车用CNG气瓶

车用CNG气瓶（精选七篇）

车用CNG气瓶 篇1

近年来随着燃油成本的提高和人们环保意识的增强,经济且清洁的天然气越来越受到汽车使用者的青睐,车用天然气CNG气瓶在汽车上的使用日益广泛。但同时在充装和使用过程中CNG气瓶燃烧、爆炸等事故也屡屡发生,车用CNG气瓶安全问题逐渐成为人们关注的焦点。

1 CNG气瓶电子监管系统设计

1.1 业务流程介绍

(1)省质监局作为数据中心,建立气瓶、充装站、车辆档案,保存来自充装站、政务大厅、各市县质监局、检验站同步的数据,音视频监控各个充装站及充装站加气枪的加气步骤,可远程控制加气枪开、关阀。

(2)市县质监局监控各个充装站充装步骤,巡检。

(3)政务大厅统一发放CNG气瓶电子标签。

(4)充装站充装员工用手持POS机扫描车辆CNG气瓶电子标签,操作加气枪为气瓶加气,听从质监局远程指挥。

(5)检验站对气瓶进行年检,生成年检报告,向省质监局提交气瓶年检结果。

(6)改装厂拆、装年检气瓶。

系统业务流程(如图1)。

1.2 系统总体设计方案

CNG电子监管系统采用成熟的J2EE框架,根据业务特点将整个CNG系统划分为5个大的子系统,如图2所示,整个系统以监管部门管理子系统为核心,以改装厂管理子系统、充装站管理子系统、检验站管理子系统、对外服务子系统为信息收集的基础,然后通过WEB网络将各个看似独立的系统耦合在一起,实现自上而下的层级管理,再针对不同的部门级别设置不同的访问权限,从而实现系统高度自动化的全方位服务。

1.3 监管部门管理子系统

监管部门管理子系统主要负责CNG标签的发放、CNG系统管理,提供数据服务、数据交换、数据中转以及监管网页平台等,如图3所示。

为实现远程音视频动态监控,监管部门控制中心在硬件上设置一组电视墙,由8台彩色专业品牌监视器、配套操作台、网络视频解码器组成。监管部门的工作人员能够通过视频监控墙监控所属充装站的加气情况,如图4所示,并可以通过远程指令立即终止非法的加气行为或者给予语音纠正和提醒。

1.4 改装厂管理系统

改装厂管理子系统主要完成CNG气瓶的改装、登记,送检。改装厂主要配备U-Key、PC机设备。工作人员在接收到改装任务后通过PC机登录改装厂客户端(如图5)。

工作人员用手持POS机扫描CNG气瓶电子标签,对每一辆前来改装气瓶的车辆信息(包括车牌,车辆类型,所属人姓名或者单位,车架号,发动机号等信息)和对应气瓶信息(包括生产厂家,出厂编号,生成日期,出厂日期,使用年限,容积,最大承受压力等信息)进行核对录入登记,并将数据上传到中央数据中心,且告知车主前去监管部门领取CNG电子标签后对车辆进行CNG改装。系统对改装的记录可以按照车牌号码、车主姓名或单位名称、气瓶出厂编号、日期等信息关键字来查询。

改装厂同时负责CNG气瓶的年检拆装。需年检的车辆到改装厂,改装厂对其所携带的气瓶进行拆装,并做好拆装记录登记,而后将气瓶送到检验站检验,检验站检验气瓶并对气瓶进行重新贴标。

1.5 充装站管理子系统

充装站管理子系统是整个系统数据的来源,负责CNG充装数据的采集。在硬件改造方面,通过和加气机厂家的合作,我们可以获得加气的数据,包括每次的加气量、气瓶充装前后的压力等数据,在不破坏加气机原有防爆电路特性的基础上,我们只需通过加气机提供的通讯接口与我们的电子监控系统对接即可,通过RS485线控制加气机对CNG气瓶的充装。电子监管控制系统中集成了VPN路由器确保数据的安全性。电子监管控制系统控制监控摄像头监管充装员的各个加气步骤。质监员和充装员可通过双向音频进行语音交互。

在充装站,当有CNG气瓶需要加气,充装员工首先通过手持机选择加气枪,并用无线电子标签扫描器扫描所需充装汽车的CNG电子标签,无论年检是否合法,电子标签扫描器都将当前员工、加气机、加气枪、气瓶信息等通过RF433传输到电子监管控制系统,系统对该气瓶的数据进行人工智能分析。若气瓶合法,系统控制加气机通过充装员工对气瓶进行加气,加气完成后向本地数据库写入此次加气信息。若气瓶到期或非法气瓶等,系统将通过安装在加气站的语音系统播报警告信息,提请车辆所有人注意,并不予加气;通过对车型、气瓶类型、气瓶容量、充装前后时间、充量、充前压力、充后压力等信息的综合分析和智能判断,若发现有与正常加气不符的数据时,系统会自动报警,并通过语音系统提示加气站,提请监管人员注意,并不予加气。

系统通过视频摄像头将采集的充装过程数据实时地上传至监管部门数据中心,数据中心可以观察到各个加气站,每个加气机的加气操作,当发现违规加气操作后,数据中心可以向加气站喊话,通过语音来提醒或者指挥充装员工纠正或者停止加气操作,同时可以远程下达对此加气枪进行关阀指令,来停止加气机的加气操作,加气站工作人员可通过加气站内的拾音器与监管人员对讲(如图6)。

1.6 检验站管理子系统

检验站管理子系统主要完成CNG气瓶的年检、电子标签发放等功能。对前来检验的车辆进行详细登记(包括车牌,车辆类型,所属人姓名或者单位,车架号,发动机号等信息),检验其改装后对应气瓶信息(包括生产厂家,出厂编号,生成日期,出厂日期,使用年限,容积,最大承受压力等信息)。对检验合格的气瓶使用电子标签发放系统发放标签,在完成贴标后通过手持检验设备再进行标签有效性检验,然后将检验结果由VPN网络上传到数据中心,完成检验登记(如图7)。

1.7 对外服务子系统

对外服务子系统基于数据中心,建立一套对外信息发布网站系统。提供气瓶年检信息、车辆信息、充装违规处罚信息、充装记录信息等对外的网站信息系统。主要面向使用者,为车主、各个子模块的工作人员提供Web登录浏览的功能。车主、司机、公交站调度可以通过网页随时查看自己车辆是否有违规信息、上次年检时间、年检过程状态等信息。

网站前台系统即为网站对外展现部分,该部分的实现采用专用模板方式实现;网站后台管理系统主要为管理员进行各种管理操作使用,如栏目维护,信息发布、信息审核、权限设置、静态资源管理、系统管理等(如图8)。

2 结束语

系统应用无线射频识别技术(RFID)、视频监控系统、音频广播系统、自动语音播放系统、智能控制系统、大型数据库oracle技术、数据加密技术AES、防爆技术和WEB界面J2EE技术、安全通讯VPN技术等,对CNG气瓶使用的全生命周期(安装、检验、充装、报废)进行动态监管。特别是对CNG气瓶安全充装全过程进行智能控制,从而确保到期未检、过期报废气瓶不能充装,消除CNG气瓶充装的安全隐患,保障充气站的安全经营;并能自动生成充装记录和作业人员工作情况,提高充装站的经营管理水平。同时系统将CNG气瓶的充装信息实时上传至监管部门的数据中心进行数据处理和保存,由监管部门进行动态监管,为杜绝管理漏洞、消除安全隐患、实行历史追溯提供可能,其应用前景将十分宽广。

摘要：近年来天然气CNG气瓶在汽车上的使用日益广泛,但CNG气瓶燃烧、爆炸等事故也屡屡发生。而提高CNG车用气瓶的监管手段是保障CNG气瓶使用安全性的有效手段。本文通过应用RFID射频识别等相关技术,构建了CNG气瓶使用全生命周期的动态监管系统,提高了CNG监管的工作效率,使得CNG的使用更加安全。

关键词：车用CNG气瓶,电子监管系统,RFID电子标签,射频识别

参考文献

[1]夏立荣.要重视车用CNG气瓶的危险性[J].劳动保护.2008.

[2]Klaus Finkenzeller[德].射频识别(RFID)技术[M].北京:电子工业出版社.2001.

[3]屈晓晖,庄大方,邱冬生.基于GIS的蔬果农产品可追溯物流实现技术研究[J].中国地理信息系统协会第四次会员代表大会暨第十一届年会论文集.2007.

车用CNG气瓶 篇2

判断题（共50题，每题2分，共100分）

1、对贮气瓶组的补气程序应从低压向高压逐级进行，对贮气瓶组的取气程序则相反。﹙ ﹚

2、加气站内所设置的卸车泵宜选用高扬程小流量的烃泵。﹙ ﹚

3、我国规定的气瓶最高工作温度为60℃是指大气温度。﹙ ﹚

4、气瓶净重是瓶体及其不可拆连接件的实际重量，包括瓶阀、瓶帽、防震圈等可拆件。﹙ ﹚

5、特种设备安全监督管理部门对特种设备生产、使用单位进行监督检查时，生产、使用单位可以技术保密、业务保密等理由拒绝检查。﹙ ﹚

6、气体的可压缩性沒有液体大。﹙ ﹚

7、必须在气瓶产品合格证的明显位置上，注明制造单位的制造单位名称。﹙ ﹚

8、天然气脱硫基本方法有两大类，即化学吸收法和物理吸收法。﹙ ﹚

9、无缝气瓶体与颈圈或底座松脱，可以点焊固定。﹙ ﹚

10、在仼何情况下，不要在压缩机设备运行过程中进行监测和修理。﹙ ﹚

11、《车用气瓶安全技术监察规程》中规定，车用气瓶报废可以交给交付其他人处理、也可以交付气瓶检验机构处理。﹙ ﹚

12、《气瓶充装许可规则》规定，气瓶充装站应配备与充装介质相适应的化验员、气瓶附件检修人员，并且经过技术和安全培训，取得具有充装作业项目的《特种设备作业人员证》。﹙ ﹚

13、制定《特种设备安全条例》最重要的目的是制裁各种特种设备安全违法犯罪行为。﹙ ﹚

14、特种设备作业人员是指操作、安装、维修及改造特种设备的人员，不包括特种设备管理人员。﹙ ﹚

15、因为特种设备检验工作具有强制性，所以企业必须听从检验检测单位的安排。﹙ ﹚

16、把作业场所和工作岗位存在的危险因素如实告知从业人员，会有负面影响，引起恐慌，増加思想负坦，不利于安全生产。﹙ ﹚

17、充装量是指气瓶内充装气体的质量。﹙ ﹚

18、无缝气瓶只能盛装永久气体。﹙ ﹚

19、考试机构不能对申請人是否符合报考条件进行审查。﹙ ﹚ 20、气体常数与气体的种类无关。﹙ ﹚

21、天然气加气站宜使用容积大于或等于250L的贮气瓶和高压容器等大型贮气装置。﹙ ﹚

22、水压试验压力是为检验气瓶靜压强度所进行的以水为介质的耐压试验的压力。﹙ ﹚

23、瓶内气体相互接触可引起燃烧、爆炸、产生毒物的气瓶，不得同车﹙厢﹚运输。﹙ ﹚

24、不要将充装软管暴露在高温或低温环境中，不要将充装软管用于牵引或举升等用途。﹙ ﹚

25、加气站内的脱水工艺宜采用固体吸附法。﹙ ﹚

26、建在城市建成区内的加气站，直选用电机传动的压缩机，建在城市边缘地区的加气站，可选用由天然气发动机传动的压缩机。﹙ ﹚

27、不要拧紧或拧松仼何带压设备的零部件。﹙ ﹚

28、常规站的三级操作系统是指加气站上的储气瓶分成高压、中压、低压三组，所以称为三级操作系统。﹙ ﹚

29、机动机动车辆进入天然气站的生产区，必须配装防火罩。﹙ ﹚

30、对于钢印中沒有充装气体名称或化学分子式的旧气瓶，应由气瓶检验站补打充装气体名称或化学分子式钢印。﹙ ﹚

31、加气站是防火重点区域，站内严禁烟火，严禁堆放杂物和存放各种易燃易爆品。﹙ ﹚

32、加气时车辆必须熄火，拉紧手剎，关闭车上所有电器装置，严禁在加气时发动车。﹙ ﹚

33、在每组贮气瓶的进、出气总管上，宜设置人工快速切断阀和平衡控制阀﹙或电动控制阀﹚。﹙ ﹚

34、气瓶瓶阀出气口的结构，应有效地防止气体错装，错用。﹙ ﹚

35、气瓶的放置地点，不得靠近热源和眀火，应保证气瓶体干燥。﹙ ﹚

36、在合建站内宜将柴油贮罐布置在压缩天然气贮气装罝与汽油贮罐之间。﹙ ﹚

37、在一个加气站各瓶组宜单独引管道至加气机，对加气汽车按各瓶组的压力进行分挡转換充装。﹙ ﹚

38、车载贮气瓶宜分组设置。在补气和取气过程中，严禁车体移动。﹙ ﹚

39、瓶阀是气瓶专用阀门的统称。﹙ ﹚

40、烃泵负荷试运转检查，泵运行稳定，不得颤动。﹙ ﹚

41、用户对高压脱水装置进行外管线接口连接以及对本装置外的管路系统进行水压试验或管道吹扫等作业时，切不可随意将本装置的进出口阀门打开。﹙ ﹚

42、天然气的压缩机前应设置缓冲罐。﹙ ﹚

43、有效期滿前，气瓶充装单位应当向原批准部门申請更換《气瓶充装许可证》，未按规定提出申請或未获准更換的，有效期滿后不得继续从事气瓶充装工作。﹙ ﹚

44、申请复审时，持证人员应提交《特种设备作业人员证》原件。﹙ ﹚

45、申請《特种设备作业人员证》的人员应当符合年龄在18周岁以上。﹙ ﹚

46、不符合安全要求的气瓶必须送交地﹙市﹚级或地﹙市﹚级以上质监部门指定的气瓶检验机构报废销毁﹙ ﹚

47、为方便申请人办理考核发证事项，发証部门可以将受理和发放証书的地点设在考试报名地点。﹙ ﹚

48、气瓶应当逐只进行监督检验后方可出厂。﹙ ﹚

49、操作人员若穿带化纤衣服，在行走脱衣是也会因摩擦使人体带电。﹙ ﹚

50、由于天然气的密度小，极易散逸，自燃点高，因此在自燃条件下不易形成爆炸混合物，其安全性较高。﹙ ﹚

单选题（共 题、共 分）

1、在加气站和合建站内，加气机与站外不超过1000KVA的箱式变压器和杆装变压器，其防火间距最小不应小于﹙ ﹚。

A、24 B、10 C、12 D、15

2、在加气站和合建站内，天然气放散管管口与站外不超过1000KVA的箱式变压器和杆装变压器，其防火间距最小不应小于﹙ ﹚。

A、24 B、10 C、12 D、15

3、加气子站宜由压缩天然气的接受、贮存和﹙ ﹚等系统组成。A、脱硫 B、脫水 C、压缩 D、加气

4、民用建筑物保护，﹙ ﹚是一类保护物。

A、办公楼 B、一般桥梁 C、村庄 D、学校、幼儿园、老人院、医院和中小型体育馆

5、－级天然气加气站内加气枪的设置数量为﹙ ﹚。A、6～8 B、4～6 C、2～4 D、1～2

6、压力表盘刻度极限值应根据工作压力的大小选择，即有适当的余量又要便于观察，压力表表盘刻度极限值应为工作压力的1.5-3.0倍，最好选用﹙ ﹚倍。A、1.5 B、2 C、2.5 D、3

7、天然气、液化石油气加气站、合建站向车辆进、出口道路的一侧宜﹙ ﹚。

A、封闭 B、建造实体围墙 C、建造非实体围墙、栅栏 D、建造非燃烧实体围墙

8、气瓶附件不包括﹙ ﹚。

A、瓶帽 B、液位计 C、防静电装置 D、紧急切断阀

9、气瓶的挡案应保存到气瓶﹙ ﹚为止。

A、下－检验周期 B、报废 C、过户

10、天然气加气站、合建站与站外建筑物相邻的－侧，应建造高度最小不小于﹙ ﹚m的非燃烧实体围墙。A、1.0 B、1.5 C、1.8 D、2.2

11、气瓶充装单位必须建立与充装气体种类相适应的能够保证充装安全和充装质量的﹙ ﹚。A、紧急处理措施 B、安全纪律 C、质量管理体系 D、劳动纪律

12、贮气井管之间距离﹙中心线﹚最小不应小于﹙ ﹚m。A、0.4 B、0.6 C、0.8 D、1.0

13、加气软管必须耐天然气腐蚀，承压最小不应小于﹙ ﹚Mpa。A、30 B、50 C、80 D、100

14、三级天然气加气站内加气枪的设置数量为﹙ ﹚。A、6～8 B、4～6 C、2～4 D、1～2

15、排污管应使用高压无缝钢管，并设于﹙ ﹚。A、管底封头中心位置 B、管底封头中心位置 C、管顶封头最低位置 D、管顶封头中心位置

16、天然气在设备和管道中流动，会因摩擦而产生静电，如不及时导出，则静电荷聚集将产生﹙ ﹚。A、危险电压 B、危险电流 C、危险电荷

17、无缝气瓶的底部结构应符合有关技术规范的要求，以下﹙ ﹚不符合要求。A、结构型式和尺寸，应符合有关国家标准的规定

B、凸形底与筒体的连接部位应园滑过渡，其厚度不得小于筒体设计厚度值 C、凹形底的环壳与筒体之间应有过渡段，过渡段与筒体的连接应园滑过渡 D、可以另焊装底座或支承

18、维护和修理工作不能在压缩机设备﹙ ﹚进行。A、正常运行时 B、停机后 C、完全排空后 D、置換彻底后

19、特种设备使用单位，应当严格执行《特种设备安全监察条例》和有关安全生产的法律，行政法规的规定，保证特种设备的﹙ ﹚。

A、经济运行 B、高效率运行 C、节能运行 D、安全使用

20、压力容器﹙ ﹚的，使用单位不应当向登记机关申請变更登记。A、操作人员变更 B、安全状况发生变化 C、长期停用 D、移装或者过户

21、特种设备作业人员应履行以下义务﹙ ﹚。

A、应当严格执行特种设备的操作规程和有关的安全规章制度 B、作业人员发现事故 C、绝对服从领导指挥的义务 D、作好维俢记录的义务

22、特种设备作业人员在作业过程中发现事故隐患或者其他不安全｜因素，应当立即﹙ ﹚。A、停止设备运行 B、离开现场 C、向现场安全管理人员和单位有关负责人报告 D、启动应急预案

23、特种设备作业人员应当按照国家有关规定经特种设备安全监督管理部门考核合格，取得国家统一格式的﹙ ﹚，方可从事相应的作业或管理工作。A、特种设备作业人员证书 B、操作证 C、IC卡 D、资格证

24、即使压力容噐跨省原登记机关变更登记，压力容器的﹙ ﹚也不变。A、使用登记号 B、注册代码

C、使用登记证有效期 D、使用登记证号和注册代码

25、关于以下气体临界状态的说法﹙ ﹚是错误的。A、气体能够液化的的最高温度叫气体的临畀温度

B、某气体的临畀温度、临畀压力、临界密度都有固定的数值 C、气体的临畀温度越高，气体越容易液化

D、气体处于临界状态时，气相、液相仍有明显的差别

26、关于以下混合气的说法中﹙ ﹚是错误的。A、混合气体中各种气体之间有畀面

B、混合气体是有由两种或两种以上气体组成的圴匀混合物 C、空气是一种混合气

D、民用液化石油气是一种混合气

27、极度危害的介质其空气中允许浓度为﹙ ﹚mg／立方米。A、＜0.1 B、0.1～1.0 C、1.0～10 D、≥10

28、液体在密闭的容器里，受到外加压力时，本身的体积﹙ ﹚。A、増大 B、减小 C、基本不变

29、下列气体与空气混合，遇明火可能发生懪炸的是﹙ ﹚。A、二氧化碳 B、氮气 C、甲烷 D、氧气

30、快速切断阀是从全开至全关阀门转动﹙ ﹚于－圈并能关严。A、大 B、刚好 C、小

31、在城市偏僻地区所建的液化石油气加气站和合建站的贮罐设置方式，为﹙ ﹚。

A、地上贮罐 B、地下贮罐 C、半地下贮罐 D、应根据站址和周围环境条件确定

32、加气机给车辆充气是靠﹙ ﹚进行的。A、压缩机向车辆气瓶充气的 B、高压瓶组向车辆气瓶充气

C、地面瓶组与车辆气瓶之间的压差 D、压缩机向车辆气瓶充气

33、进行天然气压缩操作必须小心，但不必﹙ ﹚。A、严格遵守所有与压缩机使用有关的规定

B、安全阀排放的气体必须通过管线安全地输送远离工作区域的地方 C、当压缩湿天然气时，应避免产生大量的凝结液 D、每班检查泄漏检测装置的灵敏度

34、充装天然气的气瓶字样为﹙ ﹚。

A、天然气 B、液化天然气 C、固体天然气

35、加气子站宜由压缩天然气的接受、贮存和﹙ ﹚等系统组成。A、脫硫 B、脫水 C、压缩 D、加气

36、我国规定的永久气体的基准温度为﹙ ﹚℃。A、60 B、0 C、20 D、40

37、属于永久气体有﹙D﹚。

A、氯化氢 B、乙烷 C、二氧化碳 D、天然气

38、充装天然气的气瓶颜色标志为﹙ ﹚。

A、淡黄 B、深绿 C、白 D、棕

39、中压瓶组内天然气起充压力为﹙ ﹚Mpa。

A、8.0 B、12.0 C、18.0 D、22.0

40、在城市建成区内不应建一级加气站和一级合建站在城市人员稠密区设置的加气站和合建站的规模宜为﹙ ﹚级。

A、一 B、二 C、三

41、气瓶制造钢印不包括﹙ ﹚项目。

A、充装气体名称或化学分子式 B、气瓶编号 C、实际重量，kg D、检验单位

42、为了提高容积利用率，可将储气器进行分组，实际运行中按总容积的﹙ ﹚的比例分配高压组、中压组及低压组时，能获得较高的容积利用率。

A、1︰1︰3 B、2︰3︰5 C、1︰2︰3 D、1︰1︰1

43、压缩机按﹙ ﹚可划分为，低压压缩机，中压压缩机，高压压缩机和超高压压缩机。A、额定压力 B、工作功率 C、工作压力 D、排气压力

44、主要安装加气机，供停靠在加气车位处的燃气汽车进行充装操作的平台，叫﹙ ﹚。A、充装平台 B、驻车位 C、充装间 D、加气岛

45、压缩气体是永久气体、液化气体及﹙ ﹚统称。

A、高压气体 B、混合气体 C、低压气体 D、溶解气体

46、加气机的加气软管上应设﹙ ﹚。

A、安全阀 B、紧急的断阀 C、拉断阀

47、要做到“安全笫一”，就必须﹙ ﹚。

A、将高危作业统统关掉 B、安全系数越高越好 C、执行“安全优先”的原则 D、制定更严格的安全标准

48、锅炉、压力容器、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施的安装、改造及重大维修过程，必须经﹙ ﹚，未履行该程序，或沒达到合格标准，不得交付使用。

A、审批 B、备案 C、监督检验 D、告知

49、《特种设备作业人员证》每﹙D﹚复审一次。A、1年 B、2年 C、3年 D、4年

50、加气机主机箱内应设置按不同进气压力接管的切換阀门，加气程序宜采用﹙ ﹚控制系统。A、人工 B、机械 C、液压 D、计算机

51、﹙ ﹚运输瓶装气体应有遮阳设施，避免曝晒，在城市的繁华地区应避免白天运输。A、春季 B、夏季 C、秋季 D、冬季

52、加气站和加气母站主要生产工艺系统由﹙ ﹚组成。

A、天然气引入站管道 B、脫硫、脱水、调压、计量、压缩、贮存、加气等 C、循环泠却水 D、泠凝液处理

53、液化石油气加气站、合建站的经营区应由三部分组成。不包括 ﹙ ﹚。

A、加气区 B、营业室 C、仪表和配电间 D、生活区

54、低压贮气井管组内天然气起充压力为﹙ ﹚Mpa。A、8.0 B、12..0 C、18.0 D、22.0

55、低压气瓶最高公称工作压力小于﹙ ﹚Mpa的气瓶。A、4 B、8 C、10 D、15

56、天然气加气站试运行现场应符合有关要求，下面﹙ ﹚与要求不符。A、投产期间采访人员严禁使用闪光灯、新闻灯 B、所有操作器械必须防爆

C、参加投产的人员应能熟练使用消防器材和消防设施 D、投产操作人员应由安装单位按排

57、高压瓶组内天然气起充压力为﹙ ﹚Mpa。

A、8.0 B、12.0 C、18.0 D、22.0

58、﹙ ﹚脱水装置放罝在压缩机的中间出口处。A、高压 B、中压 C、低压

59、在加气站和合建站内，加气机与站外建筑面积不超过200平方米独立的民用建筑，其防火间距最小不应小于﹙ ﹚米。

A、8 B、10 C、12 D、15

60、天然气加气站使用的贮气瓶﹙简称站用瓶﹚及其配套阀件应符合有关规定，下面﹙ ﹚不符。A、站用瓶可选用钢制气瓶或具有防火功能的树脂纤维缠绕气瓶 B、单瓶水容积应大于或等于60L C、最大允许充装压力应为30.0Mpa D、最大允许充装压力应为25.0Mpa

61、在腐蚀介质环境中使用的气瓶检验周期是﹙ ﹚。A、每3年一次 B、每2年一次 C、每4年一次 D、每6年一次

62、对销售未经许可的充装单位充装的瓶裝气体，责令改正，或﹙ ﹚罚款。A、1千元以上 B、1万元以下 C、3万元以下 D、2万元以下

63、气瓶瓶阀材料有着严格的规定，下面﹙ ﹚与要求不符合。A、所用材料既不与瓶内盛装气体发生化学反应 B、符合相应标淮的规定 C、重量不小于50g D、所用材料不影响气体的质量 64、《特种设备安全监察条例》自2003年﹙ ﹚起施行。

A、1月1日 B、6月1日 C、3月1日 D、9月1日 65、气态液化石油气的密度比空气的密度﹙ ﹚。

A、相等 B、不定 C、大 D、小

66、大气压力是地球表面包围着的一层空气，由空气的﹙B﹚对地球表面产生的一定的压力，叫大气压力。A、质量 B、重量 C、流动 D、吸附 67、液化石油气在正常使用时，瓶内介质为﹙ ﹚。A、气态液化气 B、液态液化气 C、气液两相共存 D、与压力有关 68、液体变成气体的温度叫﹙ ﹚温度。

A、液化 B、沸腾 C、熔融 D、溶解 69、甲烷的液化温度为零下﹙ ﹚℃。

A、252 B、161 C、267 D、183 70、高压气瓶是公称工作压力等于或大于﹙ ﹚Mpa的气瓶。A、4 B、8 C、10 D、15 71、采用以液化石油气和﹙ ﹚为燃料的汽车，叫燃气汽车。A、煤气 B、氧气 C、压缩天然气 D、氢气 72、低压气瓶最高工作压力小于﹙ ﹚Mpa，的气瓶。A、4 B、8 C、10 D、15 73、贮气井最大允许充装压力应为﹙ ﹚Mpa。A、15.0 B、25.0 C、32.0 D、35.0

74、按《气瓶充装许可规则》规定，﹙ ﹚是气瓶充装单位管理人员。A、负责人﹙站长﹚ B、安全员 C、检查员 D、技术负责人

75、对收购、销售未经破坏处理的报废气瓶者，责令改正，处﹙ ﹚罚款。A、1千元以下 B、5千元以下 C、2万元以下 D、1万元以下

76、负压力是指某一物体内的压力﹙ ﹚时。

A、低于0 B、低于大气压力 C、低于标准大气压 D、压力为负值

77、按照《职业病接触毒物危害程度分钑》规定，毒性可分为﹙ ﹚级。A、五 B、四 C、三 D、二

78、气体的危险特性不是装入气瓶以后才有的，也不所有瓶裝气体所共有的，它包括﹙ ﹚等性质。A、压缩 B、爆炸性 C、压缩后产生毒性 D、蒸发 79、下列气体与空气混合，遇明火可能发生爆炸的是﹙ ﹚。A、二氧化碳 B、氮气 C、甲烷 D、氧气

车用CNG气瓶 篇3

近年来,天然气作用汽车燃料成为解决燃料供应和汽车排放污染问题的积极措施,特别是2008年5月以来,燃油价格多次调整,CNG(压缩天然气)汽车改装在全国各地形成热潮。四川等天然气资源地区有大量社会车辆改装CNG燃料,全国其他大部份地区主要进行的是出租车和公交车的改装。由于短时间内需要改装的汽车数量集中,安装单位能力和经验不足,加上出租车和公交车运行时间长,气瓶和燃气系统负荷较大,使用单位缺乏经验,暴露出一些安全隐患,在一些地方发生过车辆燃烧和气瓶爆炸事故[1,2]。

目前,CNG汽车改装执行的技术标准主要是GB/T18437-2001《燃气汽车改装技术要求》[3]中的天然气汽车部分,为加强气瓶安装和使用等环节安全管理,国家质检总局分别于2006年9月和2007年6月下发了《关于加强车用燃气气瓶安全监察工作若干意见的通知》(质检特函[2006]46号,以下简称文件1)和《关于进一步完善锅炉压力容器压力管道安全监察工作的通知》(国质检特函[2007]402号,以下简称文件2),2009年8月1日起施行《车用气瓶安全技术监察规程》[4](TSGR0009-2009,以下简称《车用瓶规》),这些规范和规定的执行,对车用燃气气瓶的安装、使用、检验及行政许可等方面作出了比较明确的要求,对规范车用气瓶管理起到积极作用。为更好地贯彻国家有关法规和文件要求,保证CNG气瓶安全,笔者结合工作实际,针对CNG汽车改装和使用中出现的问题,提出解决办法和建议,以引起同行的共识。

1 安装资质问题

1.1 改装车辆的气瓶安装

(1)异地安装问题及分析。

国家质检总局的文件1中明确规定:车用燃气气瓶的安装单位必须取得压力容器安装1级资质;文件2中对车用气瓶安装单位的资源条件作出专门规定。但对于已取得车用气瓶安装资质的单位,异地从事气瓶安装工作,是否要在当地重新取得资质,两个文件没有规定;《车用瓶规》第十七条中规定,车用气瓶的安装单位变更安装场地时,应当报安装地省级质量技术监督部门批准后,并且及时办理安装许可变更手续,方可继续进行安装工作。从目前实际情况看,各地相关部门的认识和要求不一致,据了解,有些地区把车用气瓶安装与普通压力容器安装一样对待,认为已取得相应资质就可以在全国范围内通用;而很多省份对已在外地取得安装许可的改装单位,要求重新取得安装许可,引起一些安装单位的异议,认为是重复行政许可。笔者认为,从车用气瓶安装的特点和实际情况来看,应当要求跨地区(特别是跨省)的安装单位在当地设置分支机构并重新取得安装许可资质。压力容器安装单位在异地施工时,都存在设备、人员调配和质量体系运转问题,而车用气瓶还有如下特点:一是工厂化生产,一家安装单位可能要同时改装几台或十几台车辆,安装工作批量进行;二是随时性,一台出租车进行的CNG改装一般只需要几个小时,随来随改,要求快速高效;三是售后服务性,CNG汽车改装后,要对车辆进行调试、维护和定期保养。这些都说明车用气瓶安装单位的人员、场地等资源条件要有基本保证,不能流动作业,与一般的压力容器安装有很大区别。文件1、2规定,车用气瓶的安装许可采用的是省级质量技术监督部门受理、审批,国家质检总局发证的方式,一省的质监部门很难对异地的安装场所的设备、人员等资源条件进行确认,安装单位也不会选择注销一地的安装资质、在新的场地重新取得资质的变更方式,而是采取增加安装场地的变更方式。《车用瓶规》规定气瓶安装单位变更安装场地的方式,不适用与跨省安装。

(2)相应对策。

要解决异地安装问题,防止安装单位利用一套设备和技术人员在多个地方取得安装许可,保证改装质量和售后服务,比较有效的方式是明确要求跨地区的安装单位在当地设置分支机构(办理营业执照等)并独立取得安装许可资质;同时,对文件2中规定的安装单位的资源条件适当放宽,允许对部分非主要设备进行租借和外协;对地级市内的同一安装单位,安装质量控制体系能够覆盖,资源条件可以共享,允许设置临时的安装点,减少重复许可的麻烦。这样可以避免出现改车高峰时,改装单位蜂拥而上,车辆改装完以后又缺少维修单位的情况。

1.2 原装双燃料汽车的气瓶安装

1.2.1 部分车用气瓶安装的质量失控问题

(1)问题及分析。

为适应市场要求,大多汽车厂家开始生产双燃料汽车,原装车辆虽然价格较高,但是按油气两用设计,使用工况合理,方便在公安交通部门办理车辆行驶证,受到青睐。但是实际中发现,很多厂家未取得气瓶安装资质,而是将气瓶安装(含管路系统)承包给有资质的小安装单位,比如有上海的汽车厂生产的汽车可能委托南京的安装单位改装,然后省内销售。一些试验项目也未在厂内试验,甚至是在销售当地4S店进行改装,并非真正意义上的原装车辆。

(2)相应对策。

为保证车辆安全,我们采取的措施一是办理气瓶使用登记时严格审查安装资料,要有安装地特种设备监督检验机构出具的车用气瓶安装监督检验证书;二是由车用气瓶检验单位对新车的气瓶和燃气系统进行气密性检查后,方可办理气瓶使用登记。建议气瓶安装所在地的质监部门加强这类原装车辆的安装工作管理,严格按原设计方案安装,不能擅自不做或少做试验项目。

1.2.2 部分新车的气瓶更换问题

(1)存在问题分析。

一些汽车厂家为方便设计和降低成本,使用容积较小的气瓶,车主为增加续驶能力,都要求更换大容积气瓶,例如将原车50L气瓶更换为65L,甚至80L的气瓶。这有两个问题需要解决,一是气瓶布置不合理,二是更换掉的小气瓶容易流入社会,带来安全隐患。

(2)合理的解决方法。

改变原气瓶布置方案应经原厂家同意,由具有车用气瓶安装资质的单位按本文4.1、4.2等条的内容进行气瓶重量、支架强度的核算,改装过程要经过特种设备监督检验部门监检,同时做好原有气瓶的统一回收。

2车用气瓶检验周期、使用年限及气瓶的移装

国家质检总局《气瓶安全监察规程》第69条规定[5],车用气瓶每三年检验一次,汽车报废时,车用气瓶同时报废;《车用瓶规》中对检验周期、气瓶移装等未具体规定,但要求符合有关安全技术规范和标准的要求。上述两个规范未区分气瓶类型和车型,也未规定气瓶使用年限。

2.1 气瓶检验周期和使用年限

(1)现行标准规范存在问题分析。

现行的两个车用压缩天然气气瓶检验标准中规定了气瓶检验周期和使用年限,其中适用于全钢瓶的GB19533-2004《汽车用压缩天然气钢瓶定期检验与评定》[6]中规定,出租车用钢瓶的检验每两年进行一次,第二次检验有效期为一年;其他车辆用的钢瓶每三年检验一次,第二次检验后每两年一次;对使用超过5年的出租车用钢瓶及使用期超过10年的其他车辆用钢瓶,登记后不予检验,按报废处理;适用于钢质内胆纤维缠绕气瓶的GB24162-2009《汽车用压缩天然气金属内胆纤维环缠绕气瓶定期检验与评定》[7]中规定,气瓶检验周期不超过3年,使用年限按照设计使用寿命,不分出租车和其它车辆。由于大多数厂家生产的缠绕瓶的设计使用寿命都为15年,对缠绕瓶的要求明显低于全钢瓶,特别是出租车使用的气瓶,全钢瓶按照GB19533规定,两年检验一次,使用年限为5年;纤维缠绕瓶执行GB24162标准,三年检验一次,使用年限长达15年。纤维缠绕瓶由于重量轻等优点,近几年数量增长很快,但还没有使用超过15年的,没有经过实践的考验,考虑到缠绕瓶的结构特点和出租车充装频繁的情况,从严格管理的角度,缠绕瓶的检验周期和使用年限均不宜超过全钢瓶。GB24162是2010年1月1日开始实施的,国内在之前,无论全钢瓶、缠绕瓶都按照GB19533进行检验,四川、重庆等早期使用CNG汽车的地区,多采取制定地方标准或企业标准的方式,要求出租车用的缠绕瓶仍然执行GB19533的检验周期规定,以保持法规的延续性。GB24162规定气瓶检验周期不超过3年,地方标准和检验单位的企业标准严于国标,本身并无不妥,但带来两个问题。一是出租车主普遍认为检验过于频繁,负担加重;二是按照GB19533的规定,两年检验一次,第二次检验有效期为一年(即第二次检验以后,每年检验一次),按照缠绕瓶15年使用年限计算,正常情况下,一只气瓶在使用周期内要检验12次,远远高于全钢瓶2次的规定。公称压力为20MPa的气瓶水压试验压力为30MPa,水压试验过多会损害复合层及使残余变形超标,过于频繁拆装气瓶也容易损伤纤维缠绕层、瓶阀螺纹及气路密封性能,因此,检验周期并非愈短愈好[8]。

(2)相应对策。

由于出租车等营运车辆每天加气次数可能达到5-6次(远高于设计时的每天2次),且国内加气速度非常快,造成气瓶壁温急剧上升,夏季特别明显,加剧了缠绕瓶的疲劳风险,气瓶检验工作确实重要。应对出租车等营运车辆使用的纤维缠绕瓶的检验周期和使用年限应与其它车辆区分,为避免频繁拆装和水压试验,可通过制定地方标准或企业标准的形式,在不违反GB24162标准的前提下,将检验分为全面检验和年度检验,年度检验以对缠绕层的外观检查等为主,全面检验时才进行水压试验,减少频繁拆装和水压试验的安全隐患,同时降低年度检验成本。修订GB24162标准时要注意上述问题。

2.2 气瓶移装问题讨论

文件1和《气瓶安全监察规程》均规定汽车报废时,其安装的车用气瓶随车报废,但未对车用气瓶的移装作出规定。《车用瓶规》和GB/T18437-2001《燃气汽车改装技术要求》规定,气瓶移装应当在设计寿命内,并重新检验合格。由此来说,车用气瓶是允许移装的。由于CNG气瓶使用年限和车辆的使用期限的不一致,部分车主可以在车辆报废前,就将CNG气瓶提前移装,来逃避气瓶报废。目前已发现在外省随车辆报废的气瓶流入异地的情况,气瓶管理难度大。因此,建议规定使用一定年限的某类气瓶(特别是复合瓶)就不能移装了,同时加强报废气瓶的回收销毁管理,杜绝非法气瓶移装行为。

3 CNG汽车改装的质量监督管理

要保证CNG汽车改装的质量,需要加强质量控制的监督和管理,据了解,在CNG汽车改装环节,设置行政许可的仅有质量技术监督部门的气瓶(压力容器)安装方面的有关要求,主要是通过气瓶安装单位的资质许可、气瓶安装过程的监督检验以及办理气瓶注册登记来进行监管,在监管范围方面有需要完善的地方。

(1)改装的质量监督管理范围讨论。

按照《气瓶安全监察规程》和《车用瓶规》的规定,质监部门的管理范围仅限气瓶本体和阀门等附件,《车用瓶规》附件中所列的《车用气瓶安装监督检验大纲》规定:安装监督检验工作的范围仅包括瓶阀第一道接口以内。文件2在车用气瓶安装单位专项许可条件中也没有要求安装单位具有汽车维修资质。但社会上一些部门和单位普遍认为取得质监部门的车用气瓶安装许可,就能进行CNG汽车整车改装,CNG汽车的改装过程控制是由质监系统的特种设备部门进行的,因此易出现监管的空挡。实际上,CNG汽车改装是一个包含气瓶选型及固定、管路阀门安装、调节显示装置安装调试等的整体过程。国内天然气汽车使用较早的一些地区,大多通过地方立法或政府文件的形式,要求改装单位应当具有汽车维修资质,质监、车管、交通各部门按各自职责进行监管工作。但是大部分地区由于各种原因,管理工作相对滞后,车管和交通等部门很难迅速介入,不利天然气汽车行业的健康发展。

(2)相应对策和建议。

质监部门在确定改装单位时,应优先受理具有汽车维修资质的厂家申请车用气瓶安装。同时要明确质监部门对车用气瓶实施监察的范围,积极与其他政府部门配合,利用气瓶安装过程监督检验、车辆年检等形式加强改装工作的监管。对CNG汽车的改装过程进行监督检验,有利于保证安装质量。但由于车用气瓶安装监检费用较少、监检工作复杂、缺乏安全技术规范等,监检单位积极性不高,监检工作开展难度大。为提高气瓶安装过程监督检验工作的有效性,可以采取协议监检的方式,将监检范围从气瓶和瓶阀扩大到整个管路系统。

4 CNG车辆改装中需注意的技术问题

CNG汽车改装已有GB/T18437-2001《燃气汽车改装技术要求》、GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》、QC/T245-2002《压缩天然气汽车专用装置和安装要求》等有关技术标准,但由于需要改装的汽车种类很多、情况复杂,要注意相关的技术问题,以确保安装质量和正常使用。

4.1 气瓶数量和布置方案的选择

CNG储气瓶的数量和规格是按照可利用的空间和一次充气的续驶里程要求来确定的,气瓶容积越大,数量越多,充装一次续驶里程越长,但会使整车质量增加,造成额定载重量下降、燃料消耗上升。另外,CNG气瓶主要有钢质内胆纤维缠绕气瓶和全钢气瓶等几种,气瓶重量相差较大,如50L的30CrMo全钢气瓶质量比同容积的纤维缠绕气瓶重30%,全钢瓶的价格比钢质内胆缠绕气瓶低的多。按QC/T257-1998《压缩天然气汽车定型试验规程》[9]规定,在定型汽车上进行改装,某一轴系质量增加量超过原车满载轴质量5%时,应对改装车进行操纵稳定性试验检测,因此应避免某一轴载质量增加量超过原车满载轴质量5%。CB7258规定,对载客人数少于9人的汽车,转向桥负荷均不小于该车整车质量的30%;对其他车型,转向桥负荷均不得小于该车整车质量的20%。为保证符合上述要求,GB/T18437规定,应保证在空载和满载状态下的载荷分布符合GB7258的规定,安装气瓶(充满压缩天然气)后,车辆最大总质量的增加应不超过5%。因此,在确定气瓶数量和位置时,要综合车辆一次充装续驶能力、可利用空间、总质量增加等因素,为保证转向桥负荷不超标,气瓶应尽可能安装在两轴之间。

目前,大多数CNG汽车改装厂都照搬现有车型的气瓶布置方案,很少进行总质量和转向桥负荷的计算,主要是根据气瓶安装空间和用户要求来确定气瓶数量和位置。气瓶安装单位资质评审时,许多评审单位主要进行安装工艺文件的检查,忽视对改装设计方案的审查,改装样车检查时也是仅检查出租车等小型车辆,而忽视公交车等大型车的审查。因此,改装单位要根据实际制定各种车辆的工艺方案,符合有关法规标准的要求。

4.2 气瓶的固定方式

气瓶安装一般是将预先做好的固定支架安装在车辆上,再通过卡箍(或背带)把气瓶固定在支架上。车辆行驶中要保持气瓶和阀门及高压管路不松脱、不泄漏,气瓶的固定十分重要。CB/T18437规定,气瓶安装紧固后,在上、下、左、右、前、后6个方向上应能承受8倍于充满额定工作压力的天然气的气瓶重力的静力,气瓶与固定座之间应垫厚度不小于2mm的橡胶垫或弹性无水止动垫,固定支座应有阻止气瓶旋转移动的能力。因此要注意以下问题。

(1)卡箍制作不符合规范。

一是卡箍用扁钢较薄和卡箍内圆弧面不用靠模制作。部分改装厂的卡箍用扁钢仅2-3mm,弯折处的刚度较少,长期振动时,易产生塑性变形而丧失卡箍的夹紧力,建议扁钢厚度不小于4mm;用手工弯制的卡箍内圆弧面与气瓶外圆周不能保证很好的接触,影响卡箍的夹紧力,因为各个卡箍扁钢弧度不同,在拧紧螺栓时,左右卡箍的夹持力不同,难以保证气瓶6个方向上的承受能力,因此,卡箍应用靠模预制。二是使用非金属编织带代替扁钢卡箍,不及时调整夹紧装置。使用非金属编织带代替扁钢的好处是不会对气瓶磨损,但是要注意在CNG汽车使用一段时间后,及时回厂调整夹紧装置,并测试夹紧力。

(2)金属卡箍橡胶垫安装随意或不安装。

很多改装厂未使用专门生产的厚度不少于2mm并有两端翻边的橡胶垫,仅采用普通橡胶内胎,厚薄不均,容易在扁铁做的卡箍与气瓶之间移动,起不到隔振和增加磨擦防止气瓶滑动的作用。如果橡胶垫从卡箍中松脱,将影响夹紧力,而且对气瓶纤维缠绕层起破坏作用,不利于气瓶安全。有的改装厂家当材料不足时,直接在金属卡箍上缠绕厚度约1mm的塑料条,代替橡胶垫,一般运行一段时间,塑料条磨损脱落,卡箍直接与气瓶接触,容易与瓶体磨檫,也减小夹紧力。使用金属卡箍应严格按标准要求装设橡胶垫。

4.3 高、低压管路的安装

(1)CNG气瓶至减压调节器的高压管路一般采用无缝不锈钢管材料(一般为专用),外表应包有PVC塑料或防护胶管作为保护,管线与相邻部件接触或穿越孔板时,应采用橡胶衬垫(或套)予以保护。低压管线是从减压调节器至混合器的管路,一般采用橡胶软管,在保证车辆振动时减压器正常工作的前提下,橡胶管不宜长,主要是防止减压器的反应迟钝和管线与相邻部件接触。

(2)采用多个气瓶串联供气的情况,每个气瓶应配置一个高压电磁截止阀,使各瓶的高压燃气先受截止阀控制,再串联供气。一旦发生意外,各瓶高压气会受到发动机点火电磁脉冲的控制而被分别关在瓶内,不会泄漏。由于相关规范没有明确要求,目前进行的公交车改装,多个气瓶串联供气很少每个气瓶配置都配置电磁截止阀。

4.4 非燃气系统的检查

改装后的CNG车在进行燃气系统的检查调试的同时,对非燃气系统也要进行检查,很多改装厂都不作这项检查。

(1)对原有燃油管路的检查。

目前,已发现一些型号的汽车在改装后,由于燃油进(回)油管路仅在点火时使用,燃油系统长期不正常运行,回油阀处会出现堵塞,造成回油管压力不正常,一旦油管路老化破裂,很容易漏油而引起燃烧[10]。因此,车辆进行CNG改装后,要对燃油管路等非燃气系统进行检查,发现管路老化或工作不正常时,应及时更换。同时要求车主使用燃气后,定期使用燃油运行1小时。

(2)对配风系统的检查。

与燃油车不同,天然气是在原空气管路的混合器与空气混合,然后吸入发动机燃烧室。个别车辆在改装CNG后,装置在风门部位的传感器由于燃料变化,运行一段时间后会出现电压不稳造成短路打火,引起混合器燃烧。要对传感器和进气歧管真空度进行检查,保证其工作正常。

(3)对电路的检查。

我市某单位在进行CNG气瓶固定支架安装时,从侧面安装紧固螺钉,没有检查车架内部,螺钉对布置在暗处的后总成线路造成损坏,车辆运行1个月后,紧固螺钉与车辆侧面的后总成线路摩檫短路发生线路自燃。经了解,该车在进行车辆维保时,将原布置在左侧底部的后总成线路,改在沿左侧面布置,改装单位在侧面安装紧固螺钉时,破坏了绝缘层。虽然车辆后部仅有尾灯、油泵、刹车灯、后备箱照明等电器,但不能忽视对内部线路的检查。

5 车用气瓶的电子动态监管

在气瓶管理中利用信息化手段实行动态监管,一直是努力的方向,有必要在车用燃气气瓶中率先实行。目前的非车用气瓶的注册登记软件,不能满足车用气瓶的使用,因为车用气瓶需要采集的信息较多,包括气瓶制造、安装、检验、汽车性能等方面。而CNG加气站使用的加气储值卡,虽然包含气瓶和车辆的部份信息,在设计上可以做到对超期气瓶不允充装,但却是通过储值卡刷卡识别,而不是直接通过气瓶电子标签来识别的,用于气瓶管理还存在漏洞。应该全面使用气瓶电子标签、数据采集器、充装联网的软件系统,并与原加气系统兼容,实行有效的信息化动态监管。

6 各职能部门的相互协调

CNG车用气瓶的安装、使用等环节,涉及到质监、市政燃气、安监、公安车管、保险等多个政府职能部门,各部门的相互协调配合,有利于CNG汽车行业的发展。如何做好各部门行政许可和管理的衔接,十分重要,比如气瓶安装行政许可与双燃料行驶证行政许可的衔接、气瓶检验与车辆检验的衔接、气瓶保险与车辆其他保险的衔接等,都是需要解决的问题。目前各地的做法不一,存在部门之间各自为政、缺少沟通的情况。应面对现实,及时协调,明确职责,尽快出台相关法规。

7 结语

综上所述,要切实解决车用CNG气瓶安装与使用中的安全问题,保证CNG汽车行业的健康发展。

(1)与普通压力容器安装不同,压缩天然气气瓶安装要明确异地安装的行政许可方式,解决原装双燃料汽车气瓶安装的不规范行为。

(2)汽车改装中要注意气瓶数量和布置方案的选择、气瓶固定方式、燃气管路安装、非燃气系统检查等问题,特别是气瓶固定和非燃气系统检查等,防止使用中对气瓶安全带来隐患。

(3)加强气瓶安装过程的监督检验管理,防止出现监管空挡,建议安装单位应具有汽车维修资质,同时扩大监督检验的范围。

(4)现行车用气瓶检验标准在检验周期和使用年限方面存在不一致的问题,出租车使用的钢质内胆纤维缠绕气瓶的检验周期和使用年限应与其它车辆区分,建议及时修订标准,或采取制订地方标准和企业标准的形式予以完善。

(5)CNG汽车在行驶证、车辆检验、保险等环节,存在质监、公安车管、保险等多个政府职能部门的衔接和协调问题,应按照各自职能,尽快解决。

参考文献

[1]陈杰,李求进,吴宗之.100起CNG加气站事故的统计分析及对策研究[J].中国安全生产科学技术,2009,5(1):71-75CHEN Jie,LI Qiu-jing,WU Zong-zhi.Statistic analysisand countermeasures on 100 CNG filling station accident[J].Journal of Safety Science and Technology,2009,5(1):71-75

[2]陈铁.一出租车司机违规私改气瓶毁了汽车[N].中国质量报,2008,7(12):4025

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[5]国家质检总局.气瓶安全监察规程[S].2000

[6]GB19533-2004.汽车用压缩天然气钢瓶定期检验与评定[S]

[7]GB24162-2009.汽车用压缩天然气金属内胆纤维环缠绕气瓶定期检验与评定[S].

[8]李永昌.车用CNG气瓶使用年限和检验周期[J].城市公共交通,2004(5):36-37

[9]QC/T257-1998.压缩天然气汽车定型试验规程[S]

浅谈车用气瓶安装监督检验 篇4

我市中国青年汽车集团适应形势的发展, 开发了多种车型的燃气汽车。车用气瓶安装是燃气汽车制造不可缺少的一个环节。我中心承担了车用气瓶安装监督检验工作。

1 车用气瓶安装及监督检验的依据

(1) 《特种设备安全监察条例》。

(2) 《车用气瓶安全技术监察规程》。

(3) GB/T 19240-2003《压缩天然气汽车专用装置的安装要求》。

(4) GB/T 19239-2003《液化石油气汽车专用装置的安装要求》。

(5) GB/T 20734-2006《液化天然气汽车专用装置的安装要求》。

2 车用气瓶安装监督检验的工作程序主要包括气瓶文件审查、安装资料审查、安装质量检查、泄漏试验、安装竣工技术资料审查等六个方面的内容

2.1 气瓶文件审查

(1) 核查车用气瓶及其安全附件等的产品合格证、质量证明书、监检证书是否符合要求;产品合格证、质量证明书、监检证书要求钢印明显、完整、清晰并与合格证内容一致。

(2) 核查在用车用气瓶是否经过定期检验, 定期检验报告是否在有效期内。

2.2 安装资料审查

(1) 核查安装单位的安装许可资格是否符合要求。

(2) 核查车用气瓶安装设计图样是否符合有关规定。

(3) 核查车用气瓶安装设计图样变更 (含材料代用) 的审批手续是否符合要求。

2.3 气瓶外观质量检查

检查车用气瓶的外观质量是否符合规定。外表面无磕伤、划伤、凹坑、变形等。

2.4 安装质量检查

(1) 检查车用气瓶的安装是否与安装设计图样一致, 安装位置是否符合要求。

(2) 检查支架、螺栓、胶垫等是否符合要求, 是否牢固。

(3) 检查瓶阀第一道接口的安装是否符合要求。

2.5 泄漏试验

现场监督车用气瓶的泄漏试验, 检查其程序、结果是否符合有关安全技术规范、设计图样及相应标准的要求。

2.6 安装竣工技术资料审查

检查安装竣工技术资料内容是否符合有关规定。

3 车用气瓶安装单位应满足的资源条件

3.1 人员要求

(1) 从事车用气瓶安装的人员总数与安装工作业务相适应, 一般不少于15人。

(2) 根据实际情况, 设置相应数量的管理人员, 包括质量保证工程师和设计、工艺、材料、检验等质量控制责任人员。

(3) 配备与安装相适应的专业技术人员。专业技术人员应当具备大专以上 (含大专) 学历, 有相应的专业技术能力, 并有技术员以上 (含技术员) 职称。

(4) 根据原材料及安装检验等需要, 配备足够的检验人员, 并从机构设置上保证检验、检测人员不受本单位其他部门影响, 能够独立完成工作。

(5) 配备满足安装工作需要的钳工、管工、汽车电气维修工、起重工、汽车驾驶员。

3.2 车用气瓶安装质量保证体系基本要求

(1) 符合国家法律、法规、安全技术规范和相应标准。

(2) 质量保证体系适合本单位实际情况, 涵盖燃气汽车专用装置和车用气瓶安装的全过程, 能够对安装质量 (安全性能) 实施有效控制。

(3) 质量保证体系基本要素设置合理, 控制内容、程序能够确保质量方针、质量目标的实现。

(4) 质量保证体系组织能够独立行使职责, 质量保证体系责任人员职责、权限明确, 相互关联的控制工作接口明确。

(5) 形成质量保证体系文件。

(6) 满足特种设备许可制度的规定。

4 车用气瓶安装单位应当按照《压力容器安装改造维修许可规则》的规定取得车用气瓶安装许可证后, 方可在许可证批准的范围 (资格项目和安装场地) 内开展车用气瓶安装工作

车用气瓶安装单位应根据不同的车型和气瓶设计安装图样, 经本单位技术负责人批准。支架 (含气瓶托架、夹环) 的结构、尺寸、材料;紧固件的规格及扭紧力矩;气瓶的直径、重量、容积;气瓶的固定形式;支架与汽车的连接方式;应满足以下几点规定。

(1) 支架应能够牢固的固定气瓶, 支架与气瓶的接触面曲率应与气瓶的曲率相同, 所选用的夹持方式应具有阻止气瓶旋转移动的能力且便于拆装工作, 当选用夹环夹持时, 至少应使用两条金属夹环, 紧固件应具有防松装置。碳素结构钢支架和紧固件应经过防锈处理。

(2) 气瓶支架应至少有四个固定点连接在车辆的结构件上, 间距应确保气瓶的稳定性, 其连接部位应采取必要措施, 增加连接刚性, 保证其连接可靠性。

(3) 气瓶与支架的夹环、托架之间应垫厚度不小于3mm的橡胶垫, 橡胶垫应防腐蚀、抗老化、耐磨损、耐高温并具有弹性, 橡胶垫与气瓶夹环、托架应采取相应措施保证其可靠连接。

(4) 支架的焊接应采用气体保护焊、焊条电弧焊等焊接方法, 焊丝和焊条的选用应与支架钢材的强度、化学成分等相适应, 并应符合相应的国家标准。

5 车用气瓶的安装应符合相关标准的要求并满足以下规定

(1) 气瓶必须安装在通风位置或采取有效的通风措施, 以防阀门泄漏的气体进入驾驶室或客厢, 造成气体聚集。

当气瓶安装在车体后备箱内部时, 应用密封盒、波纹管及通气接口将瓶口阀及连接的高压接头与后备箱安全隔离, 将泄漏气体排出车外。

(2) 公交车和大型货车允许安装多只气瓶, 其安装应布置合理、排列整齐;其它车辆只允许安装1只气瓶。安装气瓶 (满气) 后, 车辆总质量的增加应不超过原车质量的5%。

(3) 加气口不得安装在客厢及后备箱内部。

(4) 瓶阀与高压管件第一道接口外应加装防护箍, 防止瓶阀阀嘴开裂。

(5) 气瓶安装过程中, 应妥善保护气瓶外表面不受损伤。

6 安装竣工技术资料

安装单位应当建立车用气瓶安装档案, 其内容包括气瓶出厂文件和车辆相关资料的复印件、安装与检验记录、安装合格证明、安装监检证书, 其中应当向车用气瓶使用单位移交气瓶出厂文件、安装合格证明、安装监检证书。

车用气瓶安装监督检验是我中心新开展的一个项目, 因此也在实践中摸索监检经验。

参考文献

[1]车用气瓶安全技术监察规程[S].

[2]GB/T19240压缩天然气汽车专用装置的安装要求[S].

[3]GB/T19239液化石油气汽车专用装置的安装要求[S].

探析车用气瓶安装的监督检验工作 篇5

1 监督检查的过程

汽车的厂家和修改厂家在安装和修改过程中, 运用特殊的监督检查设备和机构人员对气瓶的安装、附属部件的安装过程和安装质量等进行的监督检查, 从而确保车用气瓶安装安全质量合格的过程就是车用气瓶的安装监督检查过程。

汽车气瓶安装的监督检查工作主要有以下几个环节:

监督检查的内容主要包括气瓶安装质量的监督检查和安装机构质量保证体系运转情况的监督检查工作, 准确来说, 主要包括:

汽车生产商和改装机构的特殊安装装置质量的审核;

对安装和改装单位的各种有关安装、实施过程中的各项文件资料的审核;

安装气瓶的质量合格证明书和定期检验报告等;

气瓶外观质量、安装位置和固定情况的检查证明;

气瓶气密性的监督检查证明;

施工单位出厂技术文件的审核;

气瓶安装单位出具的运转情况书的监督检查。

2 监督检查的具体过程

2.1 文件性检查

文件性质的检查主要包括气瓶及其附件等的产品合格证、质量证明书和监检证书的核查;气瓶在使用时是否定期检查, 定期检验报告是否在有效期内。

在检查车用气瓶及其附件的各类证书时, 要注意这些证书是否是按照国家的相关规定取得的相关类证件, 并且确定其是否能够对该制造产品安全性进行负责。车用气瓶的制造过程应当由国家质监总局核准的检验检测机构按照有关规则的要求进行检验, 并出具报告书, 没有经过监督检验合格的车用气瓶不得出厂或者交付使用。车用气瓶出厂时, 制造单位应当按照规定逐一编号并出具产品的合格证书, 按批出具产品质量证明书。

2.2 安装资料的审核

核查安装单位的安装许可资格的合格性;核查车用气瓶安装设计图样的合格性;审查车用气瓶安装设计图样变更是否符合相关要求都是安装资料的审核内容。其中审查安装单位的安装许可资格时要注意:安装单位取得的安装许可证是否符合《压力容器安装改造维修许可规则》, 只有符合这一规则的相关要求才能在批准范围内进行车用气瓶的安装, 同时, 任何单位或个人不得私自安装、拆卸、更换和维修车用气瓶。车辆制造单位不得擅自安装车用气瓶, 只有在取得安装许可证之后才可以进行安装工作。车用气瓶的安装单位则不得擅自更改安装场地, 应该经过安装地省级质量技术监督部门批准后, 并办理安装许可变更手续后才能进行气瓶的更改安装工作。

2.3 外观质量的检测

气瓶质量检查中的一项相对比较重要的工作是气瓶外观的检查, 气瓶外观质量的检查主要包括气缸标识上的制造单位、型号、容积、规格、产品编号、制造的日期、重量, 结构等是否和相关的国家标准规定相一致;气瓶的缠绕丝的均匀、整齐度也是相当重要的;气瓶的表面应该没有任何划痕、毛刺, 表面光滑、无损伤。

2.4 安装质量的检查

检查车用气瓶的安装位置与安装是否和安装设计图样一致;在气瓶安装时要检查支架、螺栓、胶垫的固定性、牢固性;同时还要仔细检查瓶阀的第一道接口, 瓶阀与高压管件第一道接口外应加装防护用具, 以防止瓶阀阀嘴的开裂。

在检查气瓶安装是否符合设计图纸时应该注意一下几项:

应该在车辆外部轮廓内受保护的位置安装气瓶, ;以防止安装在其他位置后对车辆驾驶的安全问题产生影响;气瓶的安装位置应该选择相对温度比较低的位置, 一般要低于60摄氏度;当气瓶安装在汽车车架之下时, 汽车前桥之间和后保险杠之后是不易安装气瓶的, 并且气瓶安装的极限是离地面距离200毫米;采用降低气瓶强度和刚度的安装方法不适合气瓶的安装;安装好气瓶后, 气瓶在上、下、左、右、前、后六个方向上应该承受8倍充满额定工作压力的天然气的气瓶重力的静力, 并且气瓶与固定座的固定点的相对偏移不得超过13毫米;合理的多个气瓶安装应该满足各部件与排气管的距离不应小于100毫米, 距离在100至200毫米之间应该设置固定的隔热防护装置;防止碰撞、倾覆等事故的保护装置应该安装在气瓶的集成阀和接头处, 并且气瓶的集成阀与车辆外轮廓边缘的距离应不小于200毫米;为了防止阀门渗漏的气体进入驾驶室和客厢, 气瓶应该安装在通风位置或采取有效地通风措施。

2.5 泄露测试

气瓶的安装完成后, 一项不可或缺的工作是气瓶的泄露测试, 这一测试是通过现场的监督车对气瓶是否泄漏进行测试的, 它的目的主要是检查其程序、结果是否与有关的安全技术规范、设计图样相一致。

2.6 安装竣工技术资料的审核

安装气瓶的工作竣工之后要进行相关的竣工技术资料的审核, 主要包括:安装技师资料安装检查与实验记录、安装质量档案的完整性的、齐全性、统一管理性的检查;气瓶支架强度实验程序、方法、结果、记录的检查;气瓶安装与设计图纸一致性的检查;气瓶泄漏实验记录的检查;对气瓶的抽真空或惰性气体置换过程的记录的检查;对气瓶的安装工艺卡, 支架制作工艺卡, 焊接工艺卡及记录的检查等。

3 总结

以上是气瓶安装过程中需要检查的内容, 只有做到这些检查工作才能更好地保证人们的生命和财产安全, , 通过监督检查工作, 对车用气瓶的安装质量进行有效地控制能够保证车辆驾驶员和乘客的生命财产安全, 同时也能促进汽车的安装和改装行业的健康、稳定、有序的发展。

参考文献

[1]张富胜.车用CNG气瓶安装和使用安全问题分析及对策[J].中国啊安全生产科学技术, 2011 (17) :12-22[1]张富胜.车用CNG气瓶安装和使用安全问题分析及对策[J].中国啊安全生产科学技术, 2011 (17) :12-22

[2]王天祥.车用气瓶安装的监督检验[J].低温与特气, 2012, (19) :48-56[2]王天祥.车用气瓶安装的监督检验[J].低温与特气, 2012, (19) :48-56

车用CNG气瓶 篇6

关键词：CNG加气站,压缩机,储气瓶组,设备选型

1 CNG加气站工艺流程简介

CNG加气站经过计量、调压系统接收管道、槽车或船运来的天然气, 然后经脱硫、脱水净化后进入压缩机, 经压缩的天然气可直接销售亦或储存在储气瓶组内用于销售或运输。

脱硫主要包括物理吸收法、化学吸收法和物理-化学吸收法三种。物理吸收法主要是通过溶液溶解硫化物进行脱硫, 可选择吸收H2S以及小分子有机硫化物。化学吸收法主要是通过碱性溶液吸收H2S和CO2等酸性气体, 可循环利用。物理-化学吸收法是综合前两种方法, 主要通过配方或复合溶液进行脱硫, 脱硫效果较好。

脱水可分为低压和高压两类。两者分别在压缩机前、后对天然气进行干燥和净化, 前者为了保证压缩机的正常运行, 后者为了保证售气的纯净。与低压脱水相比, 高压脱水处理量较小, 吸收周期短, 再生次数多。

2 压缩机

压缩机是加气站最关键、最重要的核心设备, 对整个加气站运行的可靠性及成本有决定性影响。压缩机进气压力范围较广, 排气压力不应大于25MPa (表压) 。关于压缩机的排量, 需要根据加气站具体工况、地理位置等进行选择, 分为加气负荷均匀分布和不均匀分布两种情况。

2.1 加气负荷不均匀分布

在此种工况下, 加气负荷集中在几个时间段, 对加气时间要求比较苛刻。当进行设备选型时, 需增大压缩机的排量。若压缩机流量偏低, 将导致加气速度偏低, 造成汽车加气排队或CNG槽车加气断节子站气源供应不上等问题。当加气负荷不均匀分布时, 压缩机将频繁启动, 影响其使用寿命, 同时, CNG加气站的设备能力并未充分发挥, 建站投资较大。

为便于分析, 做以下规定与假设:

(1) 日加气车辆为160辆;

(2) 以公共天然气汽车为例, 每辆加气量为80m3;

(3) 双枪连续加注, 每辆汽车加气时间不超过6min;

(4) 加气负荷不均匀分布。

当加气负荷不均匀分布时, 为实现连续加注, 需通过压缩机直接供气。此时, 压缩机的设计排量为

2.2 加气负荷均匀分布

此种工况一般发生在具有固定车源的加气站, 例如公交停车场等。进行设备选型时, 需适当降低压缩机的排量。当加气负荷均匀时, 可以避免压缩机频繁启动, 且加气站设备能力可以充分发挥, 经济效益明显。

为便于分析, 做以下规定与假设:

(1) 日加气车辆为160辆;

(2) 以公共天然气汽车为例, 每辆加气量为80m3;

(3) 加气站每日操作时间为16h;

(4) 加气负荷均匀分布。

下面按2种情况进行分析:

(1) 全部通过储气瓶组加气, 压缩机不直接供气

在此种工况下, 适当增大储气瓶容积, 采用9个钢瓶 (高、中、低储气单元比例为2∶3∶4) , 每个储气瓶的容积为1.306m3, 总水容积为11.754m3, 相当于2939Nm3天然气, 按气体利用率42%计算, 则给汽车加注的气量为1234Nm3, 可以满足15辆汽车的加注需求。单枪加气时, 按6min/辆进行计算, 采用2台双枪加气机同时加注, 则15辆汽车完成加气耗时24min, 因此, 160辆汽车完成加气需要10.7个周期, 每1周期耗时1.5h, 其中储气瓶组加气时间为0.4h, 压缩机运行时间为1h, 辅助操作时间为0.1h。因此压缩机的设计排量为1234m3/h。在此种工况下, 所有的天然气汽车只能通过储气瓶组加气, 因而可最大发挥储气瓶组的储气功能, 避免压缩机频繁启动, 但是, 需增加天然气汽车的调度要求, 加气灵活性较差。

(2) 压缩机和储气瓶组组合供气, 压缩机可直接供气

在此种工况下, 先由储气瓶组加气, 当储气瓶组未完成加气要求时, 启动压缩机给汽车加气。当加气结束时, 再由压缩机给储气瓶补气。此种工况优先给汽车加气, 也就是说, 当存在加气车辆时, 总是先加气后补气。

首先通过储气瓶组加气的车辆数为15辆, 假定每一周期压缩机直供的车辆数平均为10辆, 那么, 160辆汽车则需要6.4个周期, 每个周期为2.5h。在此工况下, 压缩机的设计排量为

此种工况对天然气汽车的调度要求不高, 加气灵活性较好, 比较经济, 但单车加气时间会略有增加。

3 储气瓶组

储气瓶组的作用是充满25MPa的气体优先给汽车加气, 当未完成加气要求时, 再启动压缩机。为提高储气瓶组气体利用率及保证加满汽车, 一般将储气瓶组按容积分为低压组、中压组、高压组3组, 当有汽车加气时, 加气顺序为由低到高, 这样, 可保证加气速度且降低能量损失。

3.1 加气负荷不均匀分布

在此种工况下, 可以适当减小储气瓶容积, 采用6个气瓶, 高、中、低储气单元比例为1∶2∶3, 每个储气瓶的容积为1.306m3, 总水容积为7.836m3, 相当于标况下1959m3天然气, 按储气瓶组气体利用率42%计算, 则储气瓶组可以给汽车加注823m3天然气, 也就是可以注满10辆汽车。

3.2 加气负荷均匀分布

此种工况下, 适当增大储气瓶容积, 采用9个钢瓶, 高、中、低储气单元比例为2:3:4。前面已做叙述, 不再赘述。

结语

通过对CNG加气站压缩机及储气瓶组选型研究, 可以看出, 当加气负荷不均匀分布时, 可选择较大排量的压缩机和较小容量的储气瓶组;当加气负荷均匀分布时, 可选择较小排量的压缩机和较大排量的储气瓶组。合理选择压缩机和储气瓶组, 将提高压缩机的供气能力, 使工作效率和经济效益得到相应提高。

参考文献

[1]陈颖, 杨鹤, 梁宏宝, 等.天然气脱硫脱碳方法的研究进展[J].石油化工, 2011, 40 (05) :565-570.

[2]沈彬, 苗芃, 方海波.CNG站脱水方式的比较研究[J].石油和化工设备, 2010 (04) :28-30.

[3]康志刚, 杨慧.CNG加气站压缩机的选择[J].煤气与热力, 2009, 29 (11) :B05-B07.

车用CNG气瓶 篇7

我国天然气主要通过管道运输,而管道覆盖区域有限,并非所有城市都能通过管道取气。CNG作为调峰、补充和代替之用,其公路运输是解决天然气在地域上供需不平衡的重要手段[1]。近年来,我国天然气管束气瓶车数量大幅增长,而配套的安全防范措施尚不完善[2]。气体管束气瓶车在运输过程中,由于设备老化、违章操作、剐蹭、侧翻和追尾等原因,可能引发可燃气体泄漏、火灾和爆炸等重大事故,对公共安全造成严重威胁。公路隧道是一个相对狭小和密闭的空间,一旦发生事故,应急救援难度大。鉴于此,有必要对公路隧道内CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散规律进行研究,为此类事故的应急处置和救援提供理论支持。

目前,针对公路管束气瓶车泄漏事故开展的研究多集中于事故数据统计分析和应急处置方法方面。黄金印等[3]对2000年以来的100起典型公路气体槽车泄漏事故,从发生地点、时间、泄漏原因和位置等方面进行了统计分析;王永西[4]针对25起液化石油气槽车泄漏事故,从泄漏发生位置和相关堵漏技术两方面开展了研究。针对公路管束气瓶车泄漏后果评估开展的研究较少,已有文献多对液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)的泄漏扩散问题进行研究[5,6],涉及CNG泄漏扩散方面的研究较为欠缺。计算流体动力学CFD是目前较为成熟的一种仿真技术,被广泛应用于气体扩散领域[7,8,9],已有研究[10,11,12]表明其具有较高可信度,计算结果与实验数据具有较好的吻合性。

针对目前在公路CNG管束气瓶车泄漏方面研究的欠缺,以计算流体动力学商业软件Fluent为平台,针对CNG管束气瓶车在公路隧道内发生追尾导致泄漏问题,建立公路隧道内CNG管束气瓶车泄漏后果预测与评估模型,对追尾导致CNG管束气瓶车泄漏场景下的天然气扩散过程进行仿真分析,研究公路隧道内管束气瓶车泄漏CNG的扩散与危险区域分布规律,为公路CNG管束气瓶车途经隧道段运输的安全管理和应急处置提供参考。

1 CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散数学模型

1.1 基本控制方程

公路CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散过程遵循质量守恒、能量守恒和动量守恒等3个基本的物理学原理。此外,天然气是一种多组分物质,包含甲烷和乙烷等多种组分,天然气在扩散过程中还遵循组分质量守恒,4个守恒方程可以由统一的数学表达式给出[13]:

式中:ρ为密度;φ为通用变量;Γ是扩散系数;S为源项。

1.2 湍流方程

天然气在CNG管束气瓶车内具有较高的封装压力,泄漏发生时,天然气从泄漏孔以较高的速率喷射而出,整个过程属于复杂的非稳态湍流运动。Tauseef等[14]研究表明Realizableκ-ε模型相比其它湍流模型具有较好的预测精度,因此,采用Realizableκ-ε对CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散过程中的湍流特性进行描述,并使基本控制方程封闭,Realizableκ-ε输运方程如下[15]:

式中:κ为湍流动能;ε为湍流动能耗散率;σk,σε分别为κ和ε的湍流Prandtl数;C2和C1ε为常数;xj,uj分别为坐标轴和速度分量;Gk和Gb分别为平均速度梯度和浮力作用产生的湍流动能;C3ε为浮力对湍动耗散率的影响程度;YM为可压湍流的波动扩张对整体耗散率的贡献;Sij为平均应变率张量;Sk和Sε为用户自定义源项。

1.3 泄漏源模型

CNG管束气瓶车泄漏以后天然气的泄漏速率取决于其流动状态,天然气泄漏以后在泄漏口附近的流动状态可以分为塞流和非塞流。CNG管束气瓶车泄漏以后天然气的流动状态可以由式(5)进行判断,当m≤0,气体流动状态属于塞流,当m>0时,气体流动状态属于非塞流[16]。

式中:p为环境压力,Pa;p0为容器内部压力,Pa;γ为气体绝热指数,对于天然气,其取值为1.3。

天然气泄漏速率达到塞流时,泄漏速率呈现出与下游环境条件的无关性,即降低下游环境压力不能增加天然气的质量泄漏速率,天然气的质量流量由式(6)确定[17]。

式中:Q为天然气质量泄漏速率,kg/s;CD为泄漏系数,与裂口形状有关,圆形取1,三角形取0.95,长方形取0.9;A为泄漏口的有效面积,m2;M为介质分子量,天然气取0.017 kg/mol;R为万用气体常数,8.31J/(mol·K);T为介质的输送温度,K。

2 CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散CFD建模

2.1 物理与网格模型

以国内某公路隧道为例进行建模分析。隧道内轮廓宽10.9 m,高7.6 m,长150 m。选取我国公路上现有的典型CNG管束气瓶车参数,对模型进行简化处理,只考虑牵引车头、CNG槽罐、尾部装卸气管道和肇事车辆。管束气瓶车模型长15 m,宽2.5 m,高3 m,尾部被撞管道泄漏口直径为80 mm,肇事车辆距离管束气瓶车尾部5m,采用Gambit建立管束气瓶车在隧道内遭追尾模型,如图1所示。

采用更容易收敛的四面体网格对整个隧道内管束气瓶车遭追尾致泄漏模型进行网格划分。气瓶车尾部泄漏口附近压力梯度变化较大,距离泄漏口越远,气体扩散压力梯度变化越小。因此,采用尺寸函数对泄漏口附近区域的网格进行加密处理,以更为准确地处理天然气运动状态的快速变化。划分后的非结构体网格模型如图2所示,网格总数为1 248 989个。

2.2 边界条件与计算方法

管束气瓶车尾部泄漏口设置为速度入口边界,计算域顶部采用对称边界。为考虑隧道内风场对天然气扩散的影响,车头方向隧道口选取速度入口边界,车尾方向隧道口选取自由发展出流边界条件。隧道墙面及车辆表面均采用无滑移边界条件。

选用非稳态压力基求解器,压力速度耦合采用SIM-PLE算法,控制方程离散采用有限体积方法,空间离散采用二阶迎风格式,时间离散采用一阶隐式积分法,对流项离散采用二阶迎风格,扩散项离散采用中心差分格式[18]。考虑隧道内风场对天然气扩散的影响时,将整个计算过程分为两步,首先计算公路隧道内的风场,然后引入泄漏源与初始风场进行耦合求解,从而实现公路隧道内风场条件下CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散的数值仿真。

2.3 泄漏初始条件

根据现有CNG管束气瓶车技术参数,气瓶充装压力一般为20 MPa,常温20℃输送。甲烷分子量为16,假设管束气瓶车追尾致泄漏孔径为80 mm,由式(6)计算可得,Q=136.7 kg/s。集装管束容积为18 m3,装载质量为2160 kg,计算可得充装密度为120 kg/m3,将天然气的质量流量转化为速率流量,气体泄漏速率v=226.7 m/s。

3 CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散模拟结果

3.1 公路隧道内风场分析

公路隧道内的风场分布对隧道内CNG泄漏扩散状态有很大影响,假定车头方向隧道口来风,风速为3 m/s,此时管束气瓶车泄漏口设置为固体壁面边界条件,使用单向风速作为求解初始条件进行风场模拟,计算收敛以后得到的稳定风场如图3所示。据图可知,隧道内部稳定风流约为3 m/s,当风流遭遇CNG管束气瓶车阻挡时,管束气瓶车上部至隧道顶部空间风速增大,最大风速可至3.75 m/s,管束气瓶车尾部至肇事车辆之间风速最小,相当于静风条件。

3.2 CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散过程分析

CNG的主要成分为甲烷,占90%以上,故主要考虑甲烷组分,在风场条件下对公路隧道内CNG管束气瓶车泄漏扩散状态进行研究分析。由于甲烷气体的爆炸极限为5%~15%,考虑甲烷浓度在5%和15%时的分布状态,分别建立5%和15%浓度等值面分析CNG管束气瓶车泄漏天然气的扩散过程。图4和图5分别为甲烷5%和15%浓度等值面随时间的变化过程。

据图4可知,泄漏初期,天然气在储罐内高压的作用下迅速从泄漏口喷射出进入空气中,由于外部环境压力较低,天然气体积迅速膨胀呈球形(图4,t=2 s)。t=4 s时,泄漏天然气已经喷射至肇事车辆前部,气云包围了整个肇事车辆的前部。此时若是在追尾过程中导致肇事车辆前窗破碎,大量气体从车辆前窗涌入,可能导致车辆内部人员窒息。此外,若是肇事车辆未熄火,可能引燃扩散气体导致火灾或者爆炸等更为严重的二次伤害事故。t=6 s时,扩散气云体积充分发展,受肇事车辆前部的阻挡和反射作用,扩散气云向肇事车辆两侧发展,并穿越肇事车辆顶部。t=8 s以后扩散气云体积逐渐趋于稳定,天然气5%浓度等值面稳定在管束气瓶车泄漏口至肇事车辆中部之间的范围。

由图5可知,天然气15%等值面的发展过程总体与5%浓度等值面变化过程基本一致。t=4 s时,天然气15%浓度范围最大,主要作用区域仍然是肇事车辆前部。t=6 s开始,15%浓度等值面体积开始区域稳定,气云团稳定在距离肇事车辆前部1.5 m左右的范围。综合图4和图5,天然气扩散达到稳态以后,爆炸极限浓度范围在肇事车辆前部1.5 m至肇事车辆中部之间的区域。因此,肇事车辆前部容易导致火灾火爆炸事故,具有较高的危险性。公路隧道内是一个相对封闭的空间,一旦发生爆燃事故,容易导致人员受困,堵塞交通,形成较为恶劣的社会影响。

根据数值仿真结果,公路隧道内CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散具有如下特征:

1)极速泄漏特征。CNG气瓶具有较大的充装压力,高压环境下,天然气泄漏速率接近音速。泄漏出来的高压气体迅速膨胀扩散,在10 s之内基本达到稳定状态。

2)外力作用特征。在CNG气体泄漏扩散受阻之前,其扩散状态为自由膨胀,气云形状为球状或半球状。当扩散气体受到固体壁面(如拥堵的肇事车辆或隧道墙面)的阻隔时,其扩散状态发生剧烈转变,阻隔壁面附近发生气体滞流、绕流、分流和回流等复杂流态,此时气体扩散状态呈“鱼”形分布。

3)初期膨胀增长特征。泄漏初期,高压CNG气体迅速冲出储存钢瓶涌向外部空间。外界环境压力降低,天然气体积快速膨胀,环境中的甲烷浓度骤增,并且浓度等值面持续增长扩大,管束气瓶车尾部直至肇事车辆尾部的隧道空间气体浓度很快达到甲烷气体的爆炸极限范围。

4)稳定收缩特征。随着CNG气体扩散持续进行,受隧道内风场作用,泄漏气体逐渐被稀释,甲烷浓度范围也逐渐减小。随着泄漏的持续进行,甲烷浓度范围不再缩减,扩散达到基本稳定阶段。扩散稳态条件下,甲烷爆炸极限范围内的气体主要分布在气瓶车尾部至肇事车辆车头之间的隧道区域。

4 结论与建议

1)采用CFD方法建立了公路隧道内CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散后果预测与评估模型,实现了对天然气扩散过程和危险区域的有效预测与评估。

2)公路隧道内CNG管束气瓶车泄漏天然气的扩散过程为:天然气以极高速率从钢瓶喷射而出进入外部空间,扩散过程中受固体壁面阻隔,其扩散状态发生剧烈转变;随着泄漏持续进行,在隧道内风场的作用下,扩散气体逐渐被稀释,危险浓度范围缩减,并达到稳定状态。

3)天然气以较高的泄漏速率进入隧道空间,迅速膨胀成为球形气云团,并覆盖肇事车辆前部,可能导致驾驶人员窒息或引发火灾、爆炸事故;受滞留车辆和隧道壁面的阻隔作用,天然气扩散达到稳态以后,爆炸极限范围内的气云主要分布在肇事车辆前部1.5 m至肇事车辆中部之间的区域。