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CNG加气机将定装置|www.bjzcyq.com|CNG加气机计量检定方法探讨


一、加气机计量检定方法介绍
由于CNG加气机技术在我国发展较晚,我国目前尚没有加气机的国家计量检定规程,使用较为普遍的是JJG(川)80-2000《压缩天然气加气机》,还有各加气机生产厂家的企业标准及检验方法。
针对使用质量流量计的CNG加气机,常用的计量检定方法有质量法和标准表法两种: CNG加气机将定装置|www.bjzcyq.com
1.质量法(如图1所示)
图1压缩天然气加气机工作原理图</CTSM>
此方法为静态法检定,就是测量同时通过加气机的气体质量(或体积量)和标准容器的气体质量,进行直接比对,以得到加气机计量准确度的结果。
可以分为体积量测量和质量测量两种。
(1)体积量测量
加气机设置为体积量状态,被检仪表显示气体体积值,使用分度值为10g,量程为(0~60)kg的电子天平进行标准质量的测量。测量点设为3kg和5kg两个称量点,每个称量点各检验3次。
首先准确测量空标准容器的质量M1i,然后加气机计数器清零,将加气枪接入标准容器,开启加气机加气,当容器压力达到20MPa时,关闭并取下加气枪,再次测量标准容器的质量M2i,同时,读取加气机显示气体体积量Vji,则通过加气机的气体质量为:
Mi=M2i-M1i(1)
读取加气机中所采用的天然气相对密度Gr(该密度为天然气在标准状态下的真实密度,采用SY/T6143-1996《天然气流量的标准孔板计量方法》,由气体组分分析数据计算得到),则Mi对应的体积值为:
加气机的示值误差为:
重复性为:
式中:
δn——极差系数,见表1。
其中:
Mi——第i次通过加气机的气体质量(kg);
M2i——第i次加气后标准容器的质量(kg);
M1i——第i次加气前标准容器的质量(kg);
Vi——Mi对应的气体体积量(m3);
Vji——加气机第i次检定指示体积量(m3);
Ei——加气机第i次检定示值误差(%);
Emax——加气机示值误差最大值(%);
Emin——加气机示值误差最小值(%);
δ——重复性(%)。
对高压气瓶的体积检定采用称量法(标准天平)最直观易行,且能保证高压容器体积量值准确。
(2)质量测量
加气机设置为质量状态,被检仪表显示气体质量,使用分度值为10g,量程为(0~60)kg的电子天平进行标准质量的测量。测量点设为3kg和5kg两个称量点,每个称量点各检验3次。
首先准确测量空标准容器的质量M,然后加气机计数器清零,将加气枪接入标准容器,开启加气机加气,当容器质量达到规定称量点时,关闭并取下加气枪,再次测量标准容器的质量M2i,同时,读取加气机显示气体质量Mji,则通过加气机的气体质量为:
Mi=M2i-M1i(5)
加气机的示值误差为:
重复性为:
符号意义同上。
2.标准表法(如图2所示)
图2压缩天然气加气机结构示意图</CTSM>
此方法为静态法检定(也可以使用动态法,但需要对加气枪计数器进行信号取样,进行同步计量),就是测量同时通过加气机的气体体积量和标准表的气体体积量,进行直接比对,以得到加气机计量准确度的结果。标准表最好采用与加气机中所用流量计的同种类型仪表(如质量流量计)。测量点设为5m3和15m3两个测量点,每个测量点各检验3次。
首先连接标准表、加气枪、气瓶,然后加气机计数器清零,开启加气机加气,当加气机显示达到指定体积值时,关闭加气枪,读取加气机气体体积量Vji,读取标准表体积量Vi,加气机的示值误差为:
重复性为:
符号意义同上。
二、影响计量检定的因素
使用中的加气机,计量检定工作一般在现场进行,使用在线计量检定标准装置或校表车,由于加气机检定是在现场进行,会受到环境条件的影响,同时还受其他因素影响,如:
1.质量法中的电子天平准确度以及天平受到的环境影响。
2.标准表法中标准表的准确度本身的影响以及不同种类标准表对测量组成的影响等。
3.质量法中天然气组分分析的准确度及其影响。
前面提到在质量法检定时,要使用天然气的真实相对密度G,它与天然气的组分有关,根据SY/T6143-1996《天然气流量的标准孔板计量方法》和GB/T11062-1998《天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》规定,天然气的真实相对密度定义为相同状态下天然气密度与干空气密度之比,计算方法如下:
(1)理想气体的相对密度δ0为:
式中:
δ0——理想气体的相对密度;
Mj——组分j的摩尔质量;
Mair——标准组成的干空气的摩尔质量(28.9626g/mol)。
(2)真实气体的相对密度:与气体的压缩系数有关,根据GB/T17747.1~3-1999《天然气压缩因子的计算》进行压缩系数计算,可以得到:
式中:
Gr(t,p)——温度t,压力p状态下天然气的真实相对密度;
Zmix(t,p)——天然气压缩因子;
Zair(t,p)——标准组成干空气压缩因子(已知常数):Zair(273.15K,101.325kPa)=0.99941;
Zair(288.15K,101.325kPa)=0.99958;
Zair(293.15K,101.325kPa)=0.99963。
式中:
——天然气j组分的求和因子(可查GB/T11062-1998附表得到);
Xj——天然气j组分的摩尔数,(组分分析得到);
XH——天然气中氢气含量摩尔数(组分分析得到)。
组分测量结果的误差不超过0.5%。
图3质量法检定示意图</CTSM>
图4标准表法检定示意图</CTSM>
4.质量法中管路长度,标准容器脱钩装置,管路压降及密封性的影响。
5.静态法本身具有的测量误差,如测量全过程的流速不均匀性,测量的时间不同步性,都会造成测量误差。
6.质量法中天然气高压状态时压缩系数的影响。
通常情况下,气体的体积符合气体状态方程,但在一定温度压力下,气体体积并不完全符合气体状态方程,存在一定偏差,这说明气体具有可压缩性特征。GB/T17747.1~3-1999等效采用国际标准ISO12213.1~3-1997《天然气压缩因子的计算》,对天然气的压缩因子进行科学研究,在规定温度压力下,任意质量天然气的体积与该气体在相当条件下按理想气体定律计算的气体体积之比,称为天然气的压缩因子,即表征气体状态方程在一定温度压力下的偏差,所以在对天然气进行计量检测时,必须注意天然气的压缩性影响。
按照标准规定,可以使用气体摩尔组成进行计算,也即使用扩展的维利方程进行计算,也可以用物性值进行计算,在温度为(263~350)K,压力为(0~12)MPa时,计算结果的误差为0.1%。在常温下,更高的压力时,计算结果的误差为(0.1~0.2)%,最大不超过0.5%,具体数值参考本标准附录。
三、结论
加气机的计量检定是一项关系到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》的要求,此类计量器具必须实施强制检定。在检定过程中要注意考虑各种影响因素,要重点关注气体组分的影响,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,排除气体压缩因子的影响,并强化日常组分分析工作,力求天然气加气机计量的准确可靠。

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