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【摘 要】 LNG汽车技术作为一种新兴的天然气汽车技术随着国内LNG产业的起步，正在成为清洁汽车燃料的发展方向之一。但由于液化天然气汽车（LNGV）的发展尚处于起步阶段，工程设计、施工等方面的经验也不多，对LNG加气站的加气和计量系统进行了优化设计，以供参考。
【关键词】 LNG加气站；加气；计量系统；优化设计
前言：
液化天然气（liquefiednaturalgas，LNG）是目前全球增长最快的一次能源，与压缩天然气（com-pressednaturalgas，CNG）相比，LNG具有便于运输、储存能量大、续驶里程长、运行压力低、更清洁环保等优点。自2010年始，我国LNG汽车已步入了快速发展通道。随着国内LNG汽车的迅速发展，作为其配套的基础设施LNG加气站亦明显加快建设步伐，相应地LNG加气机的需求亦不断增加。
LNG加气机是提供LNG燃料充装服务，并带有计量和计价等功能的专用设备。LNG加气机是依据直接测量流体介质质量的原理，利用先进的传感和微电脑测控技术进行控制，属高精度、多功能的新型LNG加液计量装置。鉴于LNG加气机的贸易结算属性，将列入我国强制检定类计量器具目录，被纳入我国依法管理程序，故其生产和使用必需符合法制计量管理要求。我国目前并未正式开展LNG加气机的计量检测工作，其生产制造标准、检定/校准装置、技术法规尚未完善，量传和溯源体系尚未建立。另外，由于LNG具备低温深冷和易燃易爆两个属性，致使计量检测工作趋于复杂。
一、LNG加气站布局规划的选址原则
（1）节地原则
大力推进加气站技术进步，减少加气站的绝对数量，增大加气站的负荷，在满足安全间距的情况下尽可能多利用建设用地的一些弃地和死角，既减少安全隐患，又节约用地。
（2）优先安全原则
尽量的布置在对城市、基础设施、人流密集区、市民影响较小的位置，充分考虑在事故下的抢险扑救和人员疏散的便利性，如果在条件可能的情况下，尽可能依托绿地或背靠山体形成自然防护，在城市建成区内不应建一级加油加气站合建站。
（3）气源就近原则
为尽量减少燃气管道的投资，减少中高压干管对城市建设的影响，同时也确保加气站有充足的气源。选址过程中，气源管道是必须考虑的条件，尽可能靠近天然气干管的配气站，特别是母站的选址。
（4）交通便利原则
尽量布局在次干道两侧、干道上，减少对正常交通的干扰，从而要考虑加气车辆方便进出加气站，但不应选择在道路交叉口。
二、LNG汽车加气站技术路线
（1）LNG汽车加气站主要形式
LNG汽车加气站主要有LNG标准站和LNG撬装站两种形式。
对于标准LNG加气站，LNG设备需要现场安装，站区占地面积较大，施工周期较长，城市建成区内布点比较困难，但是LNG储量较大，服务车辆较多。
撬装式LNG加气站占地面积较小，设备集成安装，施工周期较短，生产经营灵活，是促进天然气汽车快速布局和规模化发展的良好手段。
此外，LCNG加气站将LNG和CNG（压缩天然气）加气工艺有机组合，既可为LNG汽车加气，又可为CNG汽车加气，从而使得加气站功能多样化。
（2）加气流程
LNG汽车加气站的主要设备有LNG专用储罐、LNG低温泵、LNG售气机和控制系统，具体流程如图1。
图1 LNG汽车加气站流程
LNG加气站主要有四大流程，即卸车流程、汽车加气流程、调温调压流程和泄压流程。
1、卸车流程
卸车流程为：LNG槽车—密闭接头—LNG泵—LNG储罐。LNG从液化工厂或码头通过船运或槽车运输至加气站后，先后经过密闭接头、LNG泵及相应管路后卸至加气站储罐。
2、汽车加气流程
汽车加气流程为：LNG储罐-LNG泵—LNG加气机-LNG汽车。汽车加气时现将LNG汽车与LNG加气机项链，然后LNG从储罐进入LNG泵增压后既可加气，在加气过程中进行直接计量。
3、调温调压流程
如果储罐内的LNG温度过低，则需要进行调温调压，流程为：LNG储罐-LNG泵-LNG汽化器-LNG储罐。部分LNG经过LNG泵进入LNG汽化器进行热交换，从而提高LNG的温度和压力。
4、泄压流程
当储罐内LNG压力过高，将启动泄压流程，即安全阀自动开启，进行泄压。LCNG加气站是在LNG汽车加气站基础上增设一套汽化系统而成，主要包括高压LNG泵、高压汽化器、CNG高压储气瓶组和CNG加气机。
（3）不同形式的LNG加气站比较
标准站、撬装站及LCNG加气站的比较见下表1。
表1 不同形式LNG加气站比较表
从上表可看出，标准站的规模比撬装站和LCNG加气站大，成本也较高，而撬装和LCNG站则更为灵活。
三、加气与计量系统
（1）LNG加气机的主要结构
LNG加气机是一种供需双方用于结算的计量器具，主要用来完成LNG从储罐输送至车载气瓶的计量工作。与此同时，LNG加气机也是汽车产业的重要组成部分。一般情况下，LNG加气机由测控系统（包括显示单元、控制单元、防爆电源箱、微电脑系统和操作键盘）、质量流量计（包括质量流量传感器和质量流量变送器和）、阀件（包括单流阀、压力传感器、高压球阀、拉断阀、电磁阀和压力仪表等）这3个部分组成。
（2）加气机的计量系统
对于LNG加气机的计量系统来说，计量的精确性是衡量整个系统工作效率的关键指标，因此占据着非常重要的地位，为了提高系统的精度，在对其进行计量的时候可以采用双流量计量法。工艺流程为：1、如果车载气瓶内的压力>1.0MPa，应先接回气口回气，使用回气流量计进行计量，然后再接加气枪加气，这时候由进液流量计进行计量；2、如果车载气瓶内的压力≤1.0MPa，可以直接对加气枪加气，使用进液流量计进行计量。
四、计量检定系统
LNG加气机加气技术在中国的起步较晚，目前还没有与LNG加气枪有关的国家计量检定标准。配备有质量流量计的LNG加气机，通常使用质量法和标准表法这两种计量检定方法，现对使用质量法检定LNG加气机加气精度的情况做一下介绍。质量检定法是对通过LNG加气机的液体质量进行测量，然后与标准容器里的液体质量进行对比，以此获得LNG加气机在计量方面的精确度。并对标准空容器的质量进行精确测量，得出相应值。将LNG加气机计数器清零之后接入标准容器，然后使用LNG加气机加气，标准容器的质量达到规定的称量点之后将LNG加气枪关闭，接着取下加气枪再次对标准容器的质量进行测量。同时，读取LNG加气机上显示的加气质量，然后就可以使用相应的公式计算出通过LNG加气机的气体质量。
五、结语
综上所述，LNG汽车加气站加气系统主要是基于最大限度降低LNG的损失，以及尽可能地提高计量精确度的设计理念而建立起来的。为促进我国LNG加气机产业的健康有序发展，跟踪国际LNG流量计量研究前沿技术，开展LNG加气机计量检测技术研究工作、发展标准装置、制定技术法规俨然成为一个新的研究课题。在实际使用过程中不仅更为安全，而且还提高了加气站的经济效益。因此，为了扩大LNG加气机的应用范围，使其充分發挥作用，技术人员需要积极探索，不断提高科研水平，研制出更为经济、实用性更强的LNG加气机。建议政府高度重视本次工作，发动机厂积极开展研发，主车厂开发适应车型，各能源公司积极参与推广，相信随着LNG加气站的不断增加，LNG加气机一定会日益凸显其重要性，应用范围也会越来越广泛。
参考文献：
[1]杨修杰，赵普俊，张宗平，等.LNG加气机现场检定方法的研究[J].天然气工业，2011（11）：26-27.
[2]刘建辉，杨宏军，徐文东，等.小型移动式天然气临时供应装置及应用示范[J].天然气工业，2011（08）：18-20.
[3]顾安忠.液化天然气技术手册[M].北京：机械工业出版社，2010.
[4]赵普俊，熊茂涛，尹保来，等.液化天然气加气机计量检定方法的研究[J].中国测试，2011，37（5）
【关键词】 LNG加气站；加气；计量系统；优化设计
前言：
液化天然气（liquefiednaturalgas，LNG）是目前全球增长最快的一次能源，与压缩天然气（com-pressednaturalgas，CNG）相比，LNG具有便于运输、储存能量大、续驶里程长、运行压力低、更清洁环保等优点。自2010年始，我国LNG汽车已步入了快速发展通道。随着国内LNG汽车的迅速发展，作为其配套的基础设施LNG加气站亦明显加快建设步伐，相应地LNG加气机的需求亦不断增加。
LNG加气机是提供LNG燃料充装服务，并带有计量和计价等功能的专用设备。LNG加气机是依据直接测量流体介质质量的原理，利用先进的传感和微电脑测控技术进行控制，属高精度、多功能的新型LNG加液计量装置。鉴于LNG加气机的贸易结算属性，将列入我国强制检定类计量器具目录，被纳入我国依法管理程序，故其生产和使用必需符合法制计量管理要求。我国目前并未正式开展LNG加气机的计量检测工作，其生产制造标准、检定/校准装置、技术法规尚未完善，量传和溯源体系尚未建立。另外，由于LNG具备低温深冷和易燃易爆两个属性，致使计量检测工作趋于复杂。
一、LNG加气站布局规划的选址原则
（1）节地原则
大力推进加气站技术进步，减少加气站的绝对数量，增大加气站的负荷，在满足安全间距的情况下尽可能多利用建设用地的一些弃地和死角，既减少安全隐患，又节约用地。
（2）优先安全原则
尽量的布置在对城市、基础设施、人流密集区、市民影响较小的位置，充分考虑在事故下的抢险扑救和人员疏散的便利性，如果在条件可能的情况下，尽可能依托绿地或背靠山体形成自然防护，在城市建成区内不应建一级加油加气站合建站。
（3）气源就近原则
为尽量减少燃气管道的投资，减少中高压干管对城市建设的影响，同时也确保加气站有充足的气源。选址过程中，气源管道是必须考虑的条件，尽可能靠近天然气干管的配气站，特别是母站的选址。
（4）交通便利原则
尽量布局在次干道两侧、干道上，减少对正常交通的干扰，从而要考虑加气车辆方便进出加气站，但不应选择在道路交叉口。
二、LNG汽车加气站技术路线
（1）LNG汽车加气站主要形式
LNG汽车加气站主要有LNG标准站和LNG撬装站两种形式。
对于标准LNG加气站，LNG设备需要现场安装，站区占地面积较大，施工周期较长，城市建成区内布点比较困难，但是LNG储量较大，服务车辆较多。
撬装式LNG加气站占地面积较小，设备集成安装，施工周期较短，生产经营灵活，是促进天然气汽车快速布局和规模化发展的良好手段。
此外，LCNG加气站将LNG和CNG（压缩天然气）加气工艺有机组合，既可为LNG汽车加气，又可为CNG汽车加气，从而使得加气站功能多样化。
（2）加气流程
LNG汽车加气站的主要设备有LNG专用储罐、LNG低温泵、LNG售气机和控制系统，具体流程如图1。
图1 LNG汽车加气站流程
LNG加气站主要有四大流程，即卸车流程、汽车加气流程、调温调压流程和泄压流程。
1、卸车流程
卸车流程为：LNG槽车—密闭接头—LNG泵—LNG储罐。LNG从液化工厂或码头通过船运或槽车运输至加气站后，先后经过密闭接头、LNG泵及相应管路后卸至加气站储罐。
2、汽车加气流程
汽车加气流程为：LNG储罐-LNG泵—LNG加气机-LNG汽车。汽车加气时现将LNG汽车与LNG加气机项链，然后LNG从储罐进入LNG泵增压后既可加气，在加气过程中进行直接计量。
3、调温调压流程
如果储罐内的LNG温度过低，则需要进行调温调压，流程为：LNG储罐-LNG泵-LNG汽化器-LNG储罐。部分LNG经过LNG泵进入LNG汽化器进行热交换，从而提高LNG的温度和压力。
4、泄压流程
当储罐内LNG压力过高，将启动泄压流程，即安全阀自动开启，进行泄压。LCNG加气站是在LNG汽车加气站基础上增设一套汽化系统而成，主要包括高压LNG泵、高压汽化器、CNG高压储气瓶组和CNG加气机。
（3）不同形式的LNG加气站比较
标准站、撬装站及LCNG加气站的比较见下表1。
表1 不同形式LNG加气站比较表
从上表可看出，标准站的规模比撬装站和LCNG加气站大，成本也较高，而撬装和LCNG站则更为灵活。
三、加气与计量系统
（1）LNG加气机的主要结构
LNG加气机是一种供需双方用于结算的计量器具，主要用来完成LNG从储罐输送至车载气瓶的计量工作。与此同时，LNG加气机也是汽车产业的重要组成部分。一般情况下，LNG加气机由测控系统（包括显示单元、控制单元、防爆电源箱、微电脑系统和操作键盘）、质量流量计（包括质量流量传感器和质量流量变送器和）、阀件（包括单流阀、压力传感器、高压球阀、拉断阀、电磁阀和压力仪表等）这3个部分组成。
（2）加气机的计量系统
对于LNG加气机的计量系统来说，计量的精确性是衡量整个系统工作效率的关键指标，因此占据着非常重要的地位，为了提高系统的精度，在对其进行计量的时候可以采用双流量计量法。工艺流程为：1、如果车载气瓶内的压力>1.0MPa，应先接回气口回气，使用回气流量计进行计量，然后再接加气枪加气，这时候由进液流量计进行计量；2、如果车载气瓶内的压力≤1.0MPa，可以直接对加气枪加气，使用进液流量计进行计量。
四、计量检定系统
LNG加气机加气技术在中国的起步较晚，目前还没有与LNG加气枪有关的国家计量检定标准。配备有质量流量计的LNG加气机，通常使用质量法和标准表法这两种计量检定方法，现对使用质量法检定LNG加气机加气精度的情况做一下介绍。质量检定法是对通过LNG加气机的液体质量进行测量，然后与标准容器里的液体质量进行对比，以此获得LNG加气机在计量方面的精确度。并对标准空容器的质量进行精确测量，得出相应值。将LNG加气机计数器清零之后接入标准容器，然后使用LNG加气机加气，标准容器的质量达到规定的称量点之后将LNG加气枪关闭，接着取下加气枪再次对标准容器的质量进行测量。同时，读取LNG加气机上显示的加气质量，然后就可以使用相应的公式计算出通过LNG加气机的气体质量。
五、结语
综上所述，LNG汽车加气站加气系统主要是基于最大限度降低LNG的损失，以及尽可能地提高计量精确度的设计理念而建立起来的。为促进我国LNG加气机产业的健康有序发展，跟踪国际LNG流量计量研究前沿技术，开展LNG加气机计量检测技术研究工作、发展标准装置、制定技术法规俨然成为一个新的研究课题。在实际使用过程中不仅更为安全，而且还提高了加气站的经济效益。因此，为了扩大LNG加气机的应用范围，使其充分發挥作用，技术人员需要积极探索，不断提高科研水平，研制出更为经济、实用性更强的LNG加气机。建议政府高度重视本次工作，发动机厂积极开展研发，主车厂开发适应车型，各能源公司积极参与推广，相信随着LNG加气站的不断增加，LNG加气机一定会日益凸显其重要性，应用范围也会越来越广泛。
参考文献：
[1]杨修杰，赵普俊，张宗平，等.LNG加气机现场检定方法的研究[J].天然气工业，2011（11）：26-27.
[2]刘建辉，杨宏军，徐文东，等.小型移动式天然气临时供应装置及应用示范[J].天然气工业，2011（08）：18-20.
[3]顾安忠.液化天然气技术手册[M].北京：机械工业出版社，2010.
[4]赵普俊，熊茂涛，尹保来，等.液化天然气加气机计量检定方法的研究[J].中国测试，2011，37（5）