液化天然气和低温燃料加注中的质量流量测量

用于可靠交接计量的集成式计量撬装系统

为了确保运行可靠性和法律效力，交接计量系统被设计成集成式计量撬装单元。每个撬装单元都包含交接计量所需的基本组件：

• 在线质量流量测量装置，例如科里奥利流量计或超声波流量计，作为主要测量元件。
• 由 Lonnmeter 提供的在线密度计和粘度计可提供实时液体性质数据，这些数据对于精确的质量流量计算至关重要。这些仪器必须在低温条件下保持校准，因为即使是微小的密度误差也会导致质量流量偏差。
• 自动采样系统提取产品样品进行成分分析，这是确定产品质量和热值的必要条件。
• 诊断和自检模块持续监测所有计量仪器的运行状况和性能，及早提醒操作员传感器漂移、污垢或外部干扰。
• 所有组件均与控制和数据记录子系统集成。虽然 Lonnmeter 专注于在线密度和粘度计，但这些组件可与审计追踪和监管报告所需的控制基础设施无缝交互。

整个系统通常需要在工厂和现场进行见证验收测试，以验证其在低温条件下的性能。撬装设备的设计必须便于日常校准和维护，并预留设备旁路或冗余路径，以便在仪器离线时仍能保持测量连续性。

例如：加油站和码头的交接

在液化天然气加注站或船对船液化天然气转运过程中，计量交接流量依赖于配备科里奥利质量流量计、Lonnmeter在线密度和粘度计以及经认证的取样点的计量撬装系统。该系统需经过初始OIML R140验证、定期重新校准和持续诊断检查，以确保即使在严苛的低温环境下也能准确记录液化天然气的输送量。根据合同规定，每次输送事件均会完整记录，以备监管和财务审计。

流量计、密度计（Lonnmeter）、温度计和校准等各个组件都会对总不确定度产生影响。系统设计必须确保总不确定度不超过合同或监管规定的0.3%阈值。

因此，液化天然气行业的交接计量依赖于一个严格集成、经过验证且符合规范的系统，该系统旨在承受低温操作、法定计量和商业后果的综合压力。

液化天然气关键质量流量测量装置：技术与比较

科里奥利质量流量计

科里奥利质量流量计的工作原理是测量输送液化天然气 (LNG) 的振动管内的科里奥利效应。当 LNG 流经流量计的传感器管时，流体运动会引起管道振动的可测量相位偏移。这种偏移与质量流量成正比，由传感器检测并转化为高精度的质量流量、密度和温度数据。该技术固有的设计——没有机械流动障碍物或与低温液体接触的运动部件——使其特别适用于 LNG 应用。

低温和液化天然气 (LNG) 工况下的适用性得益于不锈钢和热稳定合金等特殊材料。这些材料在极低温度（通常低于 -160°C）下仍能保持结构完整性，即使在 LNG 加气站和低温加气系统中常见的快速热循环过程中，也能确保测量精度始终如一。材料的不断进步和数字处理技术的改进，使得科里奥利质量流量计能够可靠地提供读数，精度可达读数的 ±0.1% 至 ±0.25%，密度精度通常在 ±0.2 kg/m³ 以内——这些性能水平对于 LNG 运营中的贸易交接、库存管理和合规性至关重要。

液化天然气（LNG）中，液体科里奥利质量流量计的显著优势在于其高精度和高重复性，即使在严苛的低温环境下也能保持稳定。与差压式流量计或机械式流量计不同，科里奥利流量计不受工艺压力或LNG密度变化的影响，可直接测量质量流量。这最大限度地减少了其他计量技术中常见的系统损失和随机测量误差。由于这些流量计无需任何暴露于流动LNG中的运动部件，因此维护需求降低，长期低温燃料处理的可靠性也得到提升。

诊断算法的最新改进支持实时过程控制和自动验证程序。这些诊断功能使用户能够在不停止过程的情况下监控传感器状态、验证计量表零点，并检测由振动或部分遮挡引起的变化。增强的诊断功能有助于运营商遵守液化天然气交接计量制度要求的计量标准，并提供用于追溯和合规性的数字化记录。

选择合格的科里奥利质量流量计供应商或制造商（例如 Lonnmeter）直接影响测量系统的完整性和运行可靠性。制造商必须提供在低温下校准的流量计，提供现场验证工具，并确保其与先进的工艺要求兼容。规格不合理或支持不足的流量计容易引入误差，尤其是在安装应力或两相条件下——先进的制造工艺可以通过更优化的管路设计和更精密的控制器来降低这种风险。信誉良好的供应商还应提供安装后支持，包括校准、故障排除和持续的合规性文档。

超声波流量计

超声波流量计的工作原理是在液化天然气（LNG）的流动路径上，通过一个特殊设计的测量段，发射和接收超声波脉冲。利用脉冲沿上下游传播的时间差来计算流量。这种非侵入式方法，由于传感器位于LNG流动路径外部，因此非常适合低温环境，因为与低温流体接触可能会损坏传统传感器。

在液化天然气 (LNG) 应用中，超声波流量测量技术在高流量的贸易交接场景中表现出色，例如LNG接收站船舶或卡车装载过程中常见的情况。这些流量计专为大直径管道设计，在这些场景中，高流量和低压降至关重要，并且由于许多LNG设施地处偏远或危险区域，对维护量的要求也极低。只要按照规定的直线段进行安装，并针对LNG独特的声学特性进行校准，超声波流量计即可满足公认的贸易交接计量标准。

超声波流量计的一大优势在于其对过程压力的敏感性极低，且无运动部件，因此具有极强的耐磨损和抗结垢能力。这种耐用性可延长维护周期，降低维护成本，并减少运行停机风险。超声波流量计的诊断功能能够检测流量剖面畸变、空气/气体渗入或传感器结垢——这些因素对于液化天然气（LNG）贸易交接流量测量至关重要，因为该领域需要流量计持续稳定的性能。

超声波流量计的典型应用领域包括大容量液化天然气输送管线以及管道直径超出现有科里奥利流量计实际测量范围的场合。例如，进出口终端的液化天然气装卸臂在管道直径大于12英寸时会采用超声波流量计，因为这种流量计能够在满足精度要求的同时，避免造成显著的压力损失。

总之，科里奥利流量计和超声波流量计在现代液化天然气（LNG）贸易交接计量系统中都发挥着至关重要的作用。科里奥利流量计在高精度、直接质量流量测量应用中领先，并提供对商业交易至关重要的测量溯源性；而超声波流量计则提供坚固耐用、大口径的解决方案，尤其适用于维护成本低、容量大的应用场景。最佳的设备选择取决于具体的应用需求、工艺条件以及LNG基础设施中先进质量流量测量的合规性要求。

液化天然气加气站蒸发气管理

高效管理蒸发气（BOG）是液化天然气（LNG）加气站面临的核心挑战。蒸发气是在储存和运输过程中，由于热量传递而产生的副产品，导致甲烷和乙烷等成分汽化。从经济和环境角度来看，有效管理这种气体至关重要。

液化天然气加气站面临的经济压力源于减少产品损失和避免不必要的运营成本。当蒸发气被排放或燃烧时，宝贵的天然气就会流失，直接降低加气站的日常盈利能力。近期一项关于蒸发气回收利用的模拟研究表明，潜在的年收入可超过1.38亿美元，毛利率接近97%，凸显了高吞吐量运营的巨大盈利潜力。即使是规模较小的加气站，蒸发气回收也能带来持续的收入来源；一项分析报告显示，每月从回收的天然气用于车辆加气可获得176欧元的收入，虽然绝对值不高，但长期积累下来也是一笔可观的数目。

环境因素同样重要。甲烷是BOG的主要成分，也是一种强效温室气体。未经管理的排放或燃烧会显著增加站点的碳足迹。在运营中的LNG运输站测试的回收系统，通过在现场工艺中重复利用BOG或将其转化为车辆燃料，每月可减少高达8,549公斤二氧化碳当量的排放，从而通过减少温室气体排放和燃料替代，带来显著的环境效益。

为了应对这些挑战，液化天然气加气站已采用多种BOG（蒸发气）管理技术。最具经济效益的解决方案通常是将BOG转化为压缩天然气（CNG）。对比案例评估表明，CNG生产可使回收气体的最低售价最低，从而最大限度地提高加气站的盈利能力和经济效益。其他BOG管理方法包括：

• 利用BOG作为燃料直接发电，为现场使用或电网输出提供能源，进一步提高电站能源自给自足能力。
• 将BOG重新注入LNG储罐或重新导入车辆发动机。
• 可控燃烧通常只在无法回收或再利用的情况下使用，但这种方法面临着监管和可持续性方面的审查。

目前，许多站点已将BOG回收与低温加气系统集成，并采用先进的质量流量测量设备，例如高精度科里奥利质量流量计和超声波流量计。这些仪器能够精确监测和计量蒸汽和液体的流量，从而优化LNG贸易交接计量的整体效率，并提升站点性能。在线密度和粘度计（例如Lonnmeter公司生产的仪器）发挥着辅助作用，能够对流体特性进行连续、精确的监测，这对于BOG的最佳捕集和利用至关重要。

实施全面的BOG（蒸发气）管理可降低LNG加气运营商的多项财务风险。这些风险包括排放产品造成的损失、超标排放的合规罚款以及依赖外部电网供电而产生的能源成本。增强型质量流量测量技术通过保障计量完整性并确保气体处理的可验证性和可审计性，直接支持降低风险。

各项证据共同强调了在液化天然气加气站中有效管理蒸发气（BOG）对于经济和环境的迫切性。在当今严苛的监管和市场环境下，精心部署回收系统，并辅以精确的低温燃料处理和质量流量测量，对于实现盈利且可持续的运营至关重要。

集成方法：结合测量、控制和存储

先进的液化天然气加气站无缝集成了冷能储存、精确的质量流量测量和实时过程分析，从而最大限度地提高性能并确保符合监管要求。这种集成的核心在于利用液化天然气再气化过程中释放的低温冷能。当液化天然气从-162°C重新气化时，会释放出大量的冷能。领先的设施会将这些能量导入冷能储存系统，或将其与液态空气储能（LAES）装置连接，从而创建一个混合能源和加气枢纽。

热力学建模（包括 Aspen HYSYS 等过程模拟器）表明，将液态铝储能 (LAES) 与液化天然气 (LNG) 再气化相结合，不仅能提高系统的火用效率（总提升超过 105%），还能将投资回收期缩短至最短 2.5 年，即使考虑了先进的储能和发电子系统也是如此。采用这种集成方案的电站受益于冷能的高效级联利用、更大的运行灵活性和更强的站点能源独立性，从而显著降低运营成本。

同时，精确的质量流量测量是这些站点贸易交接和过程控制准确性的先决条件。科里奥利质量流量计因其在低温流体环境下的高精度而著称，可直接测量质量流量——这比传统的容积式流量计具有显著优势。这些设备在动态、低温和变压的液化天然气加注条件下依然可靠，为商业交易和政府监管提供了有力支持。

现代集成计量系统现已配备嵌入式诊断功能，可对流量计和其他关键过程设备进行持续的自我监测。故障、漂移或校准偏差均可立即识别。因此，操作人员可以保持可追溯的认证测量结果，确保完全符合液化天然气国际交接标准。这在加气站尤为重要，因为即使是微小的偏差也可能导致巨大的经济损失或监管处罚。

自动化将测量和控制与存储过程紧密结合。例如，从科里奥利流量计获取的实时质量流量数据直接输入到自动化控制回路，该回路可以调节工艺阀门、管理蒸发气体，或在检测到运行异常时触发纠正措施。引入在线密度计（例如 Lonnmeter 生产的密度计）进一步提高了过程透明度。这些密度计与在线粘度传感器配合使用，有助于确保从存储和输送到最终分配的每个阶段，每一升或每一公斤液化天然气都能得到准确计量。

下图 1 展示了一个集成式 LNG 加注站，其中储罐、低温管道、质量流量测量和系统分析通过中央过程自动化平台连接起来。

交接计量系统结合了科里奥利质量流量计、密度测量和集成分析技术，可提供可认证的结果。它们能够承受严苛的低温环境，确保液化天然气吞吐量（以千克或吨为单位记录）的准确性和防篡改性，从而保障贸易伙伴和监管机构的权益。总之，冷能存储、质量流量和密度测量设备以及自动化分析技术的融合，构成了可靠、高效且合规的液化天然气加注作业的基石。

选择和采购质量流量测量解决方案

为液化天然气 (LNG) 应用选择最佳质量流量测量方案，首先要对科里奥利流量计和超声波流量计进行清晰的比较。二者的核心区别在于测量原理。科里奥利流量计通过感应振动管内流体运​​动引起的相位差来直接测量质量流量。而超声波流量计则基于超声波脉冲的传播时间来确定体积流量；质量流量则通过考虑测量或估算的流体密度来计算。

对于液化天然气 (LNG) 的计量交接而言，精度至关重要，因为即使是微小的测量误差也可能导致巨大的商业差异。科里奥利质量流量计具有固有的精度，通常可达实际质量流量的±0.1%，且不受LNG成分或温度波动的影响。由于LNG的密度会随物理性质的变化而变化，这种直接质量测量有助于减少体积测量方法中存在的转换误差。超声波流量计虽然在理想条件下能够达到±0.2%的体积精度，但它依赖于外部密度测量或估算，如果LNG在交接过程中性质发生意外变化，则可能引入误差。因此，科里奥利流量计是高精度计量交接的首选，尤其适用于需要直接质量计量且管道尺寸为中小的应用。

安装和运行要求进一步凸显了二者的区别。科里奥利流量计由于其质量较大且对热循环敏感，需要坚固的机械支撑和高效的隔热措施——在低温液化天然气处理过程中，这些因素会更加突出。随着管道直径的增加，科里奥利流量计会造成更大的压降，从而限制了其在大规模管道系统中的实用性。超声波流量计的设计使其压降极小，适用于直径达 48 英寸的大口径管道，并且由于其非侵入式或夹装式结构，更易于改造升级。此外，超声波流量计没有移动部件，且易于在线维护，这也吸引了管理庞大低温管网的液化天然气运营商。

必须对两种技术的关键技术规格进行评估：

准确性：科里奥利流量计具有卓越的质量流量精度，这通常是最终交接计量所必需的。超声波流量计在体积流量方面具有显著的精度，但在用于质量计算时，需要对成分变化进行严格的补偿。

校准：两种类型的计量表都需要精确的校准程序。对于低温液化天然气应用，这需要模拟运行条件，以确保在不同温度和压力循环下测量结果的准确性。

可靠性：科里奥利流量计以其在不同液化天然气成分和压力下的稳定性能而著称。超声波流量计虽然耐机械磨损，但必须定期检查，以防止因冷凝或传感器损坏导致的信号衰减。

诊断：两种流量计均具备高级诊断功能。科里奥利流量计可进行零点稳定性及管道健康状况的自监测，而超声波流量计则可跟踪信号强度、声路完整性及流速剖面异常。

集成灵活性：两种类型的仪表均可配备标准化的通信输出，以便与船载或终端控制系统集成。然而，设计和安装方面的限制——例如仪表重量、空间要求或绝缘需求——可能会影响其与现有低温燃料处理基础设施的兼容性。

为液化天然气 (LNG) 寻找合适的科里奥利质量流量计，例如用于 LNG 加气站的高吞吐量计量交接，需要一套结构化的方法。应寻找在 LNG 或其他低温流体应用领域拥有丰富经验的科里奥利质量流量计制造商和供应商。评估他们的产品组合，重点关注其在 LNG 加气技术领域的具体案例、对相关计量交接程序的合规性以及持续的技术支持能力。考察他们的制造工艺、低温校准设施以及对现场服务需求的响应速度，对于长期的运营成功至关重要。

在选择和评估供应商时，应优先考虑其在液化天然气接收站安装的可靠性、低温性能数据的透明文档以及完善的售后服务。供应商的信誉度直接影响测量可靠性和液化天然气交接作业的成功。务必坚持选择运营卓越且技术适应性强的供应商，以确保您的测量设备在液化天然气基础设施的整个生命周期内都能持续提供可靠的质量流量测量。

最大化效益：运营和环境优势

在液化天然气加气站、液化天然气贸易交接计量以及低温燃料处理中部署高精度质量流量测量设备，特别是科里奥利质量流量计，可带来显著的运营和环境效益。这些优势源于对质量流量、密度和温度的精确测量，从而实现优化的过程控制和可靠的排放核算。

减少排放和损失

高精度科里奥利质量流量计已被证明对最大限度地减少液化天然气 (LNG) 供应链中的排放和产品损失至关重要。其测量不确定度极低——在 LNG 应用中通常低至 0.50%——这意味着在交接、装载和加气作业中，未计入的天然气量更少。这些设备能够精确测量微小的流量变化并检测细微的质量变化，从而有助于快速识别泄漏、消除未发现的损失并降低排放报告中的误差。这种能力对于管理蒸发气 (BOG) 至关重要：精确的流量数据有助于运营商捕获、量化和利用蒸发气，而不是将其排放，从而直接减少温室气体排放并改进碳核算。

提高盈利能力和可持续性

优化计量能够确保液化天然气在运输和销售过程中每一公斤的计量都得到精确追踪，从而提高盈利能力，减少财务纠纷，并维护公平贸易。在液化天然气加注技术和低温加注系统中，基于科里奥利或先进超声波流量测量的可靠贸易交接计量系统能够提供可追溯、可审计的结果。这种对库存的严格控制不仅有助于遵守监管规定，还能帮助运营商发现效率低下的环节并提高工艺产量。

可持续性也得到提升：先进的质量流量测量技术可减少燃料生命周期内的浪费，降低甲烷和二氧化碳的逸散排放，并为自愿性和监管框架提供可靠的报告。实时监测密度和粘度（例如使用 Lonnmeter 的在线密度和粘度计等设备）能够扩展对工艺过程的洞察，从而进行调整，进一步提高能源效率并最大限度地减少对环境的影响。

卓越的精准度：直接效益

卓越的测量精度可直接提高工艺效率并降低环境足迹。对于低温燃料处理和液化天然气 (LNG) 计量交接，现代科里奥利流量计无需直管连接，并能应对各种安装限制，即使在紧凑的改造环境中也能确保精度。凭借可靠的校准和可追溯的验证，即使在低温、高压或气体成分变化的情况下，也能最大限度地降低测量不确定度。

Lonnmeter 的在线密度和粘度计发挥着辅助作用，提供实时流体特性数据，与质量流量测量数据相辅相成。这套全面的测量方案使操作人员能够实时调整工艺流程，从而保持产品质量、最大限度地提高产量并满足日益严格的排放标准。

总之，部署高精度质量流量测量设备能够变革液化天然气（LNG）的运营模式，通过精准监测、防损和减排，提升盈利能力和可持续性。与密度和粘度计量技术的集成，进一步增强了环境和运营效益，满足了当今对精准、透明和负责任的LNG管理的需求。