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 第一部分武汉齐达康环保科技有限公司液压式天然气压缩机 


  一、子站压缩机主要机型及参数 

产品名称液压活塞式天然气压缩机
型号

2YZ1000-44

2YZ1000-44E

2YZ1000-44FA

2YZ1000-44JF

2YZ1500-74

2YZ1500-74B

2YZ1500-74GA

2YZ1500-74JFA

3YZ2300-110

压缩机技术/列数

/二

/三

气缸布置

立式

进气压力(MPa)

3~20

进气温度(℃)

-40~40

排气压力(MPa)

25

各级排气温度(℃)

≤120

终级排气温度 (℃)

≤50

平均排量(Nm3/h)

1000
1500
2300

平均耗电量kW·h/Nm3

0.04

泄漏量(%)

0.03

噪声(dB(A))

≤75

冷却方式

风冷

主电机功率(kW)

22+22 双电机
37+37 双电机
110

冷却电机功率kW)

3
5.5
4.4+2.2

控制方式

PLC无人值守

易损件寿命(h)

5000
5000

机组总功率(kW)

<48

<82

<120

油箱有效容积(L)

600
1000
1500

外形尺寸(mm)(L×W×H)

4020×2400×2750

4500×2440×2790

6150×2460×3290

7990×2460×3290

5000×2600×2750

5500×2440×2870

6850×2460×3900

10530×2460×3290

6040×2600×2860

运输尺寸(mm) (L×W×H)

4020×2400×2750

4500×2440×2790

6150×2460×3290

7990×2460×3290

5000×2600×2750

5500×2440×2870

6850×2460×3900

10530×2460×3290

6040×2600×2860

重量(kg)

8000

9000

16000

17000

10000

11000

24000

18000

12000

机组配置

标准型

标准型

标准型(集成3立方缓冲瓶、双槽车卸气装置)

集成可移动式(集成3立方缓冲瓶、2台售气机、PLC控制柜、双槽车卸气装置)

标准型

标准型

标准型(集成6立方缓冲瓶、双槽车卸气装置)

集成可移动式(集成3立方缓冲瓶、2台售气机、PLC控制柜、双槽车卸气装置)

标准型
 


第二部分液压压缩机与传统压缩机、液压平推设备系统的比较
 

  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,但是由于其工作原理及结构形式的差异,它们在加气站中工艺流程有较大的不同,给加气站经营方带来的使用性、经济性有较大差异。其中,液压活塞式压缩机在国内诞生较晚,目前使用数量较少,机械式压缩机在子站中使用较早,使用量较多。但是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。

  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。一般国内暂新压缩机的泄漏率约0.65%,其后在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,槽车压力在10MPa时,功率较大,其它压力段的无功损耗较多,并且,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。

 


  (5)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。
  (6)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。
  (7)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)一次性投资成本高。


  三、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,进气高时为单电机工作,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;各支承环和液压活塞环不存在偏磨现象。
  (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。

  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,是CNG加气子站压缩机优选设备,其次是机械式压缩机,再次是液压平推子站设备系统。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:
 


序号
对比项点
传统机械式
液压活塞式(立式气缸)
1
易损件数量
多(自制件)
少(标准件)
2
相同工况所需电机功率
75/90(kW)
2×22(kW)
3
维修
复杂
简单
4
运转成本
高(0.064度/方)
低(0.04度/方)
5
运转泄露
0.7~3%
<0.03%
6
振动
7
噪音(dB(A))
>80
<85



  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:

 


序号
对比项点
液压平推系统
液压活塞式(立式气缸)
1
气与油是否直接接触
2
排气速率
恒定
递减
3
适应性(可利用槽车剩余压力调节加气高峰)
4
槽车品种
专用
常用
5
油品
专用油
常用
6
建站投资
7
取气率
8
建站流程
简单
简单


 

第三部分立式液压活塞式子站压缩机的特殊性能

  1、油气缸一体,立式气缸结构,液压油与工艺气采用活塞隔开,回避了传统机械式压缩机填料结构,工艺气几乎无泄露(实测泄漏率0.03%),液压油几乎无损耗;同时也回避了液压平推子站设备油气直接接触而带来的负面影响;
  2、实现全风冷结构,保证出口气体的温度不高于环境温度13℃;
  3、采用双变量泵双电机驱动,根据工况控制单泵或双泵工作,最大限度节约能源(实测耗电量0.04度/标方);
  4、整机工作噪声不大于75dB(A);
  5、内部空间大,维修方便,能够实现在位维修,且更换易损件时间不超过2小时;
  6、整机防爆论证,防爆等级不低于dⅡBT4;
  7、无需卸载带负荷启动,可实现随时启停。