论压缩天然气加气机检定的规范性与适用性

本文拟从检定方法的规范性与适用性入手, 对加气机计量溯源方法进行探究。

JJG996-2012《压缩天然气加气机检定规程》在“7.1.2检定介质”条款明确要求:检定完毕后的气体泄放, 应按GB50156的规定进行。查阅GB50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》可知:“一次泄放量大于2m (基准状态) , 泄放次数平均每小时2次~3次以上的操作排放, 应设置专用回收罐”。以检定小流量加气机时, 最小储气容量不小于90L计, 换算成基准状态气体约18m。这就要求检定过程中, 气体泄放必须满足“JJG996-2012之7.1.2”、“GB50156-2012之8.3.7”的相关要求, 通过专用设备做回收处理。但是, 依据住建部第1435号公告《关于发布国家标准〈汽车加油加气站设计与施工规范〉的公告》, “GB50156-2012之8.3.7”为非强制性条款, 因此, 很少有加气站设置专用气体回收设施, 造成加气机现场检定时, 气体无法按要求泄放回收。

JJG996-2012之“6.3密封性”条款要求:加气机在 (21~25) MPa压力下, 加气机及附属装置各部件连接处, 不允许有泄漏现象发生。保持压力5min后, 压力降不超过0.2MPa。

目前, 加气站气源大致可分为管道气源和储气瓶或储气井两大类。管道气源压力受上游远程气源的压力控制, 压力值基于安全考虑, 通常设定为 (19~20) MPa, 达不到密封性试验 (21~25) MPa压力值的要求。储气瓶或储气井气源虽然配有压缩机增压或液压设备等增压装置, 可以方便调节气源压力值, 但对于具有限压保护功能的加气机, 当储气容器内压力达到 (19~20) MPa时, 电磁阀动作, 加气机会自动停止加气, 同样无法实现密封性试验 (21~25) MPa的压力值。

1. 对于加气机检定过程中气体泄放问题, 如果强制要求加气站设置回收装置, 一则违反了住建部第1435号公告;二则增加了加气站的额外投入。如果检定过程中, 把压缩天然气直接排入大气, 以检定小流量加气机为例, R (1) 、R (2) 2个流量区各进行3次检定, 每次90L压缩气体, 检定一台加气机, 直接排放压缩天然气约100m (基准状态) , 检定大流量加气机压缩天然气排放量达到700m (基准状态) 以上, 不仅增加了安全风险, 而且造成了巨大的能源浪费。

针对检定过程的客观状况, 可以考虑在满足安全和加气机最小被测量要求的前提下, 借助车用气瓶替代配套储气容器的方法来解决气体泄放问题。很显然, 加气站加气车辆源源不断, 车用气瓶随充随走, 省去了气体泄放回收环节, 避免了能源浪费。规程设定检定起始压力值、进行分区检定的目的是为了尽可能地还原加气机测量过程, 作为一种替代方案, 在无法实现起始压力值分别为0~1MPa、 (9~11) MPa进行分区检定的情况下, 通过增加测量样本的数量可以有效提高测量结果的代表性与客观性。

对压缩天然气加气机进行不分区测量, 测量程序如下:

(1) 连接好加气机和标准装置 (应可靠接地) 及车用气瓶, 通电预热。

(2) 关闭车用气瓶阀门, 开启加气机对标准装置进行充气, 对具有限压保护功能的加气机, 至加气机开启限压保护自动停止后, 观察精密压力计示值是否位于 (19~20) MPa之间, 判定限压保护功能是否合格。对不具有限压保护功能的加气机, 观察精密压力计示值位于 (19~20) MPa之间时, 停止加气。应用加气机回零功能, 使加气机回零。

(3) 打开气瓶阀门, 开启加气机对车用气瓶进行充气, 当车用气瓶压力达到 (19~20) MPa之间时, 停止加气。

(4) 记录标准装置示值 (MS) i和加气机显示值 (MJ) i, 且加气量应满足加气机最小被测量要求, 通常 (MS) i≥2kg, 否则剔除本次测量数据。按式 (1) 计算单次测量示值误差Ei:

式中: (MS) i———第i次测量时标准装置的示值, kg; (MJ) i———第i次测量时加气机的示值, kg;Ei———第i次测量的示值误差, %。

(5) 取10次示值误差的平均值作为该加气机的示值误差E:

式中:E———加气机的示值误差, %;Ei———第i次测量的示值误差, %;n———测量次数, n=10。

(6) 按式 (3) 计算该加气机的测量重复性Er

式中:Er———加气机的测量重复性, %;Ei———第i次测量的示值误差, %;E———加气机的示值误差, %;n———测量次数, n=10。

2. 关于加气机密封性试验, 要实现 (21~25) MPa的压力值, 检定作业时, 一是必须要求远程气源增加管道内气体压力, 满足试验要求;二是必须修改加气机本机限压保护参数, 或直接断开压力传感器。显然, 这样的做法既不符合规程本身的操作要求, 又不安全、合理。所以, 建议在检定过程中, 充气停止后, 在 (19~20) MPa的压力点, 耐压5min, 观测精密压力表压力降, 按照规程规定的操作步骤进行密封性试验。

对比规程要求与适用性解决办法, 密封性试验的测量压力虽然比规程规定小了约5MPa, 却是加气机工况下实际最大工作压力, 真实体现了加气机工作过程中的密封性能, 且不需要远程调压和修改本机限压设置, 具有较高的真实性与可操作性。

在无法完全按照国家规程执行压缩天然气加气机计量检定的情况下, 笔者认为, 计量技术部门可以参照JJG996-2012制定本单位切实可行的校准方法, 以多次 (通常为10次) 不分区测量示值误差的平均值作为测量结果, 以示指误差的标准偏差作为测量结果的重复性。依据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》, 综合分析测量结果的重复性、标准装置的不确定度、压力波动、环境条件等影响量, 合理评定被测量的扩展不确定度, 规范表示加气机示值误差的不确定度大小, 力求客观公正地表述加气机的计量性能, 对加气机出具校准证书, 完成加气机量值有效溯源。