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压缩机选型对CNG加气子站运行的影响

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2015-03-07 10:59:00【

  中石化目前在用的CNG加气站子站中,所运行的设备无非是槽车、卸气柱、瓶组、压缩机、加气机等,卸气柱、瓶组、加气机之类的设备维修及运行成本和人员的管理成本相对稳定一些,真正对运行成本影响较大的是压缩机运行成本。这种影响表现在点:1.压缩机增压所需的电费成本;2.压缩机工作时产生的泄漏成本;3.设备维修成本。

一、用电成本

压缩机增压所需电费成本体现在用电量的多少,计算单位为:kW·h/方(JB114222013《汽车加气站用天然气液压压缩机》中的术语叫:比能耗),可以用公式计算:

F1x1·/V;

F1:单位气体的耗电量(kW·h/方);

X1:槽车卸气过程中压缩机所耗电量(度或kW·h);

V:槽车的卸气量(方)

让我们分析其各种压缩机的比能耗值的差别。现在市场上所用的子站压缩机或增压设备有机械压缩机、立式液压压缩机、卧式液压压缩机、液压平推等几种。其各自的原理为:

1)  传统机械式子站压缩机

其传动模式是曲柄连杆机构:电机带动曲轴旋转,通过连杆、十字头、活塞杆,带动活塞在气缸内作往复运动,实现气体的压缩过程,实现增压目的。如下图:

2)  液压平推子站设备系统

其工作原理是:液压工作橇提供高压油,通过一系列控制阀逐次注入专用槽车的每只长管钢瓶内,将长管钢瓶内的天然气以20MPA的恒定压力推出来,从而通过售气机给汽车加气。如下图:左边是专用槽车,右边是液压工作撬。

3)  立式液压压缩机(立式气缸)

结构原理

工字形活塞杆将上面气缸分隔为 A、B 两个腔,将下面气缸分隔为 C、D 两个腔,如下图:

工艺流程:

①液压站输出的高压油进入 C 腔, B 腔的油回油箱(近似认为回油箱的油压力为0),活塞杆向下运动,槽车内气体进入 A 腔,(一级进气),而 D 腔的气体则经压缩后流出(一级压缩),进入冷却器,完成一级压缩过程;当活塞运行到极点时,液压站换向阀将会换向,输出的高压油进入 B 腔, C 腔的油回油箱,活塞杆向上运动,槽车内气体进入 D 腔,(一级进气),而 A 腔的气体则经压缩后流出(一级压缩),进入冷却器,完成一级压缩过程

②当两个这样的气缸串联时,就构成了两级压缩。

4)  卧式液压压缩机

结构原理:中间一个油缸带动两边的两个气缸,每个气缸分为两级压缩。如下图。

液压压缩机,卧式液压压缩机

工艺流程

①活塞杆向右运动时,槽车内气体由 A 进入左边气缸的一级腔(一级进气),而右边一级腔的气体则压缩后经 B 流出,进入冷却器,完成一级压缩过程;同时,冷却后的气体由 G 进入二级腔(二级进气),左边气缸二级腔内的气体则压缩后经 D 流入二级冷却器,然后排出。

②相反,活塞杆向左运动时,槽车内气体由 E 进入右边气缸的一级腔(一级进气),而左边一级腔的气体则压缩后经 F 流出,进入冷却器,完成一级压缩过程;同时,冷却后的气体由 C 进入二级腔(二级进气),右边气缸二级腔内的气体则压缩后经 H 流入二级冷却器,然后排出。

这四种子站压缩机的理论用电量比较如下表:

 

机械压缩机

立式液压压缩机

卧式液压压缩机

液压平推

平均排量

1000

1000

1000

1000

主电机功率(kW

75

44

44

37

实际小时耗电量(度电)

75x0.8=60

44x0.8=35.2

44x0.8=35.2

37

比能耗(kW·h/方)

0.06

0.0352

0.0352

0.037

说明:前三种电机在大部份时间不在满负荷状态,其平均电流按满负荷的80%计算。

从上表中可以看出,从能耗上讲,子站压缩机应优先选择液压设备。

二、泄漏成本

压缩机在工作过程中总会产生泄漏,泄漏量大,损失的气体就多,相反,少泄漏,就可以增加加气站的收入,这也构成了加气站的运行成本。在考察多个加气站每月的CNG进出数据,可得出这四种压缩机的泄漏率比较如下表:

 

机械压缩机

立式液压压缩机

卧式液压压缩机

液压平推

泄漏率(%

0.63

0.030.06

0.031

1.51.8

平均泄漏率(%

1.8

0.045

0.5

1.65

15000/天规模计算的年泄漏量(方)

15000x1.8%x

360天=97200

15000x0.045%x

360天=2430

15000x0.5%x

360天=27000

15000x1.65%x

360天=89100

三、维修成本

在加气子站设备中,占主要维修任务、并对加气站售气有较大影响的,还是压缩机设备,因此压缩机设备的维修成本就显得比较突出。这里主要列出正常工作状态,每年耗材费用和易损件的维修费用比较表:

 

机械压缩机

立式液压压缩机

卧式液压压缩机

液压平推

配件费用(万元)

12

4

4

8(油耗)

维修时间(小时)

8

3

20

维修时需浪费天然气

维修成本还体现在加气站的信用受损。当司机来加气时,出现设备故障停止加气,如果一段较短的时间内连续出现23次,可能司机就不愿意再来加气了,而且这种信息在司机内部是通过对讲机来传递,传播速度相当快,这样就无形之中失去了很多用户。因此压缩机的维修性和故障率就显得更为重要。

四、结论:

从上面三种成本的分析可以看出:选择CNG加气子站用压缩机应优先选用液压压缩机,在液压压缩机中应优先选择立式液压压缩机。这种压缩机从其工作原理上就能看出:节能、无泄漏、全风冷等特点,在加气子站的使用中也体现了其节能、环保和维修性好等方面的优势。目前,这种立式液压压缩机在国内有较多的使用,最先由武汉齐达康环保科技有限公司开发并率先在国内使用,在使用成功后,现在已有四川金科、山东杰瑞等厂家在跟进。使CNG加气子站压缩机又多了一种好的选择。

 

 

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