當前國內天然氣子站建設中系統核心設備壓縮機主要分為三種類型:傳統機械式壓縮機、液壓平推式子站設備系統、液壓活塞式壓縮機。這三種設備在國內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,給加氣站經營方帶來的使用性、經濟性有較大差異。其中,液壓活塞式壓縮機在國內誕生較晚,目前使用數量較少,機械式壓縮機在子站中使用最早,使用量最多。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最強,使用效能最佳,代表了當今子站壓縮機的發展方向。
一、傳統機械式子站壓縮機
其(qi)傳動(dong)(dong)模式(shi)是:電機帶(dai)動(dong)(dong)曲軸旋轉,通過連桿、十字頭、活塞(sai)(sai)桿,帶(dai)動(dong)(dong)活塞(sai)(sai)在氣缸內(nei)作往復運動(dong)(dong),實現(xian)氣體的壓縮過程,實現(xian)增壓目的。如下圖:
特點:
1、技術成熟。國內外機械式壓縮機有上百年的發展歷史。
2、氣缸內余隙較大,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、活塞環是必要部件,且都有間隙,天然氣泄漏不可避免。其中,活塞環泄漏是內泄漏,填料泄漏是外泄漏(目前,填料氣體收集成本相當高,國內外基本都未采用),而且泄漏率會越來越大。一般國內暫新壓縮機的泄漏率約0.65%,隨著使用時間延長,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,功率最大,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、支撐環、連桿瓦、填料等都是易損件。這種易損件各生產廠家都不能互換,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,都會產生撞擊聲;使其裸機噪聲大多在90分貝以上。
7、其工藝流程中必需設置較大規格的儲氣裝置。
二、立式液壓壓縮機(立式氣缸)
結構原理:
工字(zi)形(xing)活塞桿將(jiang)上面(mian)(mian)氣(qi)缸(gang)分(fen)隔為A、B兩個(ge)腔,將(jiang)下面(mian)(mian)氣(qi)缸(gang)分(fen)隔為C、D兩個(ge)腔,如(ru)下圖:
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,槽車內氣體進入A腔,(一級進氣),而D腔的氣體則經壓縮后流出(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,槽車內氣體進入D腔,(一級進氣),而A腔的氣體則經壓縮后流出(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時,就構成了兩級壓縮。
特點:
1、節能效(xiao)果(guo)好(hao)。一般選用22KW雙電機(ji),槽(cao)車壓(ya)(ya)力(li)高時為單電機(ji)工作,低時為雙電機(ji)工作。下(xia)圖是槽(cao)車壓(ya)(ya)力(li)各壓(ya)(ya)力(li)點的排量與功率曲線:
2、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,大于兩倍行程,可以立式安裝;各支承環和液壓活塞環不存在偏磨現象;
3、油泵工作壓力較低。由于槽車壓力低時,進排氣壓比較大,需經兩級壓縮。經過受力分析,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。
4、噪聲低。實測噪聲不高于70分貝。
5、幾乎無泄露量。設計上回避了填料等結構設計,系統幾乎沒有泄露點。
6、耗油量極小。油附著在缸壁上形成極薄油膜,使輸出氣體內含極少量油,盡管如此,設備內還增加了除油器。
7、易損件少。只有活塞環、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,節能性最好,泄露量小,運行維護成本低。其具體比較見表1。
表1:液壓活塞壓縮機(立式氣缸)與傳統壓縮機性能比較表:
序號
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對比項點
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傳統機械式
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液壓活塞式(立式氣缸)
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1
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易損件數量
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多(自制件)
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少(標準件)
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2
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相同工況所需電機功率
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75/90(kW)
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2×22kW
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3
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維修
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復雜
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簡單
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4
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運轉成本
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高(0.064度電/方)
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低(0.035度電/方)
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5
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運轉泄露
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0.7~3%
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<0.03%
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6
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振動
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大
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小
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7
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裸機噪音(dbA)
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>90
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<85
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以下是我們在武漢的幾個加氣站現場實測的數據:
生產廠家
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武漢齊達康
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進口主機國內配套
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國產傳統壓縮機
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加氣站名稱
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江堤中路
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冶金大道
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古田一路
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加氣站經營方
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武漢中能
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武漢中能
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武漢大隆
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工作方式
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直接增壓
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降壓后再增壓
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降壓后再增壓
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壓縮原理
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液壓式
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曲柄連桿
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曲柄連桿
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電機功率(kW)
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22×2
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90×1
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75×1
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單位氣體用電量(kwH/m3)
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0.03
|
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0.064
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泄漏率
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0.02%
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2.0%
(含放空)
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0.6%
(無放空)
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噪音(dB)
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<70
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>75
|
>75
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