圣达因LNG车载瓶使用说明书

汽车用液化天然气气瓶

使用说明书

张家港中集圣达因低温装备有限公司

目录

1．前言

2．设备详述

3．产品基本参数

4．安全

5．操作

充装

燃料供应

6．气瓶安装

7．维修保养

部件更换

真空泄露

液位计

操作压力

燃料泄漏维修

阀门维修

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1. 前言

本手册用于使操作者熟悉由圣达因提供的液化天然气燃料系统的性能、安全防护、操作步骤和维修保养，以达到个人熟练操作的目的。

请在阅读并完全理解此手册之后再进行操作。

在本手册中使用下列缩写：

V ―截止阀门

C ―单向阀

E－1 －节约阀

E－2 －过流阀

Pr －汽化器

P －压力表

LG－液位计显示器

SV1 ―主安全阀

SV2 ―副安全阀

LNG ―液化天然气

Nm3/h―标准立方米／小时

警告：能够引起个人伤害和死亡的条件描述

谨慎：能够引起零件破坏的条件描述

注意：对重要信息需要重复的声明

2. 设备描述

2.1 汽车用液化天然气气瓶

汽车用液化天然气气瓶是作为一种低温绝热压力容器，设计有双层（真空）结构。内胆用来储存低温液态的液化天然气，在其外壁缠有多层绝热材料，具有超强的隔热性能，同时夹套（两层容器之间的空间）被抽成高真空，共同形成良好的绝热系统。外壳和支撑系统的设计能够承受车辆在行驶时所产生的相关外力。

内胆设计有两级安全阀在超压时起到保护作用。在超压情况下首先打开的是主安全阀（开启压力为 1.59MPa，230psi），其作用放散由于绝热层和支撑正常的漏热损失导致的压力上升、或真空遭破坏后以及在失火条件下的加速漏热导致的压力上升。副安全阀（开启压力为 2.41MPa，350psi）的压力设定点较主安全阀高，在主安全阀失效或发生堵塞时，副安全阀启动。

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外壳在内部超压条件下的保护是通过一个环形的抽空塞来实现的。如果内胆发生泄漏（导致夹套压力超高），当压力达到0.1～0.2MPa抽空塞将打开泄压。万一抽空塞发生泄漏将导致真空破坏，这时可以发现外壳出现“冒汗”（大面积结水珠）甚或结霜现象。当然，在与气瓶连接的管道末端出现的结霜或凝水现象是正常的。

所有的管路、阀件都设臵在气瓶的一端，并用护环或保护罩进行防护。

2.2 汽车用液化天然气燃料气瓶系统

此手册提到的液化天然气汽车(LNGV)燃料系统包括液化天然气燃料气瓶9、发动机液化天然气循环水汽化器8和液位计/表11（显示部分）和12（信号转换部分）。本系统设计用于充装、储存液化天然气和气态天然气形式供给汽车发动机。

气瓶流程示意图

参见系统流程简图。

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2.3 液位计/表

圣达因的液位计量系统采用电容式液位计，该系统由三个子系统组成：电容探测器/极板、信号转换器和显示仪表。

燃料电容传感器作为气瓶整体的一个组成部分，安装在气瓶的内部。其作用是根据气瓶内的燃料高度产生一个成线性比例的电信号，并传送给信号转换器。电信号不受燃料状态（液相或气相）和压力的影响，能够精确反映气瓶内燃料量的多少。液位传感器安装在瓶内靠近充液管的一端。与汽、柴油（油位计量系统）相似，该系统能够适应由于加速、刹车、爬坡、转弯等行驶条件变化所带来的瞬间影响。对于双瓶或多瓶系统的燃料量计量，信号转换器的输入端将累加各瓶的电容量以精确计量所有气瓶中的燃料总量。当气瓶内燃料剩余5％左右，仪表将显示没有燃料。

2.4 汽化器

液化天然气在气瓶中以低温的液态和气态形式储存，能够以纯液态形式或气液混合形式从气瓶中被抽出，由液化天然气汽化器将其加热成为气体状态。汽化器安装在气瓶和发动机之间。汽化器与发动机冷却系统相连，冷却液（发动机提供）流经汽化器壳程并对管程进行加温。当液化天然气进入汽化器，来自发动机的高温冷却液将其气化并加热，随后供给发动机。根据客户不同的需求，圣达因可以提供不同的尺寸和配臵。（见第三章）

冷却液的流向应垂直于液化天然气的流向，汽化器既可以水平安装（天然气进出口处于水平方向）也可以垂直安装（天然气进出口处于垂直方向），当水平安装时，应配臵直的管接头，避免形成气阻。建议最好是垂直安装，这样气堵的可能性将会大大降低。

注意：汽化器不会使燃料压力增加，其压力与气瓶的压力相同。

3. 产品基本参数

3.1 气瓶外形尺寸

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●管阀件防护罩（可选件，一般为保护环）……………不锈钢

●内胆及外壳………………………………………………不锈钢

●管件……………………………………………………… 不锈钢和黄铜

●公称工作压力…………………………………………… 1.59MPa(230psig)

●节约阀设定压力………………………………………… 0. 965MPa(140psig)

3.2 汽化器

汽化器简图

●最大工作压力（液化天然气）：2.2MPa(320psig)

●最大冷却水压力：0.4MPa (60psig)

●材料：不锈钢

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●冷却液：温度不低于70°C，Clˉ含量不大于25PPm，

4. 安全防护

手册的此部分涉及必要的低温设备防护。液化天然气操作过程中的潜在危害主要来自其物理性质：

●液化天然气在环境大气压下具有极低的温度：-162°C；

●具有很大的气液体积比，如果减压措施不当，将导致压力迅速升高。液化天然

气的气液体积比大致为：620：1；

●天然气是窒息性气体；

●天然气是易燃性气体（燃点538°C）；

●在密闭空间可能产生爆炸（空气中可燃极限5～15％）

安全防护

在有天然气或液化天然气的现场内工作时，需具有如下安全常识：

●使液化天然气设备远离火焰或电火花；

●在液化天然气设备维修、充装、存储的地区不允许烟火进入；

●在有液化天然气的地区工作时需戴护目镜、脸罩、绝热手套，裤脚不能装在靴

子里，衣袖不能装在绝热手套内，靴子不能掌有铁钉；

●在拆卸零件维修时需给液化天然气气瓶排空、卸压；

●维修时使用的工具应当不能产生火花。

警告

●保护眼睛和暴露的皮肤；

●保持设备所在地区通风良好；

●在维修或保养设备时确保系统已泄压；

●远离易燃品或电火花。

5. 操作

5.1 常规充装

液化天然气汽车燃料的充装是通过一根独立的软管完成。充液时，首先将瓶内压力泄放回收（降到0.2～0.25MPa之间），将加气枪与（车用液化天然气气瓶）快速接头（J－1）连接，然后启动加气机充液开关，液化天然气将通过连接软管进入气瓶内胆。液体通过安装在内胆顶部的喷淋管（10）以喷淋的方式注入。采取这种充液方

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式的目的是降低气瓶顶部压力、对瓶内存留的液化天然气闪蒸气（BOG）进行再液化回收以避免放空损失。充装阀是一个单向阀或截止阀（17），充液时液体在压力作用下自动注入气瓶，无需手动开关。当液位达到额定位臵时，充液自动停止。其作用机理是当液化天然气液体漫过顶部喷淋管时，喷孔背压迅速升高并与充液压力平衡，压力达到加气机设定的停止压力（约1.2MPa），此时加气机停止充液。

5.2 放空充装

可以从增压型容器向车用液化天然气气瓶中充装液化天然气，用一根充装软管将增压型容器和车用液化天然气气瓶远程充装接口（J-1）相连后即可开始充液。当车用液化天然气气瓶中的压力升高时，打开放空阀（1）进行放空，但是必须确保增压型容器和车用液化天然气气瓶的气体饱和压力不低于发动机所需的工作压力。连续充装直到液化天然气从放空阀（1）溢出，依次关闭放空阀（1）和增压型容器充液阀并卸下充液软管。

注意：一只完全充满的气瓶其压力上升十分迅速，可能导致安全阀开启；因此完全充满的车用液化天然气气瓶应尽快使用，禁止长时间储存。

5.3 热瓶充装

通常将首次充装液化天然气前和停止工作两周以上的车用液化天然气气瓶称为“热瓶”。热瓶的充装应当按照以下程序进行：

●首先向瓶内充入大约15L的液化天然气并静臵，在瓶内液化天然气气化升压

的过程中，气瓶内胆也得到冷却；

●当瓶内压力达到正常工作压力后，进行系统的检漏；

●通过放空降低压力后即可按常规充装程序进行操作（放空时应当远离火

源）；

另外，放空充装程序也适用于一个已知的“热瓶”；

5.4 燃料供给

供给发动机气体燃料是车用液化天然气气瓶系统最基本的功能。在系统不使用期间，瓶内压力会升高。系统中分别设臵有节约阀和压力调节器（一般为用户自购），其中节约阀的供气压力在圣达因就已设定并不可调节；压力调节器安装在发动机前端的供气管路上，用来限制最高供气压力，以保护发动机及正常供气。

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5.5 液态供给

当气瓶的工作压力低于节约阀（3）的设定压力时，节约阀将处于关闭状态。发动机运转时，气瓶内的压力只将液体从气瓶底部通过出液管（18）压出进入汽化器（8），液体经气化和升温后供给发动机。这种供气方式不会导致气瓶压力明显下降。

5.6 气态供给

当气瓶的工作压力高于节约阀（3）的设定压力时，节约阀将打开。发动机运转时，气瓶内的压力将把气相和液相燃料分别从气瓶的顶部通过气相管和底部出液管（18）压出，进入汽化器（8）。这种气-液混合流，在汽化器内被气化和加温后供给发动机。这种方式对降低罐内的压力具有显著、重要的作用，在发动机的持续运转下气瓶内压力最终降至节约阀的设定压力。

注意：在通常供给情况下，汽化器都被供以液态燃料；但当节约阀开启时，它也能接受气-液两相混合汇流。

6. 气瓶安装

6.1 气瓶安装

液化天然气车用气瓶通过固定支座与车辆的底盘结构件相连，每个气瓶应在气瓶两端焊缝内侧各设臵一个带有橡胶护衬的固定支座。按照NFPA57的要求，气瓶的紧固拉带至少能够承受8倍于气瓶、燃料总重量的力。

在纵列式布臵当中为了确保使用性能，气瓶的阀件端应朝车尾方向布臵，并用鞍座固定在车辆的左侧或右侧。阀件朝后布臵是为了在车辆急加速或爬坡时确保持续供给燃料，而避免出现供液管抽空现象。

在进行气瓶的周向布臵时，应确保液相管线的瓶外部分与水平线成22.5°朝上，而加气管线保持水平，这样就能确保瓶内液相管始终浸没在液体中。

6.2 附件安装

充液座

液化天然气车载罐既可以使用单管路系统，也可以使用双管路系统充装。圣达因推荐采用单软管充装组件（包括充气头和充气座）。充气座应安装在一个固定可靠的刚性构件上。根据NFPA57要求，该构件应具有足够的强度能满足正常的充气口对接和分离操作，同时应保证构件在加气软管没有卸掉汽车就驶离的情况下不会在外部拉

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力的作用下被破坏。另外需要注意的是该构件应预留足够的空间安装放空快速接头和压力表。充液口可以与充液单向阀直接连接，无须另外加装截止阀。充液口与气瓶之间的充液管应尽量短。

谨慎：当充液座安装在车辆的侧面时，建议把充液管弯成“S”形，以防止来自侧面的外力撞击。

注意：对于采用鞍座固定方式安装的侧挂式气瓶，充液座安装在气瓶的阀件仓护罩上，从车头方向看如果气瓶安装在左侧则充液座口应与水平方向成157.5°朝上；如气瓶安装在右侧则充液座口应与水平方向成22.5°朝上。

谨慎：当放空座安装在车辆的侧面时，建议把充液管弯成“S”形，以防止来自侧面的外力撞击。

●压力表

压力表应当安装在便于在充液时观察的位臵，圣达因建议采用量程为0~2.8MPa(0~400psig)的压力表，压力表的连接管线为?10的不锈钢管(或T2-M铜管)，采用NPT1/4的螺纹接头与气瓶阀件端的压力表接头相连。根据NFPA57的规定，装臵的表接头内部通径不得大于1.5mm。

●液位计/表

液位计显示器安装在汽车驾驶室内，需要供给13.8V的电源，负极搭铁。信号转换器安装于气瓶的阀件端，也需要供给13.8 V的电源，从信号转换器到液位计显示的信号电缆根据需要适当延长，如有必要液位计显示器的照明灯可以和仪表盘照明灯相连。

谨慎：由于液位计显示器不防雨，所以必须安装在车辆内部。

●汽化器

汽化器可以安装在供气管路中的任何位臵，为了保证系统发挥最大功效，圣达因建议汽化器的安装应尽可能地靠近气瓶，最大距离不超过2米，随机备有两个安装固定支座。冷却液的流量应不低于15L/分钟，其流向必须与汽化器内天然气的流向一致。汽化器即可水平安装也可以垂直安装。天然气的进出口为?14不锈钢管(或T2-M 铜管)。如果需要，建议在汽化器后端安装手动截止阀和压力调节器。

6.3 管件安装

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●安全阀

采用弹簧伺服、渗漏型安全阀，这种安全阀具有柔性阀座，当达到设定压力时，（阀芯）会逐渐打开（排气泄压）。每个安全阀都能满足气瓶在极端状态下的压力和流量要求。主安全阀的放空管线应安装在车辆后部，向上并远离客舱，可以采用1/4”或更大口径的不锈钢管或铜管，圣达因建议只在主安全阀上安装放空管线；对于副安装阀，只需摘除出厂时套在（排气口）上的一个塑料护帽即可。如果由于结冰或者碰撞造成管线堵塞从而引起主安全阀无法工作，则副安全阀可以正常发挥作用。建议放空管应低于排水点安装，以防止可能出现的积水。

谨慎：建议采用管线从客舱引出排水管线。

●供气管

供气管由两段组成：第一段是从气瓶到汽化器之间的低温管，第二段是从汽化器出口到发动机控制装臵的热管。为了减少管阻压降，供气管的直径应尽量大。供给发动机的气体燃料密度低于液化天然气液体密度。所有的管线都必须固定可靠，以防止振动，建议每隔0.5~0.6mm安装一个带有特氟隆或聚乙烯内衬的管线固定卡子。

供液管（低温管）：外径?14 ，壁厚1.5mm ，长度不超过2米；

供气管（热管）：外径?14，长度不超过4.5米。

6.4 管线

管线要采用不锈钢管或铜管，其连接、组装建议采用卡套式接头。所有的单向阀和管件在安装时都可以使用扳手，但不正确的安装将引起泄漏。

6.5 密封

对于1/2”以上的管螺纹，采用乐泰PST567密封胶；小于1/2”的管螺纹，采用乐泰液力HS569密封胶。

如果选用不锈钢管件则必须先使用乐泰Klean-N-Prime 24163表面活性剂进行表面处理：对连接部位用K-N-P24163进行处理、并凉干（最少15分钟），然后再上胶。

安装时，用扳手顺时针拧紧管件，如果过了预紧点，马上停止，不要回退。

投入使用以前，密封胶必须经过静臵处理：PST+KNP需要4个小时，HS+KNP 需要30分钟；如果不使用KNP则PST需要3天，HS需要1天。

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如果不锈钢管件无须上胶，也不必用KNP进行处理。所用密封胶和活性剂可以直接从圣达因购买，也在当地可以就近购买。

7．维修保养

7.1 检漏

可以用便携式甲烷探测器对车辆的燃气系统天然气泄漏点进行检查（应遵照探测器制造商的说明书正确使用）。为确保车辆正常运行，应定期的进行系统检漏，如果发现漏点应立即进行维修。在一些特殊条件下用探测器难以准确判断泄漏点时，可以借助肥皂液检查漏点。

7.2 燃料泄漏

任何燃料泄漏，一经发现必须维修：

如果是管螺纹泄漏应拆开连接、清洁连接面、使用规定的密封胶再组装。有关密封胶的使用参见第六章。

如果是管件泄漏应对其解体并严格检查，如果螺母和卡套外观没有损伤则可继续使用，重新安装管线并拧紧螺母，最后进行压力检漏。

如果在节约阀回路、安全阀根部或回路发现漏点，必须在开始维修之前将气瓶内的压力放空至零。

如果在充液回路上、充液单向阀之前发现漏点，由于单向阀可以封闭罐内压力，所以维修时可以只拆下充液管线，气瓶无须放空。

7.3 零件更换

此部分包括液化天然气气瓶维护和保养的知识。在按以下程序进行操作前，应当首先查阅设备运转记录和零部件装配图，根据图纸确定其正确位臵。

安全阀

液化天然气气瓶的内胆作为一种压力容器，其最大工作压力是根据相关规范进行设计和核定的，并经试验检测。在每个气瓶头部的铭牌上都打有公称工作压力的数据。通常主安全阀开启压力为公称工作压力的1.0~1.2倍（但不得大于1.2倍）。

安全阀的更换应按以下程序进行：

1) 打开放空阀（1），将罐内压力泄尽；

2) 拆下安全阀（15）或（16）；

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谨慎：不得维修或重新调整安全阀。

3) 清理阀座内螺纹上的密封胶；

4) 安装新的安全阀。使用乐泰HS569密封胶，详见第六章；

5) 对气瓶增压、检漏。

节约阀

当系统压力高于节约阀设定压力时，瓶内的气体通过节约阀与供往发动机的液化天然气液体汇流，从而降低气瓶内压力。节约阀的压力在出厂前就已调整好，而且是不可再调的。

通过观察阀体的结霜情况可以验证节约阀工作是否正常。在汽车运行时，如果气瓶压力超过了设定工作压力，节约阀就会打开，瓶内的压力下降的同时，节约阀阀体也会结霜。一旦气瓶内的压力达到了设定工作压力，节约阀就会关闭，同时节约阀阀体上的霜也会逐渐融化（如果环境温度高于冰点）。

如果要更换节约阀必须停止使用气瓶，而且在拆下旧阀之前将瓶内残余燃料和压力全部放空。

截止阀部件名称

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手动截止阀的组装

用于液化天然气气瓶的手动截止阀在其转轴上加装了一个弹簧，用来自动补偿冷热（转变时的机件）收缩和机械磨损。如果确认某个阀有问题，应按照以下程序进行检修：

1) 打开放空阀（1），将瓶内压力泄尽；

2) 如果维修放空阀，在解体前应将其加热；

3) 如果维修燃料供给阀（4），应将气瓶中的液化天然气和压力全部放空；

4) 拆下固定螺母（16）、垫片（14）、铭牌（15）；

5) 拆下手轮（1）和碟型弹簧（2）；

6) 拧开螺纹压套（7），取出阀杆（9）和阀杆密封（8）；

7) 取出阀芯（10）和衬套组件；

8) 清洗阀座（13）；

9) 更换受损零件并按与解体相反的步骤装回。

截止阀部件名称

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真空失效

通常，伴随着真空失效液化天然气气瓶会出现瓶体结霜或瓶内压力急剧升高等现象。但是对于一个新瓶或者一个久臵未用的气瓶而言，由于其内胆温度较高，在充装液体时压力上升也较快，这种现象应属正常。

过度的压力上升可以作为判断气瓶真空失效的依据之一。气瓶的外壳装有一个抽空塞，当气瓶真空失效时，抽空塞会松动（正常情况下，抽空塞被大气压压紧）。平时，抽空塞外套着一个塑料护帽。不要打开护帽或抽空塞。如果发现气瓶真空失效，请送回厂家维修。

总之，真空失效是一个很少见的现象，通常气瓶的真空能够保持若干年，甚至超过气瓶的使用寿命，在这期间气瓶的真空是（以很慢的速度）逐渐下降的。在固定式气瓶上出现的所谓“软”真空可以通过压力的快速升高来判断。

如果气瓶抽空塞未现异常，但又怀疑真空失效，就必须通过检查压力升高时间来判断。

在测试气瓶的压力升高时间时，首先为气瓶加气，然后启动汽车直到瓶内的燃料还剩3/4或1/2时停止，此时瓶内的压力在节约阀的控制下维持在正常工作压力水平。车辆静臵至少12小时，系统的压力升高率低于0.27MPa/d为正常。需要注意的是热瓶首次充装或气瓶超量充装也会引起压力的急剧升高。

一个真空失效的气瓶，其夹套压力将以近0.007MPa/min的速率上升，这种压力的变化非常明显；气瓶外壳，尤其是管路较为集中的部位和支撑附近的温度比其它部位的温度低，外壳结霜或“发汗”与否取决于周围环境的温度和湿度。这种冷凝现象的存在并不能作为判断一个气瓶真空度存在与否的可靠指标，而气瓶压力升高率的测试才是最可靠、有效的判断方法。

一个已经真空失效的气瓶必须通过专用设备再次抽真空，这种操作可以就车进行，也可将气瓶卸下后进行。具体操作详情请与圣达因客户服务联系。

液位计

用于这种气瓶的电容式液位计由三部分组成：电容传感器、信号转换器和显示仪表。安装在瓶内的电容传感器是一种可变电容，当瓶内液面上升时，液体也将充入传感器，随着液面的变化（传感器的）电容值也随之改变。传感器的一极与瓶体接地，另一极通过一根电缆穿过陶瓷封头与瓶外的BNC（同轴电缆）接头相连。

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信号转换器是安装在气瓶外的一个盒子，其功能是：接收电容信号并将其转换成显示仪表能够接收的信号（如电流或电压信号）。有两种类型的信号转换器可供选择：一种是直接使用汽车燃油表，并与之串联一个可变接地电阻；另一种是输出车载电脑能够接收的典型的电压信号。信号转换器有两个接口：其一与气瓶电容传感器的BNC 输出插座相连；另一个通过火线、地线和信号线组成的三芯防水电缆连接到液位显示器。（三芯电缆中）红线（A）接13.8V直流电，黑线（C）接地，绿线（B）是信号输出线。变送器的校准偏移量分别是：满罐5%，空罐10% 。

注意：联轴电缆是每个计量装臵的组成部分，如果需要更长的电缆，请向圣达因产品客户部咨询如何操作。

故障诊断

计量系统的故障通常都来自电器线路，大部分故障能够通过手持式万用表检查出来。圣达因也可以提供一种防水的故障诊断接口。

注意：液位显示器采用了模块化设计，在出厂前就已调整到位，用户无须维护和调整。如果显示器的计量精度出了问题，请与圣达因客户部联系。

对液位显示器进行故障诊断时，首先检查（目检）保险丝、接线、电缆、接头有无松动、脱落、断路、短路、磨损等问题，对出现故障的元器件进行维修和更换。当发现表针指示不稳定时，活动线路插头，判断插头是否松动或接触不良。接通汽车电源（将钥匙臵于正常工作位臵），用万用表检查线路中的防水接头和液位显示器的接头，测量各处的电源电压并确保搭铁可靠，如发现问题及时修理和更换。

直接烧保险

检查液位显示器内的电源线是否接反，同时检查线路有无短路和夹死的现象。

液位表有缺陷或校准有误

经过初步检查后，除去BNC接头的热塑密封，（检查接头、电缆的水密性是否良好）。封装热塑密封的目的是防止电缆受潮和破损，如果电缆护套破损或接口装配时没有封装热塑密封，有可能造成进水从而导致液位表工作异常。在确定接口水密性良好的情况下如有必要可以更换热塑密封或/和电缆。

从气瓶上拆下BNC接口，在变送器同轴电缆一端，将中心针与接口护套短接。（正常情况下）拆开电缆接口液位表显示为零，而（上述）短接操作将使液位表显示

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为满，这是因为拆开电缆接口使得装臵的输出低电压，而线路短接使得装臵输出高电压。

液位显示器有缺陷或校准有误的原因之一是：当同轴电缆或BNC接口进水时将导致系统无法校准或表针指示偏高。值得注意的是变送器线路的短路将直接导致电容信号变化，在设备上则体现出液位显示总是高于罐内的实际液面，甚至出现表针总在全满位臵的现象，其原因是由于装臵内的水汽造成线路短路，致使输出电压偏高。

原因之二：采用的电缆规格有误。如果电缆、接口的规格型号或电缆长度发生改变，相应地系统电容量也将发生变化。每个变送器在进行标定时必须考虑以下因素：同轴电缆的型号和长度、接口的数量和形式、液化天然气气瓶的尺寸、气瓶的数量和排列方式以及气瓶标准饱和压力的数值等。

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