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作者；鄭曉敏

   在LNG汽車(chē)的燃料系統(tǒng)中，車(chē)用LNG低溫絕熱氣瓶作為燃料的儲(chǔ)存容器，它不僅屬于低溫壓力容器類(lèi)，而且存儲(chǔ)的LNG是易燃易爆介質(zhì)，更重要的是汽車(chē)在道路上行駛，存在很多安全方面的不確定性，因此如何保障其使用過(guò)程中的安全運(yùn)行顯得尤為重要。就國(guó)內(nèi)而言，較早批量投入使用的車(chē)用LNG氣瓶已經(jīng)經(jīng)歷了兩個(gè)檢驗(yàn)周期（投用5～6年），而投入較晚的地區(qū)也接近第一個(gè)定期檢驗(yàn)周期，面對(duì)數(shù)量巨大的待檢設(shè)備及國(guó)家相關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)缺失的現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)各個(gè)低溫絕熱氣瓶的定期檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)于如何確定最優(yōu)的檢驗(yàn)項(xiàng)目、采用何種檢驗(yàn)方法及如何處理檢驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)——靜態(tài)蒸發(fā)率測(cè)試方法的適用性等方面的問(wèn)題陷入了不同的困惑。

1車(chē)用LNG氣瓶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1氣瓶結(jié)構(gòu)

  車(chē)用LNG氣瓶是一種儲(chǔ)存LNG介質(zhì)的高真空絕熱壓力容器，其結(jié)構(gòu)分為氣瓶?jī)?nèi)容器、氣瓶外容器、氣瓶接口閥門(mén)和液位傳感器。

車(chē)用LNG氣瓶瓶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.2氣瓶安裝型式

  車(chē)用LNG氣瓶采用臥式安裝，對(duì)于客運(yùn)車(chē)輛來(lái)說(shuō)主要有車(chē)輛中部橫向安裝、中部縱向安裝、尾部下部安裝及尾部頂部安裝幾種安裝型式；貨運(yùn)車(chē)輛一般采用上下排列的雙氣瓶，氣瓶軸向與車(chē)頭前進(jìn)方向垂直安裝于拖頭后部。

1.3氣瓶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  1)氣瓶?jī)?nèi)、外容器的材料采用奧氏體不銹鋼，以滿(mǎn)足液化天然氣的低溫特性。

  2)氣瓶設(shè)計(jì)有雙層（真空）結(jié)構(gòu)。內(nèi)容器用來(lái)儲(chǔ)存低溫液態(tài)的天然氣（一般-162℃），其外壁纏繞由玻璃纖維紙和光潔的鋁箔組成的多層絕熱材料，具有超強(qiáng)的隔熱性能。夾層中配有氧化鈀、分子篩等吸附材料以延長(zhǎng)氣瓶夾層真空保持時(shí)間，同時(shí)夾層（內(nèi)、外容器之間的空間）被抽成高真空，共同形成良好的絕熱系統(tǒng)。

  3)氣瓶?jī)?nèi)容器與外容器采用軸向組合支撐（一端固定、一端滑移），可以保證氣瓶在運(yùn)行中不會(huì)因?yàn)轭崨_而使內(nèi)、外容器發(fā)生相對(duì)位移和結(jié)構(gòu)變形，并有效防止內(nèi)膽因充裝了液化天然氣后冷縮而拉斷支撐及管線(xiàn)的現(xiàn)象發(fā)生。

  4)與氣瓶?jī)?nèi)容器相通管路經(jīng)分配臺(tái)引至氣瓶外部，所有的外部管路、管路附件都設(shè)置在氣瓶的一端，并用環(huán)保環(huán)或保護(hù)罩進(jìn)行有效防護(hù)。

  5)普遍采用氣瓶?jī)?nèi)容器內(nèi)設(shè)置緩沖罐的形式防止氣瓶因過(guò)充而產(chǎn)生的嚴(yán)重安全問(wèn)題。

  6)內(nèi)容器設(shè)置兩級(jí)安全閥。一級(jí)安全閥（也稱(chēng)主安全閥）在內(nèi)容器壓力上升到安全閥設(shè)定壓力時(shí)實(shí)現(xiàn)降低氣瓶壓力的功能。二級(jí)安全閥（也稱(chēng)副安全閥）主要是當(dāng)一級(jí)安全閥損壞無(wú)法達(dá)到預(yù)定功能時(shí)，起到備用排氣的功能。

  7)氣瓶的液位計(jì)量系統(tǒng)一般采用電容式液位計(jì)，由電容探測(cè)器／極板、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和顯示儀表（安裝在汽車(chē)駕駛室內(nèi)）組成。傳感器作為氣瓶整體的一個(gè)組成部分，安裝在氣瓶?jī)?nèi)容器內(nèi)部。其作用是根據(jù)氣瓶?jī)?nèi)的LNG高度產(chǎn)生一個(gè)成線(xiàn)性比例的電信號(hào)，并傳送給信號(hào)轉(zhuǎn)換器，電信號(hào)不受天然氣狀態(tài)（液相或氣相）和壓力的影響，能夠精確反映氣瓶?jī)?nèi)LNG余量。

  8)氣瓶壓力表應(yīng)當(dāng)安裝在便于在充液時(shí)觀察的位置，前期有些氣瓶廠家將壓力表通過(guò)四通閥與一級(jí)安全閥并聯(lián)，此位置不便于讀取壓力數(shù)值，目前一般安裝于充液口附近。

  9)在真空夾層超壓條件下，外殼的保護(hù)是通過(guò)一個(gè)環(huán)形的真空塞來(lái)實(shí)現(xiàn)。

  10)管路系統(tǒng)設(shè)置經(jīng)濟(jì)閥，在車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，當(dāng)氣瓶壓力高于經(jīng)濟(jì)閥設(shè)定壓力，經(jīng)濟(jì)閥自動(dòng)打開(kāi)，氣瓶?jī)?nèi)氣體優(yōu)先通過(guò)管路輸向發(fā)動(dòng)機(jī)，將瓶?jī)?nèi)氣體壓力快速將至經(jīng)濟(jì)閥設(shè)定壓力之下。同時(shí)還設(shè)置過(guò)流閥，當(dāng)外部管路發(fā)生破裂，管路流量大于設(shè)定值時(shí)，過(guò)流

閥自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)阻止液體大量泄漏的功能。  11)管路系統(tǒng)中設(shè)置自增壓系統(tǒng)。自增壓系統(tǒng)包括：增壓截止閥、增壓調(diào)壓閥、增壓盤(pán)管及相應(yīng)的管路。

2車(chē)用LNG的定期檢驗(yàn)現(xiàn)狀

2.1檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

  車(chē)用LNG氣瓶是低溫絕熱氣瓶，屬壓力容器范疇的特種設(shè)備，受《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法））及《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例））的管轄，其生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、使用、檢驗(yàn)、檢測(cè)和監(jiān)管的整個(gè)壽命周期都必須遵守法律法規(guī)的要求。TSG R0009-2009《車(chē)用氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定“車(chē)用氣瓶的定期檢驗(yàn)周期、檢驗(yàn)項(xiàng)目和評(píng)定要求等，應(yīng)當(dāng)符合有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者地方標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。暫時(shí)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)可以參照相應(yīng)氣瓶的地方標(biāo)準(zhǔn)或者經(jīng)過(guò)技術(shù)評(píng)審的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定檢驗(yàn)方案。”  2014年頒布的TSG R0006-2014《氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》打破了車(chē)用LNG氣瓶只需進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)的傳言，明確了車(chē)用LNG氣瓶必須進(jìn)行定期檢驗(yàn)，但相應(yīng)檢驗(yàn)規(guī)則尚未出臺(tái)。針對(duì)法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須進(jìn)行定期檢驗(yàn)的車(chē)用LNG氣瓶大批量到期的情況，各地紛紛開(kāi)展地方標(biāo)準(zhǔn)的申請(qǐng)工作。

  目前，在國(guó)家檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)缺失的情況下，各檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)主要以以下幾種形式進(jìn)行車(chē)用LNG氣瓶的定期檢驗(yàn)。

  1)參照低溫絕熱氣瓶的地方檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，編制相應(yīng)的車(chē)用LNG氣瓶定期檢驗(yàn)或在線(xiàn)檢驗(yàn)的質(zhì)保體系，依此作為進(jìn)行合法定期檢驗(yàn)的依據(jù)。

  2)依托針對(duì)性的科研項(xiàng)目成果，以車(chē)用LNG氣瓶的安全性評(píng)價(jià)暫代缺失的定期檢驗(yàn)規(guī)則對(duì)到期的車(chē)用LNG氣瓶進(jìn)行安全性評(píng)估，給出為期一年左右的安全使用期限。

  3)與有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)單位合作，借助其檢驗(yàn)技術(shù)及能力進(jìn)行當(dāng)?shù)氐狡诘能?chē)用LNG氣瓶的定期檢驗(yàn)。

2.2檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法

  目前進(jìn)行定期檢驗(yàn)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)通常參照低溫絕熱氣瓶定期檢驗(yàn)的地方標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于一般低溫絕熱氣瓶的檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法。通常包括資料審查、外觀檢查、安全附件及閥門(mén)檢驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)及靜態(tài)蒸發(fā)率測(cè)試。車(chē)用LNG氣瓶通常固定安裝于車(chē)輛上，其檢驗(yàn)方法通常采用不拆裝氣瓶的方式進(jìn)行，此種方法主要存在以下難點(diǎn)。

  1)車(chē)用氣瓶的安裝位置不統(tǒng)一，且氣瓶周?chē)�未留出足夠的檢修空間。這些給氣瓶的不拆裝檢驗(yàn)工作帶來(lái)了諸多不便，特別對(duì)外觀檢查的工具及檢驗(yàn)人員的能力提出了更嚴(yán)苛的要求。

  2)安全附件及閥門(mén)檢驗(yàn)中，采用不拆卸的檢驗(yàn)方法無(wú)法對(duì)螺紋、管口等缺陷進(jìn)行檢查，但在實(shí)際的檢驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)，該閥門(mén)部件在車(chē)輛運(yùn)行的震動(dòng)及LNG的低溫特性雙重作用下極易損壞，更換頻率較高，所以對(duì)于安全附件及閥門(mén)的檢驗(yàn)，正常情況下在前兩、三個(gè)檢驗(yàn)周期中進(jìn)行不拆裝檢驗(yàn)可以滿(mǎn)足氣瓶安全運(yùn)行的需要。

  3)對(duì)于靜態(tài)蒸發(fā)率測(cè)試項(xiàng)目，前期采用置換的方法，即將液化天然氣置換為液氮，采用流量計(jì)測(cè)量方法進(jìn)行，需要有專(zhuān)門(mén)的場(chǎng)地和資質(zhì)進(jìn)行置換，且測(cè)試完成后重新充裝液化天然氣；后期直接用液化天然氣進(jìn)行流量計(jì)測(cè)量，這對(duì)流量計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及場(chǎng)地的防爆性提出了較高的要求。關(guān)于靜態(tài)蒸發(fā)率的測(cè)試現(xiàn)狀在下文將進(jìn)行具體的分析。

2.3檢驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)

  車(chē)用LNG氣瓶的高真空多層纏繞絕熱型式?jīng)Q定了必須有足夠好的絕熱性能來(lái)滿(mǎn)足其安全運(yùn)行的需要，而用于描述深冷壓力容器絕熱性能的參數(shù)有：真空度、靜態(tài)蒸發(fā)率、漏熱量以及維持時(shí)間等。由于氣瓶上未設(shè)置真空規(guī)管，因此不方便在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行氣瓶真空度的測(cè)試。而其它三個(gè)參數(shù)——靜態(tài)蒸發(fā)率、漏熱量以及維持時(shí)間之間存在相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，因此考慮到測(cè)量時(shí)間與可操作性等因素，通常選取氣瓶的靜態(tài)蒸發(fā)率來(lái)代表它的絕熱性能。

  對(duì)于目前現(xiàn)場(chǎng)采用的靜態(tài)蒸發(fā)率測(cè)試方法除了前文所述以流量計(jì)測(cè)量方法外，還有表面溫度測(cè)試的定性分析法及壓升測(cè)量的估算法。

  1)流量計(jì)測(cè)量法普遍采用GB/T 18443.5-2010《真空絕熱深冷設(shè)備性能試驗(yàn)方法第5部分：靜態(tài)蒸發(fā)率測(cè)量》規(guī)定的方法用液氮作為測(cè)試介質(zhì)或直接采用液化天然氣作為介質(zhì)然后換算為液氮指標(biāo)的方法進(jìn)行。對(duì)于前者，存在置換充裝方面的限制，對(duì)于后者存在操作的安全性及換算指標(biāo)的準(zhǔn)確性方面的問(wèn)題。同時(shí)此兩種方法均需要3～4天時(shí)間完成測(cè)量，對(duì)于車(chē)用LNG氣瓶的主要載體公共交通車(chē)輛來(lái)講，測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，勢(shì)必影響公共交通的正常運(yùn)行。

  2)表面溫度測(cè)試的定性分析法沒(méi)有現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)可參考，目前采用該方法的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)依托相關(guān)的科研項(xiàng)目成果，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)瓶體與環(huán)境溫度的差異進(jìn)行瓶體絕熱性能合格性判定。該方法受環(huán)境溫度、車(chē)輛停放時(shí)間及瓶體結(jié)構(gòu)等因素影響較大，而且溫差評(píng)估指標(biāo)的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步的確認(rèn)。

  3)雖然理論上可以通過(guò)監(jiān)測(cè)一定時(shí)間內(nèi)氣瓶壓力變化反推氣瓶的靜態(tài)蒸發(fā)率，但實(shí)際的壓升測(cè)量中，氣瓶?jī)?nèi)壓力、溫度的變化受氣瓶靜置時(shí)間、起始?jí)毫�及周邊溫度等因素的影響較大，所以該方法只能模糊的評(píng)估氣瓶的絕熱性能。

3建議與思考

  針對(duì)目前車(chē)用LNG氣瓶檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的空缺，各檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)方法的一致性、科學(xué)性及合理性值得商榷等問(wèn)題，筆者建議從以下幾方面著手，加強(qiáng)對(duì)車(chē)用LNG氣瓶的檢驗(yàn)工作，為其安全運(yùn)行提供更大的保障。

3.1加快制定標(biāo)準(zhǔn)

  法律是準(zhǔn)繩，標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)。雖然各地市在加快地方標(biāo)準(zhǔn)的制定，面對(duì)數(shù)量龐大的在用車(chē)用LNG氣瓶，要集中全國(guó)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、監(jiān)管單位、制造單位及使用單位的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，盡快制定合理、有效的國(guó)家檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范定期檢驗(yàn)工作。

  在加快標(biāo)準(zhǔn)制修訂步伐的同時(shí)，積極探索適宜的檢驗(yàn)方法，比如不拆卸的在線(xiàn)檢驗(yàn)方法與拆卸送檢方法相結(jié)合。精簡(jiǎn)檢驗(yàn)流程，使整個(gè)檢驗(yàn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高效的目的。

3.2優(yōu)化檢驗(yàn)項(xiàng)目

  相對(duì)于一般低溫絕熱氣瓶，車(chē)用LNG氣瓶有其獨(dú)特性，所以要針對(duì)其特性，設(shè)定更加全面合理的檢驗(yàn)項(xiàng)目。

  1)對(duì)于不拆卸的在線(xiàn)檢驗(yàn)方法，由于氣密性試驗(yàn)的條件要求嚴(yán)格，試驗(yàn)結(jié)果判定條件對(duì)于夾層真空結(jié)構(gòu)的再用車(chē)用LNG氣瓶來(lái)講可操作性不強(qiáng)等因素，其進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)項(xiàng)目的必要性不是很大，所以，在其在線(xiàn)檢驗(yàn)中，該項(xiàng)可以不作為必須的檢驗(yàn)項(xiàng)目。

  2)在表征絕熱性能指標(biāo)方面，可以通過(guò)增加設(shè)定條件以減少靜態(tài)蒸發(fā)率的測(cè)試時(shí)間或研發(fā)較準(zhǔn)確的直接測(cè)試液化天然氣的流量計(jì)裝置等方法，實(shí)現(xiàn)該氣瓶定期檢驗(yàn)工作的更加高效、合理。

3.3研發(fā)檢驗(yàn)裝置

  由于車(chē)用LNG氣瓶的主要載體是公共交通車(chē)輛，作為民生工程的公交車(chē)輛不能大規(guī)模停運(yùn)的條件限制，對(duì)于氣瓶的檢驗(yàn)要以上門(mén)檢驗(yàn)為主，所以，有必要研發(fā)一套高效、集中化的檢驗(yàn)裝置，該裝置可以完成靜態(tài)蒸發(fā)率、安全閥及壓力表等關(guān)鍵項(xiàng)目的檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)工作的智能化、科學(xué)化。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著以天然氣為燃料的新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用日益廣泛，車(chē)用LNG氣瓶的運(yùn)行狀況關(guān)系著人民的切身利益，還需要行業(yè)專(zhuān)家、學(xué)者長(zhǎng)期不懈的努力，探求最優(yōu)的檢驗(yàn)方案以保證車(chē)用LNG氣瓶生命周期內(nèi)的運(yùn)行安全。

5摘要：通過(guò)簡(jiǎn)述車(chē)用LNG氣瓶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了國(guó)內(nèi)車(chē)用LNG氣瓶的定期檢驗(yàn)中的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)缺少、檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法岑差不齊和檢驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)——靜態(tài)蒸發(fā)率測(cè)試方法的適用性不強(qiáng)等方面的現(xiàn)狀，并針對(duì)定期檢驗(yàn)工作中存在的問(wèn)題，從車(chē)用LNG氣瓶的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)制定、檢驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?yōu)化及檢驗(yàn)裝置研發(fā)等方面提出了建議。