专利名称：液化天然气加气机计量检定标准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液化天然气(LNG)加气机进行计量检定的装置，特别是主要由电 控系统、LNG质量流量计、低温管路系统三部分组成的一种全新的液化天然气(LNG)加气机 计量检定标准装置。
背景技术：
计量标准装置一般可采用称量法、容积法和标准表法。其中，静态称量法直接读 取质量，误差主要来自电子天平和换向器，精度等级较高，但现场检定中易受客观条件的限 制，操作较为麻烦。标准表法计量标准装置是利用标准流量计作为主标准的装置，利用流体 力学连续性原理，将标准流量计和被检流量计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流量计和被检流量计，由标准流量计和相关参数测量仪表给出标准 流量值，与被检流量计输出的流量值比较，确定被检流量计的技术指标。与其它方法的流量 计量标准装置相比具有结构简单、操作方便，工作效率高、易实现自动化、运输安装容易、成 本较低和建设周期短的优点，可以给出更宽的流量范围，特别适合于现场对流量仪表及装 置的检定，这一点是采用其他方法的流量标准装置无法相比的。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 气机相应的计量检定标准、检定规程等技术规范还处于空白状态，特别是没有适应LNG加 气站现场使用的针对LNG加气机的计量检定标准装置，制约了该产业的发展壮大和技术进 步。因此LNG加气机产业发展急需进行LNG计量检定标准装置、现场检测方法的建立和完 善，以推动整个LNG加气机产业链的发展与技术进步。目前的LNG加气机，在管路中均存在气液混合多相流的情况。LNG质量流量计在气 液混合比超过一定值时，计量的误差非常大，经常会发生贸易纠纷，不能达到公平贸易结算 的要求。现有的LNG加气机在加液结束时，要用两个LNG质量流量计计量的数值相减，其差 值作为实际加入LNG汽车储液罐的数值，并依此作为结算的依据。这种方式的计量精度容 易受到人为因素的影响，往往造成与用户之间的矛盾，而且现有的LNG加气机设置的成本 较高，还不能达到完全预冷的目的，不能保证给LNG汽车加气时加注的全都是低温液体，因 此必须要研制液化天然气(LNG)加气机的计量检定标准装置对LNG加气机进行现场检定， 评估其计量性能是否符合国家标准的要求。目前国内外还没有现场使用的LNG加气机计量 检定标准装置，LNG加气机也没有相应的国家检定规程，部分LNG加气机生产厂家和用户一 般采用质量法进行整机出厂的检定，但由于质量法中采用的标准器，如电子天平等运输不 便，使用中容易受到LNG加气站现场环境因素的影响，造成检定准确度的大幅下降。同时， 质量法所称量的LNG在检定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，因此质量法不能满足LNG加气机现场检定的要求，迫切 需要采用新的原理和方法研制LNG加气机计量检定标准装置。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种装置计量精度更高、结构简单、操作方便的液化天 然气(LNG)加气机计量检定标准装置。本新型的目的是这样实现的一种液化天然气加气机计量检定标准装置，其特征 是主要由加液管路和回气管路组成；加液管路用作与LNG加气机的加液枪头连接的加液接口、液相质量流量计、第一 止回阀、加液真空金属软管以及用作与车载LNG气瓶的加液接口连接的加液枪头依次连接， 且第一止回阀的出口连接第二止回阀的进口，第二止回阀的出口连接安全阀后接放空管；回气管路用作与车载LNG气瓶的回气接口连接的回气枪头顺次连接回气真空金 属软管、气相质量流量计、第四止回阀以及用作与LNG加气机的回气枪头连接的回气接口。还具有与所述安全阀并联的放空球阀。还具有压力表；压力表安装在第二止回阀的出口与安全阀的进口之间。还具有第三止回阀；第三止回阀进口与第四止回阀出口连接，第三止回阀出口与 第二止回阀出口连接。上述第一止回阀、第二止回阀、第三止回阀以及第四止回阀放置于高真空绝热箱 体内、并设置在机壳体内；安全阀、液相质量流量计以及气相质量流量计均设置在机壳体 内；加液接口、回气接口、加液枪头以及回气枪头均设置在机壳体上。还具有数据采集系统，包括工业数码相机用作对LNG加气机的液相质量流量计和气相质量流量计以及计量 检定标准装置的液相质量流量计的气相质量流量计的动态流量值进行照相，其信号输出端 与笔记本电脑连接；笔记本电脑接收工业数码相机的输出信号，并进行处理，以判断LNG加气机的计 量精度是否合格。液化天然气(LNG)加气机计量检定标准装置采用标准表法，整机由LNG质量流量 计、压力表、低温球阀、低温单向阀、安全阀、真空金属软管、LNG加液枪、LNG回气枪、低温工 艺管道、机壳及电气控制系统、图像采集系统、计量标准器系统组成本新型的主要特点及计量检定方法如下1、LNG加气机计量检定标准装置采用高精度LNG质量流量计作为标准表，LNG加 气机与LNG加气机计量检定标准装置采用快装方式相串接，检定回路由LNG加气站低温储 灌、输送系统、LNG加气机、LNG加气机计量检定标准装置、LNG汽车储气罐组成。在LNG加 气机对LNG汽车加气过程中实现LNG加气机的现场检定。2、检定流程启动低温潜液泵，将LNG加气站低温液体LNG输送至LNG加气机。LNG 加气机首先进行预冷流程，预冷结束后LNG加气机启动加气，同时LNG加气机开始计数，通 过计量的LNG流入LNG加气机计量检定标准装置，最后注入LNG汽车储气罐，LNG加气机计 量检定标准装置的数据采集采用动态法和静态法。3、大循环预冷流程将LNG加气机的加液枪头插到LNG加气机现场检定装置的进 液枪口上，检定装置的加液枪头插到LNG加气机的加液枪口上，按下加气机键盘上的“预 冷”键，LNG加气机和LNG加气机现场检定装置开始大循环预冷流程，期间通过LNG加气机 现场检定装置随时观察LNG加气机现场检定装置液相流量计的温度状态参数，确定其充分预冷后停止大循环预冷流程。4、动态法LNG加气机、LNG检定装置完成大循环预冷流程后，LNG加气机，LNG加 气机检定装置的数据归零，启动LNG加气机进行加气，LNG通过LNG加气机进入LNG加气机 检定装置。这时LNG加气机检定装置不进行计数，观察LNG加气机现场检定装置读取的液 相流量计的状态参数，当液相流量计的驱动增益达到相应数值时，启动LNG加气机检定装 置进行计数。同时采用工业数码相机对LNG加气机显示累积流量数值进行拍照，然后进行 图像自动或人工识别，LNG加气机前后两次照片所显示流量数据差与LNG加气机所记录流 量数据进行比较，得出平均误差和重复性，判定LNG加气机的计量精度是否合格。5、静态法进行一次完整的加气流程。LNG加气机、LNG检定装置完成大循环预冷 流程后，对LNG加气机，LNG加气机检定装置的数据归零，启动LNG加气机进行加气，这时 LNG加气机及LNG检定装置分别开始计数，LNG检定装置的读数启动必须在LNG加气机的读 数启动之前执行，加气过程大约2 3分钟。停止加气的时候，注意要保证LNG加气机的读 数停止后LNG检定装置的读数立刻停止，记录LNG加气机显示值以及LNG检定装置累积流 量显示值，两者相比较，得出平均误差和重复性，判定LNG加气机的计量精度是否合格。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1、计量精度高。LNG加气机计量检定标准装置采用的LNG质量流量计为特殊定制 型产品，采取了保护气体由氦气取代氮气、电子模块密封胶采用耐低温的特殊材质，质量流 量计振动管与电控部分距离加长等特殊改进措施来增强其低温可靠性，可以实现使用现场 实际工况与设计工况一致并保持稳定，实现多功能、多参数、主准确度的补偿。此外，本装置 采用的流量计为高精度的耐低温质量流量计(0. 1%，5点测量)，并且还为同型号流量计中优 选而得，这就保证了此装置的计量精度高。2、技术先进。LNG加气机计量检定标准装置采用动态法和静态法检定方式，利用 高分辨率工业数码相机对LNG加气机显示累积流量数值进行拍照。同时，笔记本电脑上安 装的专用软件启动同步采集LNG加气机现场检定装置气相流量计和液相流量计累积流量 值进行数据处理，使得LNG加气机计量检定标准装置的数据采集系统得到同一工况条件下 LNG加气机和LNG加气机计量检定标准装置的数字信号和图像信息进行数据处理，这些技 术措施保证了 LNG加气机计量检定标准装置的检定和校准精度。3、使用方便。LNG加气机计量检定标准装置的数据采集及控制系统可以实现功能 显示预冷、检定流程图，并在相应的位置上显示各个测量参数；根据检测流量范围，自动判 断LNG加气机流量计状态并显示；能图形化的显示多台LNG质量流量计流量曲线和流量系 数；能在检测前设置相关参数，如样品编号、用户单位、被检LNG加气机型号等；实时校正温 度、压力、差压值，修正变送器零点及记录零点数值；采集系统进行模/数转换后将数据传 递至统一的数据平台，在数据平台内进行数据组织和基本处理，处理完成后在人机界面上 显示，经过确认后进入数据库系统；可按选择的LNG加气机的检定规程对数据库中的数据 进行处理，给出检定结果，按误差剔除原则进行误差剔除。4、成本低。本实用新型与质量法相比，减少了高精度电子秤，虽然LNG加气机计量 检定标准装置增加了两台质量流量计，但总的来说，LNG加气机计量检定标准装置降低了成 本，不会受到LNG加气站现场环境因素的影响，并且保证了 LNG加气机计量检定的精确度。5、有利于环境保护。本LNG加气机计量检定标准装置采用标准表法对LNG加气机(0. 5级、1. 0级)进行现场检定，其所计量的LNG直接进入LNG汽车储气瓶，克服了质量 法。所称量的LNG在检定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的不足。
图1是本新型的原理结构示意图。图2是本新型数据采集系统原理示意图(图中所示的LNG加气站系统、LNG加气机 系统结构与现有技术相同)。 图3是本新型预冷流程示意图。图4是本新型检定流程示意图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的实施例。1、实施方式液化天然气(LNG)加气机计量检定标准装置采用标准表法，整机由LNG质量流量 计、压力表、低温球阀、低温单向阀(即止回阀)、安全阀、真空金属软管、LNG加液枪、LNG回气 枪、低温工艺管道、机壳及电气控制系统、数据采集系统、计量标准器系统组成。其中，回气 管路，具有依次通过真空金属软管连接的LNG回气口、LNG回气枪接口和LNG回气枪；加液 管路，具有依次通过真空金属软管连接的LNG加液口、液相质量流量计、LNG加液枪接口和 LNG加液枪。上述LNG回气口、LNG回气枪接口、LNG加液口、LNG加液枪接口分别设置在该 机壳体上。回气管路上在回气口和回气枪接口之间还依次连接有止回阀(即止逆阀，下同) 和压力表。该回气管路上在止回阀和压力表之间还连接有气相流量计。回气管路和加液管 路之间还连接有放空阀门和放空管路，放空管路的放空接口设置在该机壳体上。所有管道 采用铝箔保温材料保温。参见图1，本新型主要由加液管路和回气管路组成；加液管路用作与LNG加气机的加液枪头22连接的加液接口 1、液相质量流量计 2、第一止回阀3、加液真空金属软管4以及用作与车载LNG储气瓶观的加液接口四连接的 加液枪头5依次连接，且第一止回阀3的出口连接第二止回阀6的进口，第二止回阀的出口 连接安全阀9后接放空管；回气管路用作与车载LNG储气瓶观的回气接口 30连接的回气枪头12顺次连接 回气真空金属软管13、气相质量流量计14、第四止回阀8以及用作与LNG加气机的回气枪 头23连接的回气接口 15(液相质量流量计2接第一止回阀3进口，第一止回阀出口接加液 真空金属软管4)。放空管路用作与第三止回阀7、第四止回阀8后与LNG加气机计量检定装置的放 空接口连接的管路系统，安全阀9与放空球阀10并联。安全阀用作自动泄压，放空球阀用 作人工泄压。压力表11安装在第二止回阀6的出口与安全阀9的进口之间。还具有第三止回阀7 ；第三止回阀7进口与第四止回阀8出口连接，第三止回阀出 口与第二止回阀6出口连接(即连通)。第一止回阀3、第二止回阀6、第三止回阀7以及第 四止回阀8放置于高真空绝热箱体内、并设置在机壳体内；安全阀9、液相质量流量计2以及气相质量流量计14均设置在机壳内；加液接口 1、回气接口 15、加液枪头5以及回气枪头 12均设置在机壳体上。本发明的液化天然气(LNG)加气机计量检定标准装置结构简洁、流程简化，检定速 度快、计量精度高。首先，本发明的计量检定标准装置只需LNG加气机提供的回气管和加液 管两根管线，便于操作，受现场环境因素的影响很小。其次，本发明的计量检定标准装置不 影响LNG加气机的正常使用，LNG加气机对LNG汽车加液时可使车载LNG储气瓶的充装达 到最高允许充装率。最后，本发明的计量检定标准装置使用双管路系统，在LNG加液枪向车 载LNG储气瓶加注的同时，瓶内的LNG蒸发气通过LNG回气枪经由回气管线回入LNG贮罐 内，用于降低车载LNG储气瓶内蒸发气的压力，从而可使车载瓶LNG液体加注达到最大允许 充装液位，同时也克服了质量法所称量的LNG在检定完成后不允许现场排放，LNG的现场回 收难度大，不回收又会造成极大浪费的问题。图3图4中(LNG供液装置采用泵)，LNG储罐16、调节阀17、止回阀18、液相质量流 量计19、气动阀20、金属软管21、加液枪头22、回气枪头23、金属软管M、气相质量流量计 25、止回阀沈、球阀27。图3图4中三个方框从左向右分别表示撬装式LNG加气站100、 LNG加气机200、LNG检定装置300。3、大循环预冷流程图3为LNG加气机计量检定标准装置预冷流程示意图。将LNG加气机的加液枪头 插到LNG加气机计量检定标准装置的加液接口上，检定装置的加液枪头插到LNG加气机的 加液接口上，按下LNG加气机键盘上的“预冷”键，LNG加气机和LNG加气机计量检定标准装 置开始大循环预冷流程。LNG液体从LNG加气机进液管道流向调节阀、止回阀、LNG加气机液相质量流量计、 气动阀、加气机加液金属软管、加气机加液枪头、检定装置液相质量流量计、止回阀、检定装 置加液金属软管、加气机加液枪口，球阀，最后经管路回到LNG储罐，LNG加气机和LNG加气 机现场检定装置开始大循环预冷流程，预冷执行时间大体为4 6分钟，期间通过LNG加气 机现场检定装置随时观察LNG加气机现场检定装置液相流量计的状态参数，确定其充分预 冷后可以停止大循环预冷流程。注此阶段LNG加气机不计量。4、检定流程图4为LNG加气机计量检定标准装置检定流程示意图。大循环预冷结束后，将LNG 加气机计量检定标准装置的加液枪头插入车载LNG储气瓶进液口，检定装置的回气枪头插 入车载LNG储气瓶回气接口，按下加气机键盘上的“加气”键，LNG加气机开始加气。LNG液体分别流过LNG加气机和LNG加气机计量检定标准装置，LNG流向调节阀、 止回阀、LNG加气机液相质量流量计、加气机加液金属软管、加气机加液枪头、检定装置液相 质量流量计、止回阀、检定装置加液金属软管、检定装置加液枪头、然后进入车载LNG储气 瓶。车载LNG储气瓶内的天然气气体经LNG加气机计量检定标准装置回气枪头、检定装置 回气金属软管、LNG加气机计量检定标准装置气相质量流量计、止回阀、加气机回气金属软 管、加气机回气枪头、LNG加气机气相质量流量计、止回阀、截止阀，然后回到LNG储气瓶，当 车载LNG储气瓶内部充满LNG液体后检定流程结束。图3图4中的第一方框内位撬装式LNG加气站设备，第二方框内为LNG加气机设 备，第三方框内位本新型设备，其中，LNG供液装置与加气机对应的液相、气相质量流量计以及本装置的液相、气相质量流量计分别联动控制。5、数据采集系统参见图2，还具有数据采集系统，包括工业数码相机用作对LNG加气机的动态累积流量值进行照相，其信号输出端与 笔记本电脑连接，由笔记本电脑上安装的专用软件控制相机的拍照；笔记本电脑接收工业数码相机的输出图像信号，根据前后两次采集到的相机图 片读取流量数据，并进行处理，以判断LNG加气机的净加气量。(1)笔记本电脑上安装的专用软件启动同步采集LNG加气机现场检定装置气相流 量计和液相流量计累积流量值，气相流量计和液相流量计读数的差值视为LNG加气机现场 检定装置净流量读数。再通过笔记本电脑数据处理系统处理数据得出平均误差和重复性， 判定LNG加气机的计量精度是否合格。笔记本电脑接收工业数码相机的输出图像信号，根 据前后两次采集到的相机图片读取流量数据，并进行处理，以判断LNG加气机的净加气量。 笔记本电脑上安装的专用软件启动同步采集LNG加气机现场检定装置气相流量计和液相 流量计累积流量值，气相流量计和液相流量计读数的差值视为LNG加气机现场检定装置净 流量读数。再通过笔记本电脑数据处理系统处理数据得出平均误差和重复性，判定LNG加 气机的计量精度是否合格。(2) LNG加气机计量检定标准装置的系统功能包括检定数据实时采集；检定数据 曲线实时绘制；报警信息查看；检定装置参数设置；加气站/制造企业信息设置；检定记录 明细查询；检定结果明细查询；数据库记录清理；检定证书打印；检定记录打印；数据导出 到Excel等。
权利要求1.一种液化天然气加气机计量检定标准装置，其特征是主要由加液管路和回气管路 组成；加液管路用作与LNG加气机的加液枪头(22)连接的加液接口(1)、液相质量流量计 (2)、第一止回阀(3)、加液真空金属软管(4)以及用作与车载LNG气瓶(28)的加液接口 (29)连接的加液枪头(5)依次连接，且第一止回阀(3)的出口连接第二止回阀(6)的进口， 第二止回阀的出口连接安全阀(9)后接放空管；回气管路用作与车载LNG气瓶(28)的回气接口(30)连接的回气枪头(12)顺次连接 回气真空金属软管(13)、气相质量流量计(14)、第四止回阀(8)以及用作与LNG加气机的回 气枪头(23)连接的回气接口(15)。
2.根据权利要求1所述的液化天然气加气机计量检定标准装置，其特征是还具有与 所述安全阀(9)并联的放空球阀(10)。
3.根据权利要求2所述的液化天然气加气机计量检定标准装置，其特征是还具有压 力表(11)；压力表(11)安装在第二止回阀(6)的出口与安全阀(9)的进口之间。
4.根据权利要求3所述的液化天然气加气机计量检定标准装置，其特征是还具有第 三止回阀(7)；第三止回阀(7)进口与第四止回阀(8)出口连接，第三止回阀出口与第二止 回阀(6)出口连接。
5.根据权利要求4所述的液化天然气加气机计量检定标准装置，其特征是所述第一 止回阀(3)、第二止回阀(6)、第三止回阀(7)以及第四止回阀(8)放置于高真空绝热箱体 内、并设置在机壳体内；所述安全阀(9)、液相质量流量计(2)以及气相质量流量计(14)均 设置在机壳体内；所述加液接口(1)、回气接口(15)、加液枪头(5)以及回气枪头(12)均设 置在机壳体上。
6.根据权利要求1 5任一权利要求所述的液化天然气加气机计量检定标准装置，其 特征是还具有数据采集系统，包括工业数码相机用作对LNG加气机的液相质量流量计(19)和气相质量流量计(25)以及 计量检定标准装置的液相质量流量计(2)的气相质量流量计(14)的动态流量值进行照相， 其信号输出端与笔记本电脑连接；笔记本电脑接收工业数码相机的输出信号，并进行处理，以判断LNG加气机的计量精 度是否合格。
专利摘要一种液化天然气加气机计量检定标准装置，主要由加液管路和回气管路组成；加液管路用作与LNG加气机的加液枪头连接的加液接口、液相质量流量计、第一止回阀、加液真空金属软管以及用作与车载LNG气瓶的加液接口连接的加液枪头依次连接，且第一止回阀的出口连接第二止回阀的进口，第二止回阀的出口连接安全阀后接放空管；回气管路用作与车载LNG气瓶的回气接口连接的回气枪头顺次连接回气真空金属软管、气相质量流量计、第四止回阀以及用作与LNG加气机的回气枪头连接的回气接口。它能对加气机的计量进行现场检定，具有操作简便、计量准确的特点。
文档编号G01F1/76GK201925716SQ20102066630
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者尹保来, 张宗平, 杨修杰, 熊茂涛, 赵普俊, 雷励 申请人:中国测试技术研究院流量研究所