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  一、子站壓縮機主要機型及參數(shù) 

第二部分液壓壓縮機與傳統(tǒng)壓縮機、液壓平推設備系統(tǒng)的比較
 

  天然氣子站工藝設備的核心部分是壓縮機。壓縮機主要分為三種類型：傳統(tǒng)機械式壓縮機、液壓平推式子站設備系統(tǒng)、液壓活塞式壓縮機。這三種設備在加氣子站中均能起到增壓作用，但是由于其工作原理及結構形式的差異，它們在加氣站中工藝流程有較大的不同，給加氣站經(jīng)營方帶來的使用性、經(jīng)濟性有較大差異。其中，液壓活塞式壓縮機在國內(nèi)誕生較晚，目前使用數(shù)量較少，機械式壓縮機在子站中使用較早，使用量較多。但是由于液壓活塞式壓縮機是專門針對子站工況特點設計，其工藝流程的適應性強，使用效能佳。

  一、傳統(tǒng)機械式子站壓縮機
  其傳動模式是：電機帶動曲軸旋轉，通過連桿、十字頭、活塞桿，帶動活塞在氣缸內(nèi)作往復運動，實現(xiàn)氣體的壓縮過程，實現(xiàn)增壓目的。如下圖：
 

  特點：
  （1）技術成熟。國內(nèi)外機械式壓縮機有上百年的發(fā)展歷史。
  （2）氣缸內(nèi)余隙較大，壓縮氣體溫度較高、壓縮效率較低。
  （3）泄漏量大。曲柄帶動活塞高速運轉，在氣缸設計中填料、活塞環(huán)是必要部件，且都有間隙，天然氣泄漏不可避免。其中，活塞環(huán)泄漏是內(nèi)泄漏，填料泄漏是外泄漏（目前，填料氣體收集成本相當高，國內(nèi)外都沒有采用），而且泄漏率會越來越大。一般國內(nèi)暫新壓縮機的泄漏率約0.65%，其后在1%-3%；
  （4）能耗較大。選用電機功率較大（75kW或90kW），啟動電流也大。因此不能頻繁啟動。下圖是槽車壓力與軸功率和排氣溫度曲線。從圖線可以看出，槽車壓力在10MPa時，功率較大，其它壓力段的無功損耗較多，并且，為了保證電機在空負荷下啟動，在停機時要將氣缸及管線內(nèi)的氣體放空。

  （5）維護費用高。易損件多、互換性較差。由于來回高速摩擦，活塞環(huán)、支撐環(huán)、連桿瓦、填料等都是易損件。這種易損件各生產(chǎn)廠家都不能互換，買了這種設備，往往需依賴其提供配件。
  （6）噪聲大。機組振動大、運轉噪音高。在高速運轉過程中，各運動部件都有間隙（不然是不能運動的）。氣閥的高頻率啟閉，都會產(chǎn)生撞擊聲，裸機噪聲大多在90分貝以上。
  （7）其工藝流程中必需設置較大規(guī)格的儲氣裝置。

  二、液壓平推子站設備系統(tǒng)
  液壓平推設備系統(tǒng)工藝的CNG加氣子站，由專用槽車、液壓工作橇、售氣機等組成。其工作原理是：液壓工作橇提供高壓油，通過一系列控制閥逐次注入專用槽車的每只長管鋼瓶內(nèi)，將長管鋼瓶內(nèi)的天然氣以20MPa的恒定壓力推出來，從而通過售氣機給汽車加氣。如下圖：左邊是專用槽車，右邊是液壓工作撬。
 

  特點：
  （1）節(jié)能效果較好。選用電機功率一般為30kW或60kW。但液壓系工作壓力較高，不低于20MPa。
  （2）簡化加氣站流程。加氣站設備只需槽車和液壓工作撬系統(tǒng)、售氣機即可。占地面積小。單線加氣。由于沒有儲氣設備，不能多線加氣。
  （3）使用專用槽車，與普通槽車不能通用。
  （4）液壓油中含有專用添加劑，揮發(fā)量較大,購買成本較高。通常高壓天然氣與高壓油的相互滲透量還是較大的，如果不是與天然氣不相溶的專用液壓油，排出的天然氣含油量會很大，將直接影響下游設備和CNG汽車的正常運行。
  （5）槽車的每支鋼瓶內(nèi)天然氣通過液壓油推出以后總有一定的剩余量，在回油過程中通過放空口向大氣放散，造成損耗及環(huán)境污染。天然氣泄漏率在1%左右。
  （6）排氣壓力不超過20Mpa,容易造成下游供氣不足的情況。
  （7）排氣量恒定，適應性較差。其排氣量由液壓油泵的排量決定，進多少油才能排多少氣。油泵的排量是恒定的，因而排出的氣體量也是恒定的，所以適應加氣高低峰能力較差。
  （8）由于天然氣出口沒有冷卻，其排出的氣體溫度相對要高一些。
  （9）一次性投資成本高。

  三、立式液壓壓縮機（立式氣缸）
  結構原理：工字形活塞桿將上面氣缸分隔為A、B兩個腔，將下面氣缸分隔為C、D兩個腔，如上圖：
  工藝流程：
  ①液壓站輸出的高壓油進入C腔，B腔的油回油箱（近似認為回油箱的油壓力為0），活塞桿向下運動，槽車內(nèi)氣體進入A腔（一級進氣），而D腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級壓縮），進入冷卻器，完成一級壓縮過程；當活塞運行到極點時，液壓站換向閥將會換向，輸出的高壓油進入B腔，C腔的油回油箱，活塞桿向上運動，槽車內(nèi)氣體進入D腔（一級進氣），而A腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級壓縮），進入冷卻器，完成一級壓縮過程。
  ②當兩個這樣的氣缸串聯(lián)時，就構成了兩級壓縮。
  特點：節(jié)能效果好。一般選用22kW雙電機，進氣高時為單電機工作，低時為雙電機工作。下圖是槽車壓力各壓力點的排量與功率曲線：
 

  立式液壓壓縮機結構簡單。氣缸和油缸雙缸一體結構，液壓油每運行一個行程，都會將氣缸壁冷卻一次，因此氣體和氣缸壁的溫度較低，不需水套缸冷卻；一組氣缸只有一級壓縮，要想兩級壓縮需用兩組氣缸；軸向尺寸相對較短（僅大于兩倍行程），可以立式安裝；各支承環(huán)和液壓活塞環(huán)不存在偏磨現(xiàn)象。
  （1）油泵工作壓力較低。經(jīng)過受力分析，所需油壓=（排氣壓力-進氣壓力）/2；額定壓力為31MPa的油泵工作范圍始終在16MPa以下。
  （2）噪聲低。實測噪聲不高于70分貝。
  （3）天然氣幾乎無泄露量。設計上回避了填料等結構設計，系統(tǒng)幾乎沒有泄露點。
  （4）耗油量極小。油附著在缸壁上形成極薄高分子油膜，使輸出氣體內(nèi)含極少量油。
  （5）易損件少。只有活塞環(huán)、O形圈等少量易損件。

  綜上所述，液壓活塞式壓縮機結構簡單，流程適應性強，節(jié)能性好，泄露量小，運行維護成本低，是CNG加氣子站壓縮機優(yōu)選設備，其次是機械式壓縮機，再次是液壓平推子站設備系統(tǒng)。其具體比較見表1、表2。

  表1：液壓活塞壓縮機（立式氣缸）與傳統(tǒng)壓縮機性能比較表：
 

  表2：液壓活塞壓縮機（立式氣缸）與液壓平推系統(tǒng)性能比較表：

第三部分立式液壓活塞式子站壓縮機的特殊性能

  1、油氣缸一體，立式氣缸結構，液壓油與工藝氣采用活塞隔開，回避了傳統(tǒng)機械式壓縮機填料結構，工藝氣幾乎無泄露（實測泄漏率0.03%），液壓油幾乎無損耗；同時也回避了液壓平推子站設備油氣直接接觸而帶來的負面影響；
  2、實現(xiàn)全風冷結構，保證出口氣體的溫度不高于環(huán)境溫度13℃；
  3、采用雙變量泵雙電機驅動，根據(jù)工況控制單泵或雙泵工作，最大限度節(jié)約能源（實測耗電量0.04度/標方）；
  4、整機工作噪聲不大于75dB（A）；
  5、內(nèi)部空間大，維修方便，能夠實現(xiàn)在位維修，且更換易損件時間不超過2小時；
  6、整機防爆論證，防爆等級不低于dⅡBT4；
  7、無需卸載帶負荷啟動，可實現(xiàn)隨時啟停。