加注，至少1分钟后第一次采集数据，再至少间隔1分钟后第二次采集数据，再至少间隔1分钟后第三次采集数据，再至少间隔1分钟后第四次采集数据，停止加注；第一次采集的数据和第二次采集的数据构成第一组数据，第二次采集的数据和第三次采集的数据构成第二组数据，第三次采集的数据和第四次采集的数据构成第三组数据。动态法一般使用图像采集方式，即对某时刻加气机屏幕显示的累积流量示值和检定装置的累积流量示值同时进行拍照来进行采集。

前述加注和采集数据，只采集了加气机在某一检定流量区的数据，此时应记录下已采集的数据所属的检定流量区。检定流量区的具体标准见表1：

表1检定流量点、加注流量及最大允许误差

按照检定要求，还应通过调整加气机前端的潜液泵等设备来改变加气机的单位时间加注流量，使之从检定高流量区到检定低流量区，或从检定低流量区到检定高流量区，然后再次加注和采集数据。

再次加注和采集数据的步骤和方式，与改变检定流量区之前的加注和采集数据的步骤和方式一致。

在检定高流量区和低流量区都完成数据采集之后，即可判定加气机是否合格及准确度等级，包括：

首先根据采集得到的每一组数据计算加气机流量示值相对误差E_j：

$E_j=\frac{[{\left(m_{j2}\right)}_j-{\left(m_{j1}\right)}_j]-[{\left(m_{b2}\right)}_j-{\left(m_{b1}\right)}_j]}{[{\left(m_{b2}\right)}_j-{\left(m_{b1}\right)}_j]}\×100\%---\left(1\right)$

其中，E_j——根据第j组数据得到的加气机示值相对误差；

(m_j1)_j——第j组数据中第一次采集的加气机流量示值；

(m_j2)_j——第j组数据中第二次采集的加气机流量示值；

(m_b1)_j——第j组数据中第一次采集的检定装置流量示值；

(m_b2)_j——第j组数据中第二次采集的检定装置流量示值；

如果数据是按静态法采集的，由于静态法采集时，每一次加注前都对加气机和检定装置的流量示值回零，那么式（1）中，(m_j1)_j和(m_b1)_j都等于零，则式（1）简化为

$E_j=\frac{{\left(m_{j2}\right)}_j-{\left(m_{b2}\right)}_j}{{\left(m_{b2}\right)}_j}\×100\%---\left(2\right)$

其中，E_j——根据第j组数据得到的加气机示值相对误差；

(m_j2)_j——第j组数据中第二次采集的加气机流量示值；

(m_b2)_j——第j组数据中第二次采集的检定装置流量示值；

其次确定加气机在不同检定流量区的流量示值误差：取检定高流量区中加气机流量示值相对误差E_j的绝对值的最大值作为检定高流量区的流量示值误差E_高，取检定低流量区中加气机流量示值相对误差E_j的绝对值的最大值作为检定低流量区的流量示值误差E_低；

第三确定加气机重复性：取检定高流量区中加气机流量示值相对误差E_j的最大值为E_高max，最小值为E_高min，则检定高流量区的重复性

取检定低流量区中加气机流量示值相对误差E_j的最大值为E_低max，最小值为E_低min，则检定低流量区的重复性

其中d_n为极差系数，n为各检定流量区内采集的数据组数，当n=3时，d_n=1.69；比较(E_r)_高和(E_r)_低，取最大值作为加气机的重复性E_r；

最后确定加气机是否合格以及加气机准确度等级：当|E_高|≤1.0%且|E_低|≤1.0%且E_r≤0.5%，判定加气机合格且加气机准确度等级为1.0级；当|E_高|＞1.5%且|E_低|＞1.5%且E_r＞0.75%时，判定加气机不合格；否则，判定加气机合格且加气机准确度等级为1.5级。

上述检定方法中，不使用外部储气容器，特别适用于LNG新站没有LNG汽车加气的情况下开展计量检定，充分考虑了现场检定的可行性。

通常情况下，检定工作中使用外置储气容器来储存加注的液化天然气。这种情况下，仍需进行循环流程。循环流程之后，再将管路按如图3所示连接。图3中1是LNG储罐，2是加气机，3是加气机的液相流量计，4是加气机的气相流量计，5是加气机的加气枪，8是检定装置，9是检定装置的液相流量计，10是检定装置的气相流量计，11是检定装置的加气口，13是检定装置的加气枪，15是储气容器，16是储气容器的加气口。循环流程后连接管路的步骤是：从加气机的循环口取下检定装置的加气枪，将检定装置的加气枪连接到储气容器的加气口。之后的检定工作内容与前述方法一致，此处不再重复。

当检定工作中使用外置储气容器来储存加注的液化天然气，而储气容器压力较高时，应连接回气管路。这种情况下，仍需进行循环流程。循环流程之后，再将管路按如图4所示连接。图4中1是LNG储罐，2是加气机，3是加气机的液相流量计，4是加气机的气相流量计，5是加气机的加气枪，6是加气机的回气枪，8是检定装置，9是检定装置的液相流量计，10是检定装置的气相流量计，11是检定装置的加气口，12是检定装置的回气口，13是检定装置的加气枪，14是检定装置的回气枪，15是储气容器，16是储气容器的加气口，17是储气容器的回气口。循环流程后连接管路的步骤是：从加气机的循环口取下检定装置的加气枪，将检定装置的加气枪连接到储气容器的加气口，检定装置的回气枪连接到储气容器的回气口，加气机的回气枪连接到检定装置的回气口。之后的检定工作内容与前述方法一致，也不再重复。

检定的其他要求还有：

1.检定装置

加气机的检定采用标准表法液化天然气（LNG）加气机检定装置。检定装置的扩展不确定度（包含因子k=2）应不大于被检加气机最大允许误差绝对值的1/3。检定装置及配套设备均应配备有效的证书。检定装置的流量范围应与被检加气机的流量范围相适应。

2.检定条件

2.1检定介质

检定介质为LNG，并充满管道及流量计，气质应按GB/T19204的规定。检定完毕后的气体泄放应按GB/T20368和NB/T1001的规定进行。

2.2检定环境

1）环境温度：（-25～55）℃。

2）相对湿度：（35～95）%。

3）大气压力：（86～106）kPa。

4）电源电压：标称电压

频率：（50±1）Hz。

3.计量性能要求

3.1最大允许误差

表2为加气机准确度等级及对应的最大允许误差。

表2加气机准确度等级及对应的最大允许误差

准确度等级	1.0	1.5
			最大允许误差	±1.0%	±1.5%

3.2重复性

加气机重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的1/2。

3.3付费金额误差

加气机显示的付费金额与计算的付费金额（单价和示值的乘积）之差的绝对值，不应超过加气机的最小付费金额。

4.过程控制

4.1检定装置应可靠接地，通电预热时间不少于30min。

4.2在每个检定流量区的检定过程中，环境温度变化应不超过5℃，相对湿度变化应不超过10%。

4.3采用检定装置时，加气机对储气容器单次连续加气的加注时间不应少于3分钟。

5.安全防护

5.1检定时应使用防冲击面罩或安全护目镜以保护面部，佩戴具有低温防护功能的皮手套或胶手套。

5.2连接管路之前，应用压缩空气或氮气吹扫管路连接件，包括加气枪、加气口、回气枪、回气口和循环口等易结霜部件。

5.3所有设备必须符合GB3836中安全防爆要求。

Claims (7)

1.一种液化天然气加气机的计量检定方法，使用检定装置对加气机进行计量检定，所述检定装置包括加气口和加气枪，其特征在于，包括以下步骤：

进行循环流程的步骤：使用压缩空气或氮气吹扫待连接的管路连接件；将加气机的加气枪连接到检定装置的加气口，检定装置的加气枪连接到加气机的循环口；启动加气机，进行液化天然气循环，循环过程中使用检定装置测试液化天然气流体状态；当流体温度小于-110℃、密度大于360kg/m³和增益值小于10时，停止循环；

加注和采集数据的步骤:使用静态法或动态法进行液化天然气加注和采集数据，至少采集三组数据，每组数据由先后两次采集得到，每次采集同时记录加气机流量示值和检定装置的流量示值；

记录和设置检定流量区的步骤：记录加气机当前的单位时间加注流量，如单位时间加注流量大于或等于10kg/min且小于20kg/min则为检定低流量区；如单位时间加注流量大于或等于20kg/min且小于100kg/min则为检定高流量区；调整加气机的单位时间加注流量，使之从检定高流量区到检定低流量区，或从检定低流量区到检定高流量区；

再次进行前述加注和采集数据的步骤的步骤；

判定加气机是否合格及准确度等级的步骤：根据采集的数据计算加气机示值误差和重复性，判定加气机是否合格，以及合格的加气机的准确度等级。

2.如权利要求1所述的计量检定方法，其特征在于，使用储气容器存储加气机加注的液化天然气；还包括连接检定管路的步骤：从加气机的循环口取下检定装置的加气枪，使用压缩空气或氮气吹扫待连接的管路连接件，将检定装置的加气枪连接到储气容器的加气口；所述连接检定管路的步骤位于所述进行循环流程的步骤之后以及所述加注和采集数据的步骤之前。

3.如权利要求1所述的计量检定方法，其特征在于，使用储气容器存储加气机加注的液化天然气，检定装置还包括回气口和回气枪；还包括连接检定管路的步骤：从加气机的循环口取下检定装置的加气枪，使用压缩空气或氮气吹扫待连接的管路连接件，将检定装置的加气枪连接到储气容器的加气口，检定装置的回气枪连接到储气容器的回气口，加气机的回气枪连接到检定装置的回气口；所述连接检定管路的步骤位于所述进行循环流程的步骤之后以及所述加注和采集数据的步骤之前。

4.如权利要求1所述的计量检定方法，其特征在于，所述加注和采集数据的步骤中，使用静态法进行加注和采集一组数据的步骤是：加气机的示值和检定装置的流量示值回零，第一次采集数据；启动加气机加注，加注时间不低于3分钟；停止加注，第二次采集数据。

5.如权利要求1所述的计量检定方法，其特征在于，所述加注和采集数据的步骤中，使用动态法进行加注和采集一组数据的步骤是：启动加气机加注，至少1分钟后第一次采集数据，再至少间隔1分钟后第二次采集数据，停止加注。

6.如权利要求1所述的计量检定方法，其特征在于，所述加注和数据采集的步骤中，使用动态法进行加注和采集三组数据的步骤是：启动加气机加注，至少1分钟后第一次采集数据，再至少间隔1分钟后第二次采集数据，再至少间隔1分钟后第三次采集数据，再至少间隔1分钟后第四次采集数据，停止加注；第一次采集的数据和第二次采集的数据构成第一组数据，第二次采集的数据和第三次采集的数据构成第二组数据，第三次采集的数据和第四次采集的数据构成第三组数据。

7.如权利要求1至6所述的任意一种计量检定方法，其特征在于，所述判定加气机是否合格及准确度等级的步骤包括：

根据采集得到的每一组数据计算加气机流量示值相对误差E_j的步骤：

$E_j=\frac{[{\left(m_{j2}\right)}_j-{\left(m_{j1}\right)}_j]-[{\left(m_{b2}\right)}_j-{\left(m_{b1}\right)}_j]}{[{\left(m_{b2}\right)}_j-{\left(m_{b1}\right)}_j]}\×100\%$ ，其中，

E_j——根据第j组数据得到的加气机示值相对误差；

(m_j1)_j——第j组数据中第一次采集的加气机流量示值；

(m_j2)_j——第j组数据中第二次采集的加气机流量示值；

(m_b1)_j——第j组数据中第一次采集的检定装置流量示值；

(m_b2)_j——第j组数据中第二次采集的检定装置流量示值；

确定加气机在不同检定流量区的流量示值误差的步骤：取检定高流量区中加气机流量示值相对误差E_j的绝对值的最大值作为检定高流量区的流量示值误差E_高，取检定低流量区中加气机流量示值相对误差E_j的绝对值的最大值作为检定低流量区的流量示值误差E_低；

确定加气机重复性的步骤：取检定高流量区中加气机流量示值相对误差E_j的最大值为E_高max，最小值为E_高min，则检定高流量区的重复性

取检定低流量区中加气机流量示值相对误差E_j的最大值为E_低max，最小值为E_低min，则检定低流量区的重复性

其中d_n为极差系数，n为各检定流量区内采集的数据组数，当n=3时，d_n=1.69；比较(E_r)_高和(E_r)_低，取最大值作为加气机的重复性E_r；

确定加气机是否合格以及加气机准确度等级的步骤：当|E_高|≤1.0%且|E_低|≤1.0%且E_r≤0.5%，判定加气机合格且加气机准确度等级为1.0级；当|E_高|＞1.5%且|E_低|＞1.5%且Er＞0.75%时，判定加气机不合格；否则，判定加气机合格且加气机准确度等级为1.5级。

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