赵德亮，张新军

（伊犁州计量检定所，新疆 伊宁 835000）

1 引言

汽车工业因经济、科技推动而发展迅速，现阶段汽车俨然变为生产、生活不可或缺的物品。以往汽车多是以柴油或者汽油等为动力能源，但是会造成较多污染。而天然气在该方面优势明显，其排放量相较于汽油与柴油来说更为理想。借助天然气能够对大气污染物排放加以把控，并且降低对于石油等诸多化石能源的依赖。相较于传统燃料而言，以天然气为能源的汽车费用也更低，对推进汽车产业发展而言意义重大。同时，天然气汽车也使加气站等得到带动，后者可以分成“标准站”“母子站”两类，而天然气在储藏形式方面则可分成压缩、液化两种类型。下文就压缩天然气（CNG）对应的加气机展开介绍，并就其应用现状展开探析。

2 CNG加气机结构与原理探析

对于加气站而言，CNG加气机是不可或缺的计量装置，并且该装置通常置于高压与震动的环境之中，因此，必须确保该装置契合计量、控制的要求。计量主要是针对加气量做到精确检测，而控制则是对气压而言，从而保障相应的加气效率与安全。CNG加气机通常由加气枪、压力传感器、流量计、电磁阀以及电控系统等诸多部分构成，图1便是其结构图。

图1 CNG加气机结构图

天然气需要借助管网进入到加气站当中，借助压缩机进行压缩从而形成压缩天然气，通常是把20MPa、15MPa与101MPa压强的气体分别储藏于高、中、低三种储气瓶之中。瓶中气体需要借助相应的管线输送至相匹配的加气机当中。随后于加气机当中依靠过滤系统进行过滤，并借助电控系统来控制不同压强的电磁阀开关。气体计量需要依靠质量流量计来实现，并最终将得到计量后的气体装进天然气汽车储气瓶当中。全程相应的显示或者是储存流程均依靠电控系统实现，后者是通过对计量信号的控制来实现整个流程，其过程如下：首先需要由加气机对预设金额或者是加气量进行读取，而后依靠压力传感器来对储气瓶中相应数值进行读取，并打开对应的电磁阀进行气体的压入。当汽车储气压力快要达到低压瓶压力时，便不能继续进行气体的压入，而系统也会自动打开压力更高的电磁阀，直到最后加气量契合相应的金额。

3 CNG加气机相应的性能指标

就CNG加气机来说，其性能指标如下所示：首先为压力范围，其是指加气机对应的设计、额定以及最大工作压力上限，并且对于设计工作压力来说需要≥27.5MPa，额定工作压力则应≥20MPa，其最大工作压力则不应低于25MPa。

其次，对于计量性能来说，其要求如下：加气机需要以误差要求为导向做到精确加气，通常其准确性不得小于1.0级，也就是最大误差需要控制在±1.0%之内。同时，显示器相应的金额相较于付费金额来说差值绝对值也不得超出最小付费变量[1]。

第三，对于流量范围来说，加气机需要以流量不同为导向分成小流量、中流量以及大流量三种加气机。其中小流量加气机对应的最高流量需要低于30kg/min,而大流量加气机对应的最大流量则需要超过70kg/min，中流量加气机对应的最大流量则需要处于上述要求流量之间。

第四，对于气密性与安全性来说，若加气机低于20MPa，那么需要保压10min左右，并且气路系统与附件不得发生泄漏情况。此外，若加气机处于35MPa形式的额定静态压力中，那么需要维持1min，并且不得出现变形或者是破裂情况，保证使用时没有诸多安全隐患。就汽车储气瓶来说，若其压力在19MPa到20MPa之间，那么加气机便可自动停止加气[2]。

4 加气机系统功能探析

CNG加气机配有的管理系统主要是针对加气流程展开控制，并确保计量数据得到有效存储与处理，同时还应契合相应的扩展需要。首先，要对电磁阀加以控制，该功能可以看作加气机的关键，控制系统除了要对电磁阀相应的开关做到精准控制外，还需要对其顺序进行控制。其次则是对压力信号进行采集，通常控制系统可以流量开关进行把控，并借助A/D传感器实现由流量计量向着压力信号再到电信号的高效转换，从而实现精确记录。第三则是输入与输出，CNG加气机必须保证天然气相应的单价、金额等完全显示，因此，需要借助LCD模块进行输入与输出。最后则是与数据存储以及网络扩展相关。系统除了要契合因加气站、操作人员、加气机等不同带来的复杂数据处理需要之外，还需要确保数据可以及时得到打印、查询。此外，还应站在战略角度来对后续嵌入产品伴有的网络需要进行考虑，并且配置相契合的网络接口。

5 CNG加气机在国内外的应用现状

国外由于在工业层面起步较早，因此环境问题也较早地显现并得到各国重视。例如，美国、日本、德国等诸多国家便借助大量资金投入以及税收等政策来推动CNG加气机以及相配套的加气站的建设。21世纪初美国不仅加大力度推进燃料汽车的研发与应用，并且设置了相匹配的具有强制性的政策，为清洁性能源的推广夯实了基础。上述措施不但使天然气汽车得到高效推广，还为CNG加气机以及相配套加气站的发展提供了保障。而对于CNG加气机来说，其最早还是源于欧洲，由于欧洲天然气供应网极为发达，促使意大利等国家相继加快了对于天然气汽车的研发[3]。

国内在天然气汽车方面研发起步较晚，最早是在2000年于淄博成功地进行了首台国产加气机的研发，随后逐步实现了产业化形式的生产。更多公司因科技、政策等的推动逐步投入到加气机的研发以及生产之中，政府以该行业特点为基础进行了支持政策的制定。现阶段，国内已经出现了大量的加气站，这对于环境保护以及能源多元利用来说意义重大，同时也为推进汽车工业高效、环保发展奠定了基础。虽然国内在CNG加气机层面的发展较为显著，但相较于国外技术来说仍旧存有滞后。传统能源应用随着数量减少、环境污染等问题变得举步维艰，因此必须依靠替代品解决。因此，从天然气出发推进CNG加气机等的研发与生产极为关键，研发与投产必须对其具备的便利性、高效性等加以关注。此外，CNG加气机在应用层面也出现了诸多检定问题，这多与人员操作、气源密度等密切相关。因此，该行业必须针对操作人员提升资质要求。例如，对加气机实施检定的技术人员必须经过计量部门规定的培训和考核，只有具备检定员证才可上岗。同时，还应针对机器内部以及外部环境等做到定期检查，其检定工作需要以相关检定规程为导向开展，例如，其环境温度必须控制于-20℃到50℃之间，湿度则应控制于35%到95%。

6 结论

总之，CNG加气机从出现到如今广泛普及已经历经百年发展，并且其市场也显得较为成熟，未来必然也会朝着智能、多元化层面推进。对于天然气汽车来说，CNG加气机出现起到了巨大的促进作用，其研发与生产愈加成熟，同时应用方面也更具可靠、安全性，对强化社会效益以及企业相应的经济效益夯实了基础。