LNG加液机自动标定系统与标定方法技术领域
本发明涉及燃料气体加气技术，特别涉及一种对LNG加液机进行智能
标定或出厂检验的LNG加液机自动标定系统与标定方法。
背景技术
LNG加液机是用于给机动车或储能容器加注LNG天然气燃料并进行贸
易结算的设备，其加气计量的准确度直接关系到交易双方交易的公平，因而
加液机在生产出厂前需要严格的标定和出厂检验已达到精度要求，对精度不
合格的加液机进行调整。
目前，加液机的标定基本采用质量法。
质量法是使用一只车载储气瓶，用加液机对其进行测量介质的充装，通
过计量介质充装前后的车载储气瓶质量，计算出LNG加液机的计量误差。
使用质量法首先要测量充装前车载储气瓶的质量，之后对LNG加液机进行
预冷，达到计量条件后，将充满深冷测量介质的加液枪从加液机上取下，连
接到车载储气瓶上，对车载储气瓶充装深冷介质，充装完成后，再将加液枪
与车载储气瓶断开，称量车载储气瓶的质量，根据充装前后质量差与加液机
显示屏示数，进行误差计算。车载气瓶进行下次使用前，需要将深冷介质放
散到空气中。
使用质量法标定、出厂检验有五个缺陷，
一、加液机预冷后，加液枪从加液机取出和将加液枪连接车载储气瓶及
加液枪从车载储气瓶取下时，部分测量介质从加液枪头泄漏到空气中，导致
加液机计量的介质质量大于车载储气瓶充装的介质质量，引起测量误差；
二、液态介质充入车载储气瓶中后，液体处于运动状态，质量读数呈跳
动显示，导致读数不准确，引起误差；
三、在充装工程中，多次插拔加液枪，手工记录数据，耗费人力，增长
测量时间，降低生产效率；
四、测量介质为深冷液体，多次插拔加液枪操作，增加冷烫伤的风险；
五、测量介质一般采用液氮，车载储气瓶充装满后，需要将充装介质对
空放散，增加生产成本。
现有加液机标定作业技术中，一般认为要在模拟LNG加液机真实实用
环境下进行检测，才能真实有效地进行标定；改变测试用液态介质的输送线
路后，可能导致液态介质压力、温度不同于加液机实际运行状态，这样补偿
修正后的加液机在实际运行中仍可能存在误差。
中国发明专利，申请号为200910103244.1，主题为“自诊断调零加气机”，
其中提出了自动检测并修正零点漂移值的一种方法，其利用加气机自身的计
算机和能检测流量计零点的装置，根据无气体输入状态下流量计是否位于零
点进行检测并修正，此方法只能对加气机的零点进行调整，但不能对系统误
差进行修订，不能自动对加气机进行标定和出厂检验。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种对加液机
进行智能标定或出厂检验的LNG加液机自动标定系统与标定方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种LNG加液机自动标定系统，该系统包括储罐、增压泵、标准器、
加液机和标定管理装置；所述储罐上设有出口及回液口，所述增压泵及标准
器均具有入口及出口，所述加液机具有入口及加液枪；所述加液机具有与其
内流量测量装置连接的通讯接口；所述标准器具有与其内流量测量装置连接
的通讯接口；所述储罐的出口与所述增压泵的入口通过管路连接，所述增压
泵的出口与所述标准器的入口通过管路连接，所述标准器的出口与所述加液
机入口通过管路连接，所述加液机加液枪与所述储罐回液口通过管路连接；
所述加液机通讯接口通过通讯线与所述标定管理装置连接，所述标准器
通讯接口通过通讯线与所述标定管理装置连接；所述标定管理装置对所述加
液机和所述标准器的测量数据进行分析，通过所述标定管理装置对所述加液
机误差进行动态检测与自动修正，并自动形成和记录调试过程的电子记录。
一个实施方案中，所述标定管理装置为一计算机；所述计算机至少具有
第一接口和第二接口，所述加液机通讯接口连接所述第一接口，所述标准器
通讯接口连接所述第二接口。
一个实施方案中，所述标准器与所述标定管理装置之间的通讯线上串接
有协议转换器，所述协议转换器将所述标准器接出的信号转换为计算机串口
信号。
一个实施方案中，所述加液机与所述标定管理装置之间的通讯线上串接
有协议转换器，所述协议转换器将所述加液机接出的信号转换为计算机串口
信号。
一个实施方案中，另包括一信息采集控制器，其一方向信号连接于所述
加液机及所述标准器，其另一方向信号连接于所述标定管理装置；所述信息
采集控制器包括处理器、数据驱动电路和通讯转换电路，所述数据驱动电路
和通讯转换电路均信号连接所述处理器；所述处理器通过所述通讯转换电路
接收所述加液机或所述标准器的流量数据，并通过数据驱动电路向所述标定
管理装置传送；所述处理器通过所述数据驱动电路接收所述标定管理装置的
控制指令或调整指令，并通过所述通讯转换电路控制所述加液机或所述标准
器的启动、停机或所述流量测量装置的补偿修正。
一个实施方案中，所述通讯转换电路至少包括第一通讯驱动电路、第二
通讯驱动电路、第一电平匹配电路和第二电平匹配电路；所述第一通讯驱动
电路、第二通讯驱动电路、第一电平匹配电路和第二电平匹配电路分别信号
连接所述处理器，所述第一通讯驱动电路和第二通讯驱动电路分别信号连接
至所述加液机或所述标准器的通讯接口；所述第一电平匹配电路和第二电平
匹配电路信号连接所述加液机或所述标准器的命令输入接口，所述处理器通
过所述命令输入接口分别控制所述加液机及所述标准器启动或停机；所述处
理器通过所述第一通讯驱动电路及第二通讯驱动电路分别接收所述加液机及
所述标准器的流量数据；所述处理器通过所述第一通讯驱动电路控制所述加
液机的补偿修正。
一个实施方案中，所述第一通讯驱动电路、第二通讯驱动电路、第一电
平匹配电路和第二电平匹配电路分别具有相应连接接口。
另一方面，本发明实施例提供一种LNG加液机标定方法，应用如前所
述的LNG加液机自动标定系统；所述标定基本操作方法包括步骤：
启动所述增压泵，所述储罐中的液体通过管路经所述标准器、加液机，
回到所述气源储罐中，形成闭环回路；
所述标定管理装置自动读取所述标准器与加液机中流量测量装置的参
数；
所述标定管理装置同时实时读取所述加液机与标准器计量的流量；
所述标定管理装置对读取的数据进行误差分析，并计算出零点漂移与补
偿系数；
所述标定管理装置通过通讯接口将零点漂移参数及/或补偿系数发送给
所述加液机，所述加液机自动进行补偿修正。
一个实施方案中，所述流量测量装置所测参数包括流量、液体温度、压
力和/或增益。
一个实施方案中，所述加液机补偿修正完成后，依次执行：
所述标定管理装置通过通讯接口同时发送计量启动命令给所述加液机和
标准器；
所述标定管理装置同时实时读取所述加液机与标准器计量的流量；
所述标定管理装置对读取的数据自动进行误差分析；
若所述加液机精度符合要求，所述标定管理装置自动形成产品计量误差
合格报告，报告存储在所述标定管理装置中，标定过程完成；
若所述加液机精度不符合要求，所述标定管理装置同时发送停止计量命
令给加液机与标准器；
重复基本操作方法中各步骤，如果连续三次不能调整完成，所述标定管
理装置自动形成测试报告，测试报告包括整个测试过程中的数据，提供给技
术人员对所述加液机问题进行分析。
上述实施方案中，在标定进行中，所述标定管理装置通过通讯接口同时
发送计量启动命令给所述加液机和标准器
本发明的有益技术效果包括：
本发明实施例提出的LNG加液机自动标定系统，可以对加液机误差进
行动态的检测，并根据检测结果，对加液机误差进行自动修正，自动生产调
试过程电子记录，并对数据进行智能分析，生成报表和曲线，提高生产效率、
降低冷烫伤风险、避免测量介质的放散、降低生产成本，并对产品稳定性分
析具有指导意义。此方法可以用于生产过程中的加液机标定和出厂检验过程。
更进一步，本发明实施例提出了一信息采集控制器，集成了信号转换、
数据处理和电信号指令的输入与输出，相对于单向采集人工控制的标定操作
系统，提升了可控制动作的同步性，并能保证信息采集的连续和准确性，还
能将控制指令与采集参数进行同步记录，避免时间节点存在偏差，可以大大
减少标定过程中人工作业强度，并提高了控制效率以及准确性。
附图说明
图1是本发明第一实施例中LNG加液机自动标定系统的结构示意图。
图2是本发明第二实施例中LNG加液机自动标定系统的结构示意图。
图3是本发明第二实施例中信息采集控制器的结构示意图。
附图标记说明：
储罐1、增压泵2、加液机3、加液枪31、标准器4、标定管理装置5、
第一管线61、第二管线62、第三管线64、第四管线64、第一通讯线71、第
二通讯线72、第三通讯线73、第四通讯线74、信息采集控制器8、处理器
81、数据驱动电路82、通讯转换电路84、第一通讯驱动电路841、第一电平
匹配电路842、第二通讯驱动电路843、第二电平匹配电路844、第一通讯接
口845、第一命令口846、第二通讯接口847、第二命令口848。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理
解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的
范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
本发明第一实施例提供一种LNG加液机自动标定系统，如图1所示，
该系统至少包括气源的储罐1、增压泵2、加液机3、标准器4和标定管理装
置5。
这里液态介质载体可为储罐1，测试介质可为液氮。储罐1出口与增压
泵2入口通过第一管路61连接连通，增压泵2出口与标准器4入口通过第二
管路62连接连通，标准器4出口与加液机3入口通过第四管路连接连通，加
液机3加液枪31可与加液机3的一个大循环入口连接，大循环出口与气源储
罐1的回液口通过第三管路63连接连通。大循环入口可以是内建于加液机3
的一段管路，具有入口和出口。当然也可以将加液枪31直接通过第三管路
63连通至气源储罐1的回液口。
以上述结构连接为一个测试介质可不断循环的测试管路系统，这里待测
试加液机3与标准器4串联，标准器4测量精度更高，以标准器4的参数作
为待测试加液机3目标参数，标准器4可采由0.2％以上精度的质量流量计和
控制系统组成。
加液机3和标准器4都具有各自的控制系统，控制系统可为内置计算机
系统或单片机或PLC，一般都提供有标定模式和运行模式进行选择，加液机
3在标定模式下，可受控进行误差补偿。而且加液机3和标准器4的控制系
统具有连接站内收银或管理系统的信号输入与输出接口，这里利用这些接口
与标定管理器进行连接。加液机3通讯接口通过第一通讯线71与标定管理装
置5的通讯接口连接，标准器4通讯接口通过第二通讯线72与标定管理装置
5的通讯接口连接。
标定管理装置5具有输入设备、输出设备、数据处理器、存储器和通讯
模块，利用数据处理器能将加液机3和标准器4的计量参数进行实时对比，
并将对比结果进行记录存储，结果可供输出。同时，在存储器中还可存入可
供执行数据库，数据库中定义了指定对比结果下对应的操作指令，处理器可
据此执行相应指令操作。如此，标定管理装置5可对所述加液机3和所述标
准器4的数据进行分析，通过所述标定管理装置5对所述加液机3误差进行
动态检测与自动修正，并自动形成和记录调试过程的电子记录。
标定管理装置5可为一计算机；所述计算机可具有至少两个串口接口，
分别为连接加液机3和标准器4的第一接口和第二接口。标准器4与所述标
定管理装置5之间的通讯线上可串接有协议转换器，所述协议转换器将所述
标准器4接出的信号转换为计算机串口信号。所述加液机3与所述标定管理
装置5之间的通讯线上串接有协议转换器，所述协议转换器将所述加液机3
接出的信号转换为计算机串口信号。
协议转换器简称协转，也叫接口转换器，它能使处于通信网上采用不同
高层协议的主机仍然互相合作，完成各种分布式应用。它工作在传输层或更
高。接口协议转换器一般用一个ASIC芯片就可以完成，成本低，体积小。
它可以将IEEE802.3协议的以太网或V.35数据接口同标准G.703协议的2M
接口之间进行相互转换。也可以在232/485/422串口和E1、CAN接口及2M
接口进行转换。
参照图1，本发明第一实施例中LNG加液机自动标定系统的标定方法实
施例可包括以下步骤：
1.将系统各部件间管路可靠连接；
2.将标定管理装置5与加液机3和标准器4之间的通讯线路可靠连接；
3.将加液机3电路主板的设置按钮切换至标定状态；
4.打开各连接管路中的阀门；
5.启动增压泵2，储罐1中的液氮经过第一管路61、增压泵2、第二管
路62、标准器4、第四管路64、加液机3、第三管路63、回到储罐1中，形
成闭环回路；
6.标定管理装置5自动读取标准器4与加液机3中流量计参数，流量计
参数可包括流量、液体温度、压力、增益等；
7.标定管理装置5分析读取的参数，流量计达到计量条件；
8.其中，标定管理装置5通过通讯线路同时发送计量启动命令给加液机
3和标准器4；
9.标定管理装置5同时实时读取加液机3与标准器4计量的质量流量；
10.标定管理装置5对读取的数据自动进行误差分析，并根据标定管理装
置5内部预存数据库计算出零点漂移与补偿系数；
11.标定管理装置5同时发送停止计量命令给加液机3与标准器4；
12.标定管理装置5通过通讯线路将零点漂移参数与补偿系数发送给加
液机3，加液机3自动进行补偿修正；
13.加液机3补偿修正完成后，依次执行8、9步骤；
14.标定管理装置5对读取的数据自动进行误差分析；
15.若加液机3精度符合出厂要求，标定管理装置5自动形成产品计量误
差合格报告，报告存储在标定管理装置5中，标定过程完成。之后，加液机
3电路主板设置按钮切换至运行状态；
16.若精度不符合要求，标定管理装置5同时发送停止计量命令给加液机
3与标准器4；
17.重复8-15步骤，如果连续三次不能调整完成，标定管理装置5自动
形成测试报告，报告包括整个测试过程中的数据，提供给技术人员对加液机
3问题进行分析。
18.标定管理装置5中的测试报告可以根据时间、操作员、产品序列号进
行查询，并可随时打印；
19.标定管理装置5对测试加液机3台数进行统计，并计算出产品一次自
动校验通过率和参数补偿修正后的通过率，供管理人员质量把控。
20.标定管理装置5对测试过程形成日报表、周报表、月报表和年度报表，
并形成质量稳定性曲线。
本实施例中给出的自动标定系统，是在一个闭合的环管路内输送测试用
液态介质，以一个高精度的标准器作为参照，来与待测加液机串联对比，同
时，标定管理装置通过通讯接口和通讯线路可稳定、快速和准确的读取标准
器和加液机的计量参数，能避免手抄或拍照容易出现有数据偏差，而且数据
采集效率大大提升，减少人工操作。
再有，标定管理装置完成数据采集后可进行比对和差值计算，利用计算
结果可执行相应的补偿修正操作，通过通讯线路直接传送指令对加液机进行
自动的补偿修正。该标定系统不仅可以进行测试，还可以处理测试结果，并
能根据结果进行补偿修正操作。各步骤均为自动执行，可减少现有技术中因
人工操作和接续作业造成的误差与事故。因标定作业中可以同时采集和控制
标准器与加液机的液体温度、压力、增益等参数，即使本发明实施例测试用
液态介质的输送线路与实际使用环境不同，修正后的加液机在实际运行中也
不会存在误差。
如图2、图3所示，本发明第二实施例提供一种LNG加液机自动标定系
统，其与第一实施例的区别在于，另包括一信息采集控制器8，其一方向信
号连接于加液机3及标准器4，其另一方向信号连接于标定管理装置5。
这里液态介质载体可为储罐1，测试介质可为液氮。储罐1出口与增压
泵2入口通过第一管路61连接连通，增压泵2出口与标准器4入口通过第二
管路62连接连通，标准器4出口与加液机3入口通过第四管路连接连通，加
液机3的加液枪可与加液机3的一个大循环入口连接，大循环出口与气源储
罐1的回液口通过第三管路63连接连通。
以上述结构连接为一个测试介质可不断循环的测试管路系统，这里待测
试加液机3与标准器4串联，标准器4测量精度更高，以标准器4的参数作
为待测试加液机3目标参数，标准器4可采由0.2％以上精度的质量流量计和
控制系统组成。
加液机3和标准器4都具有各自的控制系统，控制系统可为内置计算机
系统或单片机或PLC，一般都提供有标定模式和运行模式进行选择，加液机
3在标定模式下，可受控进行误差补偿。而且加液机3和标准器4的控制系
统具有连接站内收银或管理系统的信号输入与输出接口，这里利用这些接口
与标定管理器进行连接。加液机3通讯接口通过第一通讯线71与信息采集控
制器8的通讯接口连接，标准器4通讯接口通过第二通讯线72与信息采集控
制器8的通讯接口连接。
信息采集控制器8利用另一通讯接口与标定管理装置5进行数据连通，
数据连通方式可为有线连接，也可为无线通讯方式。标定管理装置5通过信
息采集控制器8对加液机3和标准器4的数据进行分析，并能通过信息采集
控制器8对所述加液机3误差进行动态检测与自动修正，并自动形成和记录
调试过程的电子记录。同时，信息采集控制器8还通过第三通讯线73、第四
通讯线74分别连接加液机3和标准器4，以向二者发出启动、待机、停机的
电控制命令。
标定管理装置5可为一计算机；所述计算机可具有至少有线或无线通讯
接口，以便与信息采集控制器8信息连接。
如图3所示，信息采集控制器8可包括处理器81、数据驱动电路82和
通讯转换电路83，数据驱动电路82和通讯转换电路83均信号连接处理器81。
处理器81为主控制单元，处理器81可为一微控制单元(Microcontroller Unit；
MCU)。处理器81可接收加液机3和标准器4的参数据并经处理后向上位机
(标定管理装置5)传送，并将接受到的上位机指令处理为电信号指令，下
发给加液机3和标准器4。处理器81通过通讯转换电路83接收加液机或标
准器的流量数据，并通过数据驱动电路82向标定管理装置5传送；处理器
81通过数据驱动电路82接收标定管理装置5的控制指令或调整指令，并通
过通讯转换电路83控制加液机3或标准器4的启动、停机或流量测量装置的
补偿修正。
通讯转换电路83至少包括第一通讯驱动电路841、第二通讯驱动电路
843、第一电平匹配电路842和第二电平匹配电路。第一通讯驱动电路841、
第二通讯驱动电路843、第一电平匹配电路842和第二电平匹配电路844分
别信号连接处理器81；第一通讯驱动电路841和第二通讯驱动电路843分别
通过第一通讯线71、第二通讯线72信号连接至加液机3或标准器4的通讯
接口。第一电平匹配电路842和第二电平匹配电路844分别通过第三通讯线
73、第四通讯线74信号连接加液机3或标准器4的命令输入接口。处理器
81通过命令输入接口分别控制加液机3及标准器4启动或停机；处理器81
通过第一通讯驱动电路841及第二通讯驱动电路843分别接收加液机3及标
准器4的流量数据；处理器81通过第一通讯驱动电路841或第二通讯驱动电
路843控制加液机的补偿修正。
在具体实施例方案中，第一通讯驱动电路841内建或外连有一第一通讯
接口845，以第一通讯接口845与加液机3的参数输出用通讯接口相连。第
二通讯驱动电路843内建或外连有一第二通讯接口847，以第二通讯接口847
与标准器4的参数输出用通讯接口相连。第一电平匹配电路842内建或外连
有第一命令口846，以第一命令口846连接加液机3的指令输入接口。第二
电平匹配电路844内建或外连有第二命令口848，以第二命令口848连接标
准器4的指令输入接口。数据驱动电路82内建或外连有一第三通讯接口821，
以第三通讯接口821数据连接标定管理装置5，第三通讯接口821可为有线
接口或无线发射模块。
参照图2、图3，本发明第二实施例中LNG加液机自动标定系统，具体
实施方式可包括以下步骤：
1.将标定系统中各部件管路可靠连接；
2.将标定管理装置5、信息采集控制器8、加液机3、标准器4通讯及控
制线路可靠连接；
3.将加液机3电路主板设置按钮切换至标定状态；
4.打开各连接管路中的阀门；
5.启动增压泵2，储罐1中的液氮经过管路、标准器4、加液机3、回到
储罐1中，形成闭环回路；
6.标定管理装置5通过通讯接口给信息采集控制器8下发读取流量计参
数命令；
7.信息采集控制器8收到标定管理装置5命令后，自动读取标准器4与
加液机3中流量计参数，包括流量、液体温度、压力、增益；
8.信息采集控制器8自动读取的标准器4与加液机3中流量计参数自动
传送给标定管理装置5；
9.标定管理装置5分析读取的参数，流量计达到计量条件，则进行步骤
10，流量计未达到计量条件，则重复步骤6，7，8。
10.标定管理装置5通过通讯接口向信息采集控制器8发送计量启动命
令；
11.信息采集控制器8通过通讯接口同时发送计量启动准备命令给加液
机3和标准器4；
12.加液机3和标准器4将流量计启动准备完毕信息返回信息采集控制器
8；
13.信息采集控制器8通过命令口将采集命令以电平信号方式同时发送
给加液机3和标准器4，加液机3和标准器4进入计量状态；
14.信息采集控制器8同时实时读取加液机3与标准数器计量的质量流
量，并将读取数据自动发送给标定管理装置5；
15.标定管理装置5对读取的数据自动进行误差分析，并计算出零点漂移
与补偿系数；
16.标定管理装置5发送停止计量命令给信息采集控制器8；；
17.信息采集控制器8通过命令口将结束采集命令以电平信号方式发送
给加液机3和标准器4，加液机3和标准器4进入待机状态；
18.标定管理装置5通过通讯接口将零点漂移参数与补偿系数发送给信
息采集控制器8，再由信息采集控制器8通过通讯口发送给加液机3，加液机
3自动进行补偿修正；
19.加液机3补偿修正完成后，依次执行6--18步骤；
20.标定管理装置5对读取的数据自动进行误差分析；
21.若加液机3精度符合出厂要求，标定管理装置5自动形成产品计量误
差合格报告，报告存储在标定管理装置5中，标定过程完成。之后，加液机
3电路主板设置按钮切换至运行状态；
22.如精度不符合要求，重复6-21步骤，如果连续三次不能调整完成，
标定管理装置5自动形成测试报告，报告包括整个测试过程中的数据，提供
给技术人员对加液机3问题进行分析。
23.标定管理装置5中的测试报告可以根据时间、操作员、产品序列号进
行查询，并可随时打印；
24.标定管理装置5对测试加液机3台或多于3台数进行统计，并计算出
产品一次自动校验通过率和参数补偿修正后的通过率，供管理人员质量把控。
25.标定管理装置5对测试过程形成日报表、周报表、月报表和年度报表，
并形成质量稳定性曲线。
本发明实施例提出的LNG加液机自动标定系统，可以对加液机误差进
行动态的检测，并根据检测结果，对加液机误差进行自动修正，自动生产调
试过程电子记录，并对数据进行智能分析，生成报表和曲线，提高生产效率、
降低冷烫伤风险、避免测量介质的放散、降低生产成本，并对产品稳定性分
析具有指导意义。此方法可以用于生产过程中的加液机标定和出厂检验过程。
更进一步，本发明实施例提出了一信息采集控制器，集成了信号转换、
数据处理和电信号指令的输入与输出，相对于单向采集人工控制的标定操作
系统，提升了可控制动作的同步性，并能保证信息采集的连续和准确性，还
能将控制指令与采集参数进行同步记录，避免时间节点存在偏差，可以大大
减少标定过程中人工作业强度，并提高了控制效率以及准确性。
除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范
围，本领域技术人员可在本发明的范围内做出各种其他替换、改变和改进，
因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。