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影响车载CNG气瓶压力表检定结果的因素分析及解决方法的研究

返回列表发布日期:2020-03-26 14:16:46    |    

摘 要: 本文依据 CNG 气瓶压力表的结构和工作原理及 JJG 52 - 2013 检定规程的要求,分析了影响车载 CNG 气瓶压力表检定结果的因素,研究了这些问题产生的原因并提出了相应的解决方法。

 概述
天然气是一种洁净的能源,燃烧后主要生成物为二氧化碳和水。目前,相较于汽油、柴油作为汽车能源而言,使用 CNG(天然气)作为汽车能源,更环保、价格更便宜,续航里程特别适合城市公共汽车、出租车、教练车以及私家轿车、微车。目前,CNG 作为汽车 能 源 在 我 国 汽 车 中 占 有 比 重 约 为 ( 60 ~ 70)% ,而私家车(轿车、货车)使用 CNG 的高达(70 ~80)% 。特别是我国 CNG 主产区,新疆、川渝和青海、内蒙等省,其 CNG 气瓶在出租车、教练车上的安装率为 100% ,城市公共汽车达 50% 以上。

但装载在汽车上的 CNG 气瓶,由于气瓶内气体压力可能过高、应力腐蚀等原因,在使用中因这些因素有可能发生爆炸,造成公共安全危害或者财产的损失。所以,本文就因 CNG 气瓶充气过高、使用后留存气体气压过低(气瓶中的天然气不允许用尽,应保 持 压 力 在 0. 05MPa 以 上,防 止 空 气 进 入 气瓶)、[1]应力腐蚀等可能引起爆炸的因素进行分析,研究这些问题产生的原因,提出相应的解决方法,这对预防因车载 CNG 气瓶带来的公共危险和计量部门检定工作的开展是具有实际指导意义的。

 2 车载 CNG 气瓶压力表的结构及工作原理
车载 CNG 气瓶压力表由表壳部分、指针、刻度盘部分、弹簧弯管、传动机构部分和管接头等五个主要部分组成。当弹簧管内(弹性元件) 受到介质压力时产生的弹性变形,它的活动端就向外伸张,经传动机构(通过压力表的齿轮传动机构放大) 带动指
针转动,由刻度盘上指示出介质相对于大气压的相对值(或高或低)。[2] 3 影响车载 CNG 气瓶压力表检定结果的因素及解决方法

3. 1 因环境条件因素对车载 CNG 气瓶压力表检定结果的影响及解决方法
(1)现在对车载 CNG 气瓶压力表的检定分为两种:一种是把压力表从汽车 CNG 气瓶管路上拆下来,送回实验室,按照国家检定规程进行检定后装回气瓶管道上。这种看似简单的方法,却有非常大的弊端,如:①压力表回装密封不严密,导致 CNG 泄 漏;②需要实验室有大型停车场,这在第三方检定中是一个客观的,难以解决的难题。因此,笔者从实际出发,不建议使用此方案。 (2)第二种不拆表,选择在车载 CNG 气瓶检测站现场检定(有场地),通过检定装置连接车载 CNG气瓶管路的进气口,通过空气压缩机加压检定车载CNG 气瓶管路上的压力表,检定完毕后,空气介质从进气口排出管道(避免了拆装压力表引起的泄漏),是现在普遍使用的检定方法。但是,应用不拆表的方法存在一个客观难题,检定中环境条件,不符合中华人民共和国国家计量检定规程,JJG 52 - 2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》7. 1. 3 环境条件 a) 检定温度(20 ±5)℃的规定。

因此,基于车载 CNG 气瓶压力表因为温度影响检定结果的要素通过查阅资料及实际经验得出,检定时对温度变化引起的误差可以进行修正的公式为:
Δ = ± (δ + K·Δt)
式中:δ—压力表允许误差% 的绝对值; Δt— t ( ) 2 - t1 ; t2—环境温度( - 40 ~ 60)℃之间的实际值; t1—当t2高于 25℃时,t1取 25℃ ;当 t2 低于 15℃ 时,t1 取 15℃ ; K—温度系数:0. 04% /℃或使用说明书中的数据; Δ—温度变化后的基本误差。

通过对检定结果的修正,可以解决车载 CNG 气瓶压力表因环境条件不达标引起的测量结果误差。

 3. 2 对检定车载 CNG 气瓶压力表因空气进入影响测量结果的解决方法

根据车载 CNG 气瓶使用规定,气瓶中的天然气量不允许用尽,应保持压力在 0. 05MPa 以上,防止空气进入气瓶。实际工作中基于对安全的规定和对环保的要求,CNG 气瓶压力表检定,是使用空气或惰性气体介质进行检定的。CNG 是储存在公称工作压力为(0. 2 ~ 35)MPa 的高压钢质气瓶或钢内胆环向 缠 绕 气 瓶 内 ( 自 贡 市 车 载 CNG 气 瓶 内 的CNG 充装,不允许超过 20MPa),CNG 气瓶压力表量程的选用原则是,在压力稳定情况下,规定被测压力的最大值是选用压力表满刻度值的三分之二,在脉动(波动)压力情况下,选用压力表满刻度值的二分之一。因 此,被选用的压力表最大值比气瓶内CNG 的压力最大值高。所以,防止检定中的空气介质进入车载 CNG 气瓶是影响检定结果的关键要素。对此问题我们可以用如下方法进行解决。 

(1)检定时,首先关闭车载 CNG 气瓶的瓶阀然后把检定装置连接 CNG 气瓶管道的加气口,对管道上的车载 CNG 气瓶压力表进行检定,在检定中对压力表每一检定点除正常读数外,仔细观察压力表有无泄压的情况,特别是最大值检定点的稳压检定。避免因瓶阀老化,检定中高压时的空气介质冲入气瓶内。如果确有泄压发生,在排除压力表破坏泄压和管道泄漏以及检定装置泄漏的情况,确定是车载CNG 气瓶的瓶阀老化,空气介质进入了气瓶,把瓶阀打开,排出余气,拆下压力表单独检定。气瓶交由车载 CNG 气瓶检测部门处理后装回压力表。依据车用压缩天然气瓶阀国家标准 GB 17926 - 2009 国家质量监督检验检疫局中规定,气瓶阀的耐用性要求,压力循环状态下 10000 次。[4]而车载 CNG 气瓶实际使用时,气瓶阀是常开状态,只有气瓶检测拆装时才有开闭瓶阀的动作。因此气瓶阀老化对检定结果的影响较小。但是,车载 CNG 气瓶压力表检定时基于安全考虑,预防气瓶阀泄漏的检查步骤不能少。

(2)主要针对刚刚年检下线的车载 CNG 气瓶。此时的气瓶刚年检完,是新换的瓶阀,并且重新安装上汽车后,都必须做气瓶和汽车管道连接后的气密性检测,全部合格才年审完毕。这时,只要仔细确认瓶阀在关闭好的状态(此时,就需要两个检定人员分别检查确认),就可以从汽车 CNG 气瓶管道的加气口连接检定装置,对管路上的车载 CNG 气瓶压力表进行检定,检定完毕后,管道内的余气从加气口排出即可。(3)一部分汽车的车载 CNG 气瓶管道加气口的阀门是单向阀,气体只进不出。检定装置通过连接管道加气口检定后,空气介质不能排放出来的解决方法:

车载 CNG 汽车先用燃油启动,在怠速状态下从用油换到用燃气,然后快速的踩下油门(转速表应控制在 4000 转以内),此时,气瓶连接管道内无法排除的空气,就能通过发动机消耗掉,且对发动机没有伤害。 

3. 3 对三无压力表的处理
基于车载 CNG 气瓶压力表中(约占 0. 5% ),既无生产厂家也无准确度等级或者使用非法定计量单位标注的压力表,甚至有压力表使用中损坏了,私自用堵头堵塞住压力表接头,替换损坏的压力表的情况。针对这类情况,我们要坚决依照国家法律法规的规定,对压力表予不合格处理,并建议车主去有正规资质的企业,安装符合国家法律法规要求的压力表。 

3. 4 对泄漏的车载 CNG 气体管道进行排查

当车载 CNG 气瓶内气体泄漏出其体积的 20%情形时,且积存于车辆底盘下面或者发动机舱内没有及时排出,此时,遇明火极易发生火险。因此,当进行车载 CNG 气瓶压力表的检定时,也应对汽车CNG 气瓶的管路进行检查,排出此种情形引起的不必要的火险(出于安全考虑,建议装有 CNG 气瓶的车辆配备一台 CNG 泄漏报警器)。 

4 结束语

本文依据车载 CNG 气瓶压力表的结构和工作原理及 JJG 52 - 2013 检定规程的要求,分析了影响车载 CNG 气瓶压力表检定结果的因素,研究了这些问题产生的原因并提出了有效的解决方法,有效的
提高了检定工作的效率和检定结果的准确性。

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