天然气子站工艺设备的核心部分是压缩机。压缩机主要分为三种类型：传统机械式压缩机、液压平推式子站设备系统、液压活塞式压缩机。这三种设备在加气子站中均能起到增压作用。由于其工作原理及结构形式的差异，给加气站经营方带来的使用性、经济性有较大差异。虽然液压活塞式压缩机在国内诞生较晚，但由于液压活塞式压缩机是专门针对子站工况特点设计，其工艺流程的适应性强，使用效能佳，代表了当今子站压缩机的发展方向。

一、传统机械式子站压缩机

其传动模式是：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：

特点：

（1） 技术成熟。国内外机械式压缩机有上百年的发展历史。

（2） 气缸内余隙较大，压缩气体温度较高、压缩效率较低。

（3） 泄漏量大。曲柄带动活塞高速运转，在气缸设计中填料、活塞环是必要部件，且都有间隙，天然气泄漏不可避免。其中，活塞环泄漏是内泄漏，填料泄漏是外泄漏（目前，填料气体收集成本相当高，国内外都没有采用），而且泄漏率会越来越大。一般国内崭新压缩机的泄漏率约0.6%，随着运行时间延长，会达到1%-3%；

(4)能耗较大。选用电机功率较大（75kW或90kW），启动电流也大。因此不能频繁启动。下图是槽车压力与轴功率和排气温度曲线。从图线可以看出，

（1） 槽车压力在10MPa时，功率最大，其它压力段的无功损耗较多，为了保证电机在空负荷下启动，在停机时要将气缸及管线内的气体放空。

（2） 维护费用高。易损件多、互换性较差。由于来回高速摩擦，活塞环、支撑环、连杆瓦、填料等都是易损件。这种易损件各生产厂家都不能互换，买了这种设备，往往需依赖其提供配件。

（3） 噪声大。机组振动大、运转噪音高。在高速运转过程中，各运动部件都有间隙（不然是不能运动的）。气阀的高频率启闭，都会产生撞击声，裸机噪声大多在90分贝以上。

（4） 其工艺流程中必需设置较大规格的储气装置。

二、液压平推子站设备系统

液压平推设备系统工艺的CNG加气子站，由专用槽车、液压工作橇、售气机等组成。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。

特点：

（1） 节能效果较好。选用电机功率一般为30kW或60kW。但液压系工作压力较高，不低于20MPa。

（2） 简化加气站流程。加气站设备只需槽车和液压工作撬系统、售气机即可。占地面积小。单线加气。由于没有储气设备，不能多线加气。

（3） 使用专用槽车，与普通槽车不能通用。

（4） 液压油中含有专用添加剂，挥发量较大,购买成本较高。通常高压天然气与高压油的相互渗透量还是较大的，如果不是与天然气不相溶的专用液压油，排出的天然气含油量会很大，将直接影响下游设备和CNG汽车的正常运行。

（5） 槽车的每支钢瓶内天然气通过液压油推出以后总有一定的剩余量，在回油过程中通过放空口向大气放散，造成损耗及环境污染。天然气泄漏率在1%左右。

（6） 排气压力不超过20Mpa,容易造成下游供气不足的情况。

（7） 排气量恒定，适应性较差。其排气量由液压油泵的排量决定，进多少油才能排多少气。油泵的排量是恒定的，因而排出的气体量也是恒定的，所以适应加气高低峰能力较差。

（8） 由于天然气出口没有冷却，其排出的气体温度相对要高一些。

（9） 一次性投资成本最高。

三、立式液压压缩机（立式气缸）

液压压缩机是将传统机械压缩机的动力由曲柄四连杆机构强制驱动，改为由含压力能量的液压油适应性驱动（根据能量需求来供应能量）。其结构原理为：

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，如上图：

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。

特点： 节能效果好。一般选用22kW双电机，进气压力高时为单电机工作，进气压力低时为双电机工作。下图是槽车压力各压力点的排量与功率曲线：

立式液压压缩机结构简单。气缸和油缸双缸一体结构，液压油每运行一个行程，都会将气缸壁冷却一次，因此气体和气缸壁的温度较低，不需水套缸冷却；一组气缸只有一级压缩，要想两级压缩需用两组气缸；轴向尺寸相对较短（仅大于两倍行程），可以立式安装；

（1） 油泵工作压力较低。经过受力分析，所需油压=（排气压力-进气压力）/2；额定压力为31Mpa的油泵工作范围始终在16MPa以下。

（2） 噪声低。实测噪声不高于70分贝。

（3） 天然气几乎无泄露量。设计上回避了填料等结构设计，系统几乎没有泄露点。

（4） 耗油量极小。油附着在缸壁上形成极薄高分子油膜，使输出气体内含极少量油。

（5） 易损件少。只有活塞环、O形圈等少量易损件。

（6） 各支承环和液压活塞环不存在偏磨现象，寿命较长。

综上所述，液压活塞式压缩机结构简单，流程适应性强，节能性好，泄露量小，运行维护成本低，代表了子站压缩机发展方向，是CNG加气子站压缩机首选设备。其具体比较见表1、表2。

表1：液压活塞压缩机（立式气缸）与传统压缩机性能比较表：

表2：液压活塞压缩机（立式气缸）与液压平推系统性能比较表：