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      影響車載CNG氣瓶壓力表檢定結果的因素分析及解決方法的研究

      返回列表發布日期:2020-03-26 14:16:46    |    

      摘 要: 本文依據 CNG 氣瓶壓力表的結構和工作原理及 JJG 52 - 2013 檢定規程的要求,分析了影響車載 CNG 氣瓶壓力表檢定結果的因素,研究了這些問題產生的原因并提出了相應的解決方法。

       概述
      天然氣是一種潔凈的能源,燃燒后主要生成物為二氧化碳和水。目前,相較于汽油、柴油作為汽車能源而言,使用 CNG(天然氣)作為汽車能源,更環保、價格更便宜,續航里程特別適合城市公共汽車、出租車、教練車以及私家轎車、微車。目前,CNG 作為汽車 能 源 在 我 國 汽 車 中 占 有 比 重 約 為 ( 60 ~ 70)% ,而私家車(轎車、貨車)使用 CNG 的高達(70 ~80)% 。特別是我國 CNG 主產區,新疆、川渝和青海、內蒙等省,其 CNG 氣瓶在出租車、教練車上的安裝率為 100% ,城市公共汽車達 50% 以上。

      但裝載在汽車上的 CNG 氣瓶,由于氣瓶內氣體壓力可能過高、應力腐蝕等原因,在使用中因這些因素有可能發生爆炸,造成公共安全危害或者財產的損失。所以,本文就因 CNG 氣瓶充氣過高、使用后留存氣體氣壓過低(氣瓶中的天然氣不允許用盡,應保 持 壓 力 在 0. 05MPa 以 上,防 止 空 氣 進 入 氣瓶)、[1]應力腐蝕等可能引起爆炸的因素進行分析,研究這些問題產生的原因,提出相應的解決方法,這對預防因車載 CNG 氣瓶帶來的公共危險和計量部門檢定工作的開展是具有實際指導意義的。

       2 車載 CNG 氣瓶壓力表的結構及工作原理
      車載 CNG 氣瓶壓力表由表殼部分、指針、刻度盤部分、彈簧彎管、傳動機構部分和管接頭等五個主要部分組成。當彈簧管內(彈性元件) 受到介質壓力時產生的彈性變形,它的活動端就向外伸張,經傳動機構(通過壓力表的齒輪傳動機構放大) 帶動指
      針轉動,由刻度盤上指示出介質相對于大氣壓的相對值(或高或低)。[2] 3 影響車載 CNG 氣瓶壓力表檢定結果的因素及解決方法

      3. 1 因環境條件因素對車載 CNG 氣瓶壓力表檢定結果的影響及解決方法
      (1)現在對車載 CNG 氣瓶壓力表的檢定分為兩種:一種是把壓力表從汽車 CNG 氣瓶管路上拆下來,送回實驗室,按照國家檢定規程進行檢定后裝回氣瓶管道上。這種看似簡單的方法,卻有非常大的弊端,如:①壓力表回裝密封不嚴密,導致 CNG 泄 漏;②需要實驗室有大型停車場,這在第三方檢定中是一個客觀的,難以解決的難題。因此,筆者從實際出發,不建議使用此方案。 (2)第二種不拆表,選擇在車載 CNG 氣瓶檢測站現場檢定(有場地),通過檢定裝置連接車載 CNG氣瓶管路的進氣口,通過空氣壓縮機加壓檢定車載CNG 氣瓶管路上的壓力表,檢定完畢后,空氣介質從進氣口排出管道(避免了拆裝壓力表引起的泄漏),是現在普遍使用的檢定方法。但是,應用不拆表的方法存在一個客觀難題,檢定中環境條件,不符合中華人民共和國國家計量檢定規程,JJG 52 - 2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規程》7. 1. 3 環境條件 a) 檢定溫度(20 ±5)℃的規定。

      因此,基于車載 CNG 氣瓶壓力表因為溫度影響檢定結果的要素通過查閱資料及實際經驗得出,檢定時對溫度變化引起的誤差可以進行修正的公式為:
      Δ = ± (δ + K·Δt)
      式中:δ—壓力表允許誤差% 的絕對值; Δt— t ( ) 2 - t1 ; t2—環境溫度( - 40 ~ 60)℃之間的實際值; t1—當t2高于 25℃時,t1取 25℃ ;當 t2 低于 15℃ 時,t1 取 15℃ ; K—溫度系數:0. 04% /℃或使用說明書中的數據; Δ—溫度變化后的基本誤差。

      通過對檢定結果的修正,可以解決車載 CNG 氣瓶壓力表因環境條件不達標引起的測量結果誤差。

       3. 2 對檢定車載 CNG 氣瓶壓力表因空氣進入影響測量結果的解決方法

      根據車載 CNG 氣瓶使用規定,氣瓶中的天然氣量不允許用盡,應保持壓力在 0. 05MPa 以上,防止空氣進入氣瓶。實際工作中基于對安全的規定和對環保的要求,CNG 氣瓶壓力表檢定,是使用空氣或惰性氣體介質進行檢定的。CNG 是儲存在公稱工作壓力為(0. 2 ~ 35)MPa 的高壓鋼質氣瓶或鋼內膽環向 纏 繞 氣 瓶 內 ( 自 貢 市 車 載 CNG 氣 瓶 內 的CNG 充裝,不允許超過 20MPa),CNG 氣瓶壓力表量程的選用原則是,在壓力穩定情況下,規定被測壓力的最大值是選用壓力表滿刻度值的三分之二,在脈動(波動)壓力情況下,選用壓力表滿刻度值的二分之一。因 此,被選用的壓力表最大值比氣瓶內CNG 的壓力最大值高。所以,防止檢定中的空氣介質進入車載 CNG 氣瓶是影響檢定結果的關鍵要素。對此問題我們可以用如下方法進行解決。 

      (1)檢定時,首先關閉車載 CNG 氣瓶的瓶閥然后把檢定裝置連接 CNG 氣瓶管道的加氣口,對管道上的車載 CNG 氣瓶壓力表進行檢定,在檢定中對壓力表每一檢定點除正常讀數外,仔細觀察壓力表有無泄壓的情況,特別是最大值檢定點的穩壓檢定。避免因瓶閥老化,檢定中高壓時的空氣介質沖入氣瓶內。如果確有泄壓發生,在排除壓力表破壞泄壓和管道泄漏以及檢定裝置泄漏的情況,確定是車載CNG 氣瓶的瓶閥老化,空氣介質進入了氣瓶,把瓶閥打開,排出余氣,拆下壓力表單獨檢定。氣瓶交由車載 CNG 氣瓶檢測部門處理后裝回壓力表。依據車用壓縮天然氣瓶閥國家標準 GB 17926 - 2009 國家質量監督檢驗檢疫局中規定,氣瓶閥的耐用性要求,壓力循環狀態下 10000 次。[4]而車載 CNG 氣瓶實際使用時,氣瓶閥是常開狀態,只有氣瓶檢測拆裝時才有開閉瓶閥的動作。因此氣瓶閥老化對檢定結果的影響較小。但是,車載 CNG 氣瓶壓力表檢定時基于安全考慮,預防氣瓶閥泄漏的檢查步驟不能少。

      (2)主要針對剛剛年檢下線的車載 CNG 氣瓶。此時的氣瓶剛年檢完,是新換的瓶閥,并且重新安裝上汽車后,都必須做氣瓶和汽車管道連接后的氣密性檢測,全部合格才年審完畢。這時,只要仔細確認瓶閥在關閉好的狀態(此時,就需要兩個檢定人員分別檢查確認),就可以從汽車 CNG 氣瓶管道的加氣口連接檢定裝置,對管路上的車載 CNG 氣瓶壓力表進行檢定,檢定完畢后,管道內的余氣從加氣口排出即可。(3)一部分汽車的車載 CNG 氣瓶管道加氣口的閥門是單向閥,氣體只進不出。檢定裝置通過連接管道加氣口檢定后,空氣介質不能排放出來的解決方法:

      車載 CNG 汽車先用燃油啟動,在怠速狀態下從用油換到用燃氣,然后快速的踩下油門(轉速表應控制在 4000 轉以內),此時,氣瓶連接管道內無法排除的空氣,就能通過發動機消耗掉,且對發動機沒有傷害。 

      3. 3 對三無壓力表的處理
      基于車載 CNG 氣瓶壓力表中(約占 0. 5% ),既無生產廠家也無準確度等級或者使用非法定計量單位標注的壓力表,甚至有壓力表使用中損壞了,私自用堵頭堵塞住壓力表接頭,替換損壞的壓力表的情況。針對這類情況,我們要堅決依照國家法律法規的規定,對壓力表予不合格處理,并建議車主去有正規資質的企業,安裝符合國家法律法規要求的壓力表。 

      3. 4 對泄漏的車載 CNG 氣體管道進行排查

      當車載 CNG 氣瓶內氣體泄漏出其體積的 20%情形時,且積存于車輛底盤下面或者發動機艙內沒有及時排出,此時,遇明火極易發生火險。因此,當進行車載 CNG 氣瓶壓力表的檢定時,也應對汽車CNG 氣瓶的管路進行檢查,排出此種情形引起的不必要的火險(出于安全考慮,建議裝有 CNG 氣瓶的車輛配備一臺 CNG 泄漏報警器)。 

      4 結束語

      本文依據車載 CNG 氣瓶壓力表的結構和工作原理及 JJG 52 - 2013 檢定規程的要求,分析了影響車載 CNG 氣瓶壓力表檢定結果的因素,研究了這些問題產生的原因并提出了有效的解決方法,有效的
      提高了檢定工作的效率和檢定結果的準確性。

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