第一部分武漢齊(qi)達康環保科技有限(xian)公(gong)司液壓(ya)式天然氣壓(ya)縮(suo)機 

  一、子站壓縮機主要機型及參數 

第二部分液壓壓縮機與傳統壓縮機、液壓平推設備系統的比較
 

  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強，使用效能佳，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，帶動活塞在氣缸內作往復運動，實現氣體的壓縮過程，實現增壓目的。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，國內外都沒有采用），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%，其后在1%-3%；
  （4）能耗較大。選用(yong)電機功(gong)(gong)率(lv)(lv)較大（75kW或90kW），啟動(dong)(dong)電流也(ye)大。因此不能頻繁(fan)啟動(dong)(dong)。下(xia)圖是(shi)槽車壓(ya)力與軸功(gong)(gong)率(lv)(lv)和排(pai)氣(qi)溫(wen)度曲線。從圖線可以看出，槽車壓(ya)力在(zai)(zai)10MPa時(shi)(shi)，功(gong)(gong)率(lv)(lv)最大，其它壓(ya)力段的(de)無功(gong)(gong)損(sun)耗較多，并且，為了保證電機在(zai)(zai)空負荷下(xia)啟動(dong)(dong)，在(zai)(zai)停機時(shi)(shi)要(yao)將氣(qi)缸(gang)及(ji)管線內(nei)的(de)氣(qi)體(ti)放(fang)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，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、液壓平推子站設備系統
  液壓平推設備系統工藝的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，將長管鋼瓶內的天然氣以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、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(yi)次(ci)性(xing)投資成本(ben)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：節能效果好。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；各支承環和液壓活塞環不存在偏磨現象。
  （1）油泵工作壓力較低。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。
  （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，使輸出氣體內含極少量油。
  （5）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，節能性好，泄露量小，運行維護成本低，代表了子站壓縮機發展方向，是CNG加氣子站壓縮機優選設備，其次是機械式壓縮機，再次是液壓平推子站設備系統。其具體比較見表1、表2。

  表1：液壓活塞壓縮機（立式氣缸）與傳統壓縮機性能比較表：
 

  表2：液(ye)壓活塞壓縮機（立式氣缸）與液(ye)壓平推系統性能(neng)比較(jiao)表：

第三部分立式與臥式液壓活塞式壓縮機的比較

  在國內CNG汽車加氣領域，子站壓縮機經歷了傳統機械式壓縮機和液壓平推子站系統后，出現了新一代產品——液壓活塞式子站壓縮機。液壓活塞式子站壓縮機繼承吸取了前兩代壓縮機的優點，同時克服了前兩代壓縮機的不足，較好的解決了現階段子站運行過程中存在的能耗過高、噪聲過大、泄露較大、油氣直接接觸、液壓油揮發量大等問題，促進和加快了CNG子站設備的技術進步和更新換代。液壓活塞式子站壓縮機充分利用了槽車內天然氣壓力能，具有節能環保、占地少、投資省、建站流程簡單、運轉成本低等優點。液壓活塞式子站壓縮機在國內的使用經歷了從進口到國產的發展過程，因具有上述優點在國內CNG子站中得到了越來越多的使用（液壓活塞式子站壓縮機的大量使用代表了子站壓縮機的發展方向）。
  目前，液壓活塞式子站壓縮機國內有代表性的主要生產廠商有武漢齊達康環保科技有限公司（立式）和青島綠科汽車燃氣開發有限公司等（臥式）。現將立式與臥式兩種液壓活塞式子站壓縮機從結構原理、工藝流程、特點三個方面進行說明和比較。

  一、立式液壓壓縮機
  結構原(yuan)理：工字形(xing)活塞桿(gan)將(jiang)上面(mian)氣缸分隔(ge)為A、B兩(liang)個腔(qiang)，將(jiang)下面(mian)氣缸分隔(ge)為C、D兩(liang)個腔(qiang)，如下圖(tu)：

  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.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；
  2.一組氣缸只有一級壓縮，要想兩級壓縮就用兩組氣缸；
  3.軸向尺寸相對較短，大于兩倍行程，可以立式安裝；
  4.各支承環和液壓活塞環不存在偏磨現象；
  5.油附著在缸壁上形成極薄油膜，使輸出氣體內含極少量油；
  6.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；
  7.當密封件損壞時，天然氣會向液壓油中泄漏（受力分析可知：A腔氣壓總是大于B腔油壓、D腔氣壓總是大于C腔油壓），導致油泵聲音異常，易診斷。

  二、臥式液壓壓縮機

  結構原(yuan)理：中間一個(ge)油(you)缸帶動兩邊(bian)的兩個(ge)氣(qi)缸，每(mei)個(ge)氣(qi)缸分為兩級壓縮。如下圖。

  工藝流程：
  1、活塞桿向右運動時，槽車內氣體由A進入左邊氣缸的一級腔（一級進氣），而右邊一級腔的氣體則壓縮后經B流出，進入冷卻器，完成一級壓縮過程；同時，冷卻后的氣體由G進入二級腔（二級進氣），左邊氣缸二級腔內的氣體則壓縮后經D流入二級冷卻器，然后排出。
  2、相反，活塞桿向左運動時，槽車內氣體由E進入右邊氣缸的一級腔（一級進氣），而左邊一級腔的氣體則壓縮后經F流出，進入冷卻器，完成一級壓縮過程；同時，冷卻后的氣體由C進入二級腔（二級進氣），右邊氣缸二級腔內的氣體則壓縮后經H流入二級冷卻器，然后排出。

  特點：
  1、氣體與液壓油是分開的，液壓油只能通過活塞桿上形成的油膜與氣體相溶，氣體含油量低；
  2、一組氣缸可滿足兩級壓縮；
  3、由于一組氣缸滿足兩級壓縮，則其活塞桿的桿徑必須較大（根據壓縮機原理，如果活塞桿的桿徑較小，則相當于一級雙作用壓縮，而不是兩級壓縮），因此活塞桿的重量較大，各支承環和液壓活塞環存在偏磨現象；
  4、氣體溫度較高，最高可達160℃。氣缸散熱較差，為保證壓縮效率和密封件壽命，需要增加水套缸，用水冷卻氣缸，使出口氣體溫度保持在135℃以下；
  5、軸線尺寸長，至少有三倍行程的長度，臥式安裝較為合理；
  6、經過受力分析，所需油壓=排氣壓力-進氣壓力，額定壓力為31MPa的油泵工作范圍始終在27MPa以上；
  7、當密封件損壞時，天然氣會向空氣中泄漏，不易察覺和診斷。

  三、立式和臥式液壓活塞壓縮機綜合比較

第四部(bu)分齊達康公司液(ye)壓(ya)壓(ya)縮機的(de)使用(yong)情況(kuang)總結(jie)

  齊達康公司生產的立式液壓活塞式壓縮機于五月十九日在我公司園林路加氣站正式安裝使用以來，已經快兩個月了。經過這段時間的運轉，可以初步得出結論：這種設備優勢還是比較明顯的，劣勢也有，總的來說，優勢大于劣勢。

  一．氣體損耗
  以(yi)下是我公司園林路加氣(qi)站(zhan)氣(qi)損方面的財務數(shu)(shu)據（以(yi)月(yue)數(shu)(shu)據為(wei)準），

  其中五月為兩種壓縮機共同使用的時間，不作統計。前四個月平均每個月損失天然氣10602方，氣損率為2.53%.按4.5元的單價計算，使用新設備后每月增加收入44361元。
  出現的氣損原因，一是計量誤差、二是機器維修放散、三是卸氣柱軟管每次換槽車的損失。正確的計算方法是：去除母站計量誤差0.5%和卸氣柱及作售氣機的計量誤差0.5%（古田）、去除維修放散和槽車與卸氣柱間更換槽車時的軟管損耗（每月約20方），對于該壓縮機來說趨近于零。該壓縮機在結構上沒有泄漏點也可以說明這一點。

  二(er)．電(dian)量消耗：對于(yu)用(yong)電(dian)的(de)消耗，每月(yue)10～15日抄表,，以下是(shi)園林站每月(yue)的(de)電(dian)費統(tong)計(ji)。

  在實際工作中，三、四月份是不開或少開空調的，六月基本上每天都開著空調，且商業用電價格要高出工業用電很多。從上表中只能初步看出節約了不少電費，但究竟節約多少還暫時不能下結論。不過，可以從加氣過程中的理論計算得出用電量的比較。
  ? 老設備抽一車氣平均需要175分鐘，工作電流為125A～155A，平均電流為140A；
  ? 新設備抽一車氣平均需要200分鐘，工作電流之和為60～80A，平均電流為70A；
  ? 用電量計算公式為：電度數=系數*電壓*電流*時間；
  ? 兩種壓縮機的電度數比較，歸根到底是“電流*時間”的比較：
  ? (70A*200分鐘)/(140A*175分鐘)=0.571
  也就是說：新設備的用電量是老設備的57.1%，節約用電量42.9%.

  三．加氣能力（產氣量）
  根據對新設備的實際考察，每天加氣量可達1.8萬方以上。卸一車氣約3000方，平均耗時200分鐘（3小時20分），再扣除取中補高的時間約15分鐘，實際用時約185分鐘。由于該設備在換槽車時還能不停機正常工作，因此若壓縮機連續運行20小時可卸氣18000方，完全能滿足園林站的加氣需求。

  四．噪聲及振動
  齊達康公司從武漢質監所借得噪聲測量儀，與我公司人員一起，實測值為67分貝(在關門、且距壓縮機1米處)，遠低于老設備的噪聲。

  五．PLC技術含量
  PLC控制系統性能穩定，程序中比老設備增加了低壓直充、中壓直充和取中補高等功能，可始終保持高壓井的壓力在21MPa以上，使CNG汽車能加滿氣到20MPa，而且換車過程中壓縮機可正常工作并對外加氣。這是老設備在高峰期間所不具備的功能。同時改變了老設備需補中壓井20分鐘和換槽車必須停機的流程。

  六．售后服務
  齊達康公司在售后服務上做得相當好。每周都有技術人員到加氣站檢查設備，并且都有電話回訪，詢問其技術人員的工作態度、工作質量以及設備的真實運轉情況。其間，設備出過兩次漏油的現象，在電話告知對方后，對方馬上就派人到現場檢修。這是老設備廠家完全不具備的。

  七．不足
  當加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)站遇到(dao)長時(shi)間的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)高(gao)峰時(shi)，加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)能力(li)(li)(li)會有所下(xia)(xia)降(jiang)。現場統計數據為(wei)：在(zai)(zai)槽車(che)壓力(li)(li)(li)5MPa以(yi)(yi)下(xia)(xia)至3.8MPa之間，如出現加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)高(gao)峰，在(zai)(zai)高(gao)壓井，中(zhong)壓井都處于滿壓時(shi)，能夠保持30分鐘6把搶加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)；如果(guo)高(gao)峰時(shi)間再延長，此時(shi)高(gao)壓井為(wei)21MPa，中(zhong)壓井在(zai)(zai)16MPa以(yi)(yi)下(xia)(xia)，這時(shi)會出現加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)能力(li)(li)(li)下(xia)(xia)降(jiang)，隨著槽車(che)壓力(li)(li)(li)不斷(duan)下(xia)(xia)降(jiang)，加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)能力(li)(li)(li)由6把槍慢慢變為(wei)5把、4把槍加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)，直到(dao)槽車(che)為(wei)3.8MPa時(shi)壓縮(suo)機停(ting)機。以(yi)(yi)下(xia)(xia)是兩種壓縮(suo)機加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)能力(li)(li)(li)的(de)(de)比較(jiao)：

  八．結論
  綜上所述，齊達康公司提供的立式活塞式液壓壓縮機與老壓縮機相比，具有較多的優勢，我們所選用的設備是有成效的。以下是齊達康公司將立式活塞式液壓壓縮機與傳統壓縮機所作的比較：
 

  從實際運行上看，這幾(ji)條(tiao)(tiao)中(zhong)，除了“運轉(zhuan)成本”這一條(tiao)(tiao)還不能確(que)(que)認(ren)外(wai)，其(qi)它幾(ji)條(tiao)(tiao)都是真實可信的。因此，我(wo)公(gong)司(si)選用齊達康公(gong)司(si)生(sheng)產的立(li)式活塞式液壓壓縮機是正確(que)(que)的選擇。

某燃氣公司工程技術部
  2010-7-19
 

第五部分某站壓縮機與齊達康壓縮機性能比照報告

 

  本公司自從去年(nian)8月(yue)份(fen)引進武漢齊達康2YZ1500-75/3.0-25液壓(ya)式(shi)(shi)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)(ji)在站前路(lu)加氣(qi)站運(yun)(yun)行至今（2380小時(shi)），運(yun)(yun)行平(ping)穩。該機(ji)(ji)結構簡潔，整機(ji)(ji)運(yun)(yun)行至今沒有(you)出現(xian)(xian)(xian)泄露點（氣(qi)體）。也有(you)不足之處，如：冷(leng)卻(que)器(qi)設計(ji)不合理，造成高(gao)(gao)溫天氣(qi)油溫較高(gao)(gao)（60℃以上）。電磁鐵損(sun)壞(huai)一(yi)只，是電器(qi)線路(lu)在設備(bei)安(an)裝時(shi)失誤，出現(xian)(xian)(xian)了幾次電器(qi)接觸不良，造成了停機(ji)(ji)故障。該機(ji)(ji)型壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)(ji)和公司現(xian)(xian)(xian)運(yun)(yun)行的幾種(zhong)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)(ji)比(bi)較，具有(you)升壓(ya)快，排氣(qi)量(liang)(liang)大，能耗低，無泄露點，維修量(liang)(liang)低，維護方(fang)便等優勢。現(xian)(xian)(xian)和宿(su)松路(lu)站2臺某品牌(pai)機(ji)(ji)械式(shi)(shi)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)(ji)進行對比(bi)，因宿(su)松路(lu)站2臺卸氣(qi)柱流量(liang)(liang)表不能正常工(gong)作，只能用(yong)(yong)抽(chou)(chou)每車氣(qi)時(shi)間來計(ji)算(suan)。（某品牌(pai)機(ji)(ji)械式(shi)(shi)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)(ji)2臺抽(chou)(chou)1車氣(qi)用(yong)(yong)時(shi)2個(ge)小時(shi)，齊達康抽(chou)(chou)1車氣(qi)用(yong)(yong)2小時(shi)）。

  具體如下：維修費用
  宿松路站兩臺某品牌機械式壓縮機去年維修費用
      1．拆缸21次，更換填料21×126×10=26460      
      2．更換活塞桿6根6×1300=7800      
      3．更換活塞環8次8×168=1366
      4．更換支撐環8次8×487=3896      
      5．密封圈彈簧等1000元以上  
      6．更換球閥等不計算在內
      7．耐磨機械油 2桶 2×2000=4000    
                 合計4.4萬元    
  齊達康壓縮機使用至今只更換電磁鐵一個。
  用電量：按每天銷售2.4萬方氣（8車氣），壓縮機工作16小時計算。
  傳統機械式 壓縮機電流波動在80A-110A之間，取電流平均值95A。
  2臺55kW，2臺0.55kW，2臺0.75kW，2臺3.7kW，1臺2.2kW
  用電量約為84.4×16×365=492896kW/h
  電費約為492896×0.85元=394316元

  齊達康壓縮機：
  45kW1臺電流波動25A-55A取50A
  30kW1臺電流波動60A-80A取75A
  4KW1臺
  用電量約為51×16×365=297840kW/h
  電費約為297840×0.85元=238272元
  某品牌傳統機械式壓縮機比齊達康壓縮機全年多用電費15.6萬元。

  泄露方面
  某品牌傳統機械式壓縮機按說明書標注泄露量為3.2m3/h，但在實際使用中，遠大于該數據。最保守為說明書標注的泄露量的四倍以上。按最低4倍計算：12．8×16（小時）×3.58元×365=267612（元）
  以上不包括正常的停機卸壓排氣，高壓卸壓排氣等。
  齊達康壓縮機無泄露點，已正常運行2400小時無泄露。
  兩機對比，某品牌機械式壓縮機每年比齊達康壓縮機浪費氣源25萬元以上。
  綜(zong)上所述，齊達康壓(ya)(ya)縮機(ji)在(zai)(zai)維修費用(yong)，能耗(hao)費用(yong)和氣損費用(yong)方面對(dui)比傳統機(ji)械式壓(ya)(ya)縮機(ji)具有明顯的(de)優勢，在(zai)(zai)降低成本，節(jie)能減排方面有良好的(de)表現。建議公司在(zai)(zai)適(shi)當(dang)的(de)條件下，更換宿松(song)路站的(de)壓(ya)(ya)縮機(ji)。

  某公交集團公司安全生產部
  2011年1月25日

第六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、實現全風冷結構，保證出口氣體的溫度不高于環境溫度13℃；
  3、采用雙變量泵雙電機驅動，根據工況控制單泵或雙泵工作，最大限度節約能源（實測耗電量0.04度/標方）；
  4、整機工作噪聲不大于75dB（A）；
  5、內部空間大，維修方便，能夠實現在位維修，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，可實現隨時啟停。