廖华CNG加气机LNG加气机培训资料

第一部分CNG加气机培训资料廖华2016年11月加气机背景资料《中华人民共和国计量法》《中华人民共和国行政许可法》《中华人民共和国依法管理的计量器具目录（型式批准部分）》2005年第145号（共75类计量器具）16.加气机：液化石油气加气机、压缩天然气加气机即：LPG/CNG加气机执行标准GB50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》JJG996-2012（2013.6.3实施）《压缩天然气加气机计量检定规程》2014.6.3起全部采用质量显示GB/T19237-2003《汽车用压缩天然气加气机》《压缩天然气加气机》新版未颁布目录1.加气机的主要功能2.加气机分类3.加气机结构原理4.主要技术参数5.加气机的计量6.加气机的安全措施7.加气机主要部件结构1.加气机的主要功能计量功能：主要是进行准确可靠的计量。控制功能：实现顺序取气，保证取气比例控制加气的目标压力，保证加气效率和安全性2.加气机分类按加气枪数量可分为：单枪、双枪、四枪加气机按流量可分为：标准流量、大流量加气机按进气管线可分为：单线、双线、三线加气机按用途可分为：加气机、加气柱、卸气柱3.加气机结构原理外观图MPS****PG****SMSHSLVENTBUSMPG****PS****SSSBUS工艺流程图工作原理高、中、低压储气装置中的压缩天然气经三路管线输送到加气机，经过滤器过滤后由电脑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流经质量流量计进行计量，经计量后的气体通过应急球阀、拉断阀、软管、枪阀、加气枪充装入燃气汽车储气瓶中，在压力达到设定值质量流量计的计量信号传送到电脑控制器经运算处理后显示、储存。如上图所示：构造加气机主要由以下零部件组成：入口球阀、过滤器、电磁阀、单向阀、质量流量计、应急球阀、压力传感器、压力表、安全阀、拉断阀、软管、枪阀、加气枪、电脑控制器（电子计控器）等组成。加气机内部结构各部件的主要作用：电脑控制器（电子计控器）：是加气机的数据处理中心，将质量流量计传入的信息经过转换、处理、计算得出各种加气数据，如加气体积（质量）、金额等；通过电脑控制器也可设置单价、密度、压力等控制参数；还可以保存各次加气数据、并提供累计、查询、远程通讯接口等数据管理功能。CNG加气机电控系统由主板、键盘显示板、液晶显示板、天线板等组成。主板包括CPU基本电路、数据存储电路、时钟电路、键盘显示板接口、液晶显示板接口、IC卡处理电路、IC卡天线接口、打印机接口、通信接口、压力检测电路、计量信号输入接口、数字信号输入接口、电磁阀控制接口、空接点输出接口等。质量流量计：是加气机的计量核心机构，质量流量计的传感器检测流经加气机的气体的质量、密度等参数，并经过其自带的变送器转换成电流信号或脉冲信号输出，或由核心处理模块输出Modbus信号。质量流量计是以科氏力为原理，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量流量成比例关系，据此计算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此计算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。入口球阀：在加气机需要维护或检修时可以方便地切断加气机的气源，不影响加气站其它加气机的正常使用。过滤器：过滤天然气中的杂质，保持流入加气机和车瓶中天然气的清洁，可以有效保护加气机内各种阀门的密封件，提高阀门的可靠性并延长其使用寿命。电磁阀：是用来控制流体的通断的自动化基础元件，属于执行器，是实现加气过程三压力自动顺序切换的执行机构，在电磁阀接到电脑控制器的指令后，可以接通或断开每段气源，实现自动控制。电磁阀在通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在主阀芯周围形成上低下高的压差，流体压力推动主阀芯克服主阀弹簧的压力向上移动，阀门打开；断电时，副阀弹簧推动密封头把先导孔关闭，入口压力通过密封环与螺塞间的间隙迅速在主阀芯周围形成上下压差相等的状态，主阀芯在主阀弹簧推力的作用下向下移动，关闭阀门。单向阀：确保在加气过程中气体只朝一个方向流动，防止三条进气管线串气，有部分加气机的单向阀与控制阀集成在一体。压力传感器：在加气过程中检测加气机出口压力，并将压力参数传递给电脑控制器，以实现压力控制，保证加气安全。压力表：一般设在加气机侧面出口附近，全过程显示加气的实时压力，可以让用户直观地观察到当前压力值。安全阀：加气机的安全附属装置之一，当加气机管路压力超过最大工作压力的1.05倍(26.25MPa)时，安全阀开启卸压，确保管路安全。利用压缩弹簧的力来平衡作用在阀瓣上，螺旋圈形弹簧的压缩量可以通过转动它上面的调整螺母来调节，利用这种结构就可以根据需要校正安全阀的开启(整定)压力。应急球阀：一般设在加气机靠近出口、操作者便于操控处，当出现软管破损、三通枪阀失效等紧急情况时，可以用它迅速地断开加气机与汽车气瓶的连接。拉断阀：加气机的安全保护装置之一，在加气枪未与汽车脱开以前，如果汽车意外开动，拉断阀会被动脱开，同时脱开的两端带有单向阀，气体不会泄漏；由于拉断力控制在400N～600N（加气柱为600N～900N）之间，拉断阀的脱开不会影响加气机的整体安全。安装在加气机出口，一旦被拉分成两节后，在节的端头具有自动密封功能。拉断阀是加气机上的安全装置。在额定拉脱力作用下可以断开成两段，并保证拉开的两段自动密封，同时可以重新连接，保证加气机继续正常使用。拉断阀被拉断后在重装前必须检查出气嘴有无被拉伤痕迹，如果有拉伤痕迹必须更换新拉断阀，没有被拉伤则可以更换出气嘴上的所有密封件后重装拉断阀。高压软管：连接加气机与汽车的加气管道，可以在汽车停靠的位置不同时，拖动软管也能保证与加气机与汽车的连接。CNG加气机用高压软管一般为聚酯纤维管，耐候性较好，最大工作压力一般为5000PSI（34.5MPa）。枪阀：控制加气与放空的操作，在加气完成后，转动三通枪阀的手柄，可以排出三通枪阀与汽车间短管中的高压气体，实现枪头可以从汽车中取下的操作。加气枪：用于连接汽车车瓶加气口，根据加气口的型号，加气枪有多种，最常见的是NGV1（符合国家关于加气口的标准）和Φ12规格的加气枪。4.主要技术参数1)计量准确度：不低于1.0级2)流量范围：30m3/min（1～20kg/min）40m3/min（2～30kg/min）80m3/min（3～60kg/min）90m3/min（3～77kg/min）3)计量单位：加气量m3或kg4)适用压力范围：系统设计压力27.5MPa最大工作压力25MPa额定工作压力20MPa5)环境温度：-25℃～55℃（-40℃～55℃）6)环境湿度：30%～90%7)电源适应能力：220VAC+10%-15%，50Hz±1Hz8)功率：小于200W关于加气机的计量及检测技术，我们着重在以下几方面进行深入探讨：加气机质量测量技术应用正确设置气体密度环境温度对充装量的影响防作弊措施加气机现场检定5.加气机的计量由质量流量计的测量原理可知：1）加气机的计量由于是变流量的计量，所以是流量计量的特例，低流量特性是加气机处理的关键。2）刚度Ks对测量产生直接的影响有必要修正3）测量管的振动是获取计量数据的直接手段，外界的振动对质量流量计的正常工作产生影响，当外部的振动频率接近测量管的振荡频率时，对流量计的影响会相对较大，所以振动信号隔离非常必要。★加气机质量测量技术应用流量曲线图4)质量流量计正确计量的关键在于具有正确的零点值，所以，在初次使用时，一般应在充满工作介质的条件下设置零点。同时，流量计长期工作后，可能造成流量计零点漂移，从而导致计量准确度下降，此时，也需要进行流量计零点调整。采用不带变送器连接方式的流量计，可以由加气机电脑头通过MODBUS相关命令，直接进行零点调整。采用带变送器连接方式的流量计，只能通过流量计厂商提供的专用软件，通过另外的通讯连接，来实现零点调整功能。在国内加气机一般采用体积方式（标方）作为计量单位，由于质量流量计测量的是质量值，单位是kg，必须通过与密度进行运算，才能转换为体积。所以密度的设置对计量准确度的影响至关重要，应以当地技术监督部门提供的密度设置方法来设置气机的密度。国内有两种设置方法：固定值法和实际测定法如重庆采用固定值法即密度均设置为0.6804kg/m3(绝对密度)。实际测定法是依据提供气源的气质报告及组分分析得出的气体密度值。★正确设置气体密度在加气站用户经常会遇到这样的问题：同样的车瓶、同样从空瓶充装至20MPa，在夏天和冬天加气机显示的充装量会有明显的区别，冬天的充装量多于夏天。这主要是由于环境温度的变化所引起的，根据气态方程式：ＰＶ＝ｎＲＴｚ转换为ｎＲｚ＝ＰＶ/ＴP-压力V-气瓶几何容积n-气体的摩尔数R-气体的常量T-气体温度z-压缩系数（ｎＲｚ可理解为充装量）所以温度越高，充装量越小；温度越低，充装量越大。★环境温度对充装量的影响防作弊主要是两个方面：一是漏气检测报警二是防止修改密度及计量系数。要防止加气机计量的作弊行为，必须要管理好密度和计量系数两个主要参数。目前一般性的做法及国内大多数地区的计量监督部门的要求是：加气机键盘不能直接提供修改这两个参数的方法，必须采用专用手操器进行修改，同时对加气机主板上手操器接口进行铅封。手操器由计量监督管理部门保存，加气站不能持有。加气机主板及质量流量计等可能调整或影响计量准确度的零部件必须铅封，防止人为改动。★防作弊措施加气机现场检定应按JJG996-2012计量检定规程要求进行，如下图所示连接：★加气机现场检定加气机检定标准装置加气车辆加气机现场检定项目见下表序号检定项目指标备注1流量计检查铅封完整2电子计控器检查铅封完整3辅助装置检查符合标准要求4限压传感器试验加气车辆压力达到(19～20MPa)时，加气机应能自动停止加气5密封性试验将加气机管道压力升高至不低于21MPa，关闭加气机所有进、出口阀门，保压5min，压力指示下降不超过0.2MPa6示值误差最大允许误差不超过±1.0%按流量区检定，见下页7重复性不超过0.5%流量区域表例如：一个80L的钢瓶，从空瓶充装至20MPa，约充装18m3天然气，此区域为R1；从10MPa开始加气到充装20MPa，充装量约为9m3，此区域为R2。相对来说，R1区域的平均流速要高于R2，可以理解为R1为大流量，R2为小流量。序号流量区域允许控制范围备注1R1从开始充装至预充到额定值即（0～20）MPa高流速区间2R2从10MPa到额定值即（10～20）MPa低流速区间计算公式示值相对误差计算公式：Em=[(mj-mc)/mc]×100%测量重复性计算公式：En=(Emax-Emin)/dn参数说明：Em—加气机的质量相对误差，%mj—加气机质量示值，kgmc—流量标准装置的实际测量质量，kgEn—规定条件下本组的测量重复性，%Emax—规定条件下的测量示值相对误差最大值，%Emin—规定条件下的测量示值相对误差最小值，%dn—极差系数（当测量次数n=3时，dn=1.69）JQJ-70A型CNG加气机计量检测装置一、装置展示正面左侧面装置上表面配有显示板和按键板，方便查询和操作。装置前面配有0.4级高精度压力表。装置左侧面是进气口，配有φ12插销式枪座。一、装置展示（续）后面右侧面装置后面配有充电接口、USB通讯接口等。装置右侧面是出气口，配有3/8NPT快速接头，方便连接6m长高压软管（高压软管另一侧与气瓶连接）。一、装置展示（续）内部防爆盒内配有锂电池和电源板，锂电池充电后可为装置提供电源。充电接口外接220V电源，可为锂电池充电。电量显示板可显示锂电池剩余电量。电源开关控制锂电池给装置供电通断。USB通讯接口可将检测数据上传到电脑。二、主要技术指标装置准确度等级0.