国产三种天然气子站压缩机分析.docx
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国产三种天然气子站压缩机分析
国产三种天然气子站压缩机分析
国产三种天然气子站压缩机分析
当前国内天然气子站建设中系统核心设备压缩机主要分为三种类型：
传统机械式压缩机、液压平推式压缩机、液压活塞式压缩机。
各种设备系统基本情况如下：
一、传统机械式压缩机子站设备系统：
（压缩机主要厂商：
江汉三机厂、自贡通达、成都金星、重压等）
1、设备系统主要由普通八管运输槽车、卸气柱、橇装机械式压缩机组、废气回收系统、顺序控制盘、储气井或站用储气瓶组（水容积4M3以上）、售气机等组成；
2、传统机械式子站压缩机技术参数如下：
序号
项 目
参 数
1
型号规格
XD-11/35-250型
2
压缩介质
净化天然气
3
型式
D型两列往复活塞式
4
压缩级数
二
5
进气压力（ （MPa）
3.5～20
6
进气温度 （℃）
5～35
7
排气压力（表 （MPa）
25
8
各级排气温度 （℃）
≤145
9
终级排气温度 （℃）
≤45
10
排气量 （Nm3/h）
1000
11
活塞行程 （mm）
100
12
各级气缸直径 （mm）
ф55&ф38
13
冷却方式
空气冷却气缸、风冷式后冷却器
14
润滑方式
气缸采用少油注油润滑，曲轴、连杆、十字头等采用油泵强制润滑
15
润滑油压力（表压）（MPa）
0.3
16
额定转速 （r/min）
741
17
主机最大轴功 （kW）
74
18
主电机功率 （kW）
75
19
用电负荷 （kW）
85
20
电机防爆等级
dⅡBT4
21
控制方式
PLC控制+全自动控制+无人值守
22
使用寿命 （年）
25
9
电机功率 （kW）
22×2（两台）
10
机组总功率 （kW）
≤48（含主电机、冷却器电极、油加
热器等）
11
油箱容量 （L）
600
12
外形尺寸 （mm）
4000×2200×2560（长×宽×高）
13
运输尺寸 （mm）
4000×2280×2560（长×宽×高）
14
重量 （kg）
8200
1）立式液压活塞式压缩机工作原理示意图；（武汉齐达康）
气缸，油缸双缸一体化的设计，油液在流动中带走热量，解决了部分气缸散热难题。
结构紧凑，缩短了轴向尺寸，可立式安装，减少占地面积，无偏磨现象，有利于延长密封件使用寿命。
工作时利用了槽车气体的初始压力能，节省功耗。
省去了气缸冷却水套，方便维修。
2）卧式液压活塞式压缩机工作原理示意图；
缸、油缸分气开，轴向尺寸长，气缸需加冷却水套，维修或更换密封件复杂。
3）立式与卧式液压活塞子站压缩机主要区别：
序号
项 目
立式液压机组
卧式液压机组
1
所需油压
（排压-进压）/2
排压-进压
2
结构
两个立式气缸（减少偏磨）
一个油压缸+两个气缸（只能卧式，
有偏磨）
3
单缸压缩级
1级
2级
4
缸体温度
低（全风冷）
高（缸需水冷却）
5
行程
长
短
6
维修性
维修简单，气缸在撬内就地维护
维修复杂、气缸需拆出撬体外进行
维修
3、液压活塞式压缩机特点：
液压子站压缩机具有低能耗、低泄漏、低噪音的显著特点，在加气子站建设中具有：
1）明显减少建站投资，可以免去废气回收系统和储气井（只需1M3水容积25Mpa缓冲瓶组）；
2）电机功率小（22KW双电机），泄漏率低（≦0.03%），显著减少加气站运行成本，每年可为用户节约25万元以上的电费和天然气损耗费；
3）操作简单,全自动化，无人值守；
4）易于安装与搬迁；
5）充分利用了CNG运输槽车的压力能量，停机时无需降压或卸荷，可随时带压启动；
6）噪音低（≦75dbA）,振动小。
四、液压活塞式子站压缩机与机械活塞式子站压缩机的比较：
序号
项 目
机械式
液压式
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
低
5
运转泄露
0.7~3%
<0.03%
6
振动
大
小
7
裸机噪音
>90
<85
生产厂家
武汉齐达康
进口主机国内配件
国产传统压缩机
加气站名称
江堤中路
冶金大道
古田一路
加气站经营方
武汉中能
武汉中能
武汉大隆
工作方式
直接增压
降压后在增压
降压后在增压
压缩原理
液压式
曲柄连杆
曲柄连杆
电机功率（klW）
22×2
55×1
75×1
单位气体用点量（kWh/Nm3）
0.035
0.06
0.064
能
力
所花时间
3h48m （进气压降3.9MPa）
3h9m（进气压降至5.8MPa）
3h30m（进气压
降至6.5MPa）
抽气量（m3）
3184
3590
3193
泄露率
0.02%
0.5%（含放空）
2.0%（含放空）
噪音
72-81
78-86
75-84
五、结论：
1）综上所述，经过市场验证，CNG加气子站建设中液压压缩机比机械式压缩机无论是在建站投资成本、运行成本、安全可靠性、节能降耗、易维修性等都具有无可比拟的优势，必将陶汰和取代机械式子站压缩机。
2）液压平推式压缩机因为建站投资、运行维护成本过高，尤其是工艺气含油量过高而对加气站下游设备和车辆发动机造成二次污染而逐渐被市场所不容。
3）液压活塞式子站压缩机正是克服了液压平推式压缩机的不足，接受了其工艺流程简单、节能的优点，更具有适应性、经济环保而被业主广泛关注。
A；
液压式的天然气压缩机好处是电机功率小,缺点是峰值气量低,液压平推式罐车也存在同样问题（气量均衡）
机械式的天然气压缩机好处就在于峰值气量大,可以满足车流高峰加气需要.而且在考虑了液压-机械转换效率后,机械式的天然气压缩机并不比液压式的天然气压缩机及液压平推式罐车多耗能.
换油每年3万元；
检测罐车每三年相比较多1万元、换阀门等件2.5万元
液压车贵30万元每台、卸气90%
CNG子站压缩机中
液压式相对于曲柄连杆式往复活塞压缩机的优势
目前，在中国天然气行业，用于天然气加气站的压缩机主要是曲柄连杆式往复活塞压缩机，它是由曲轴、连杆、十字头等组成，将电机的旋转运动转化为活塞的直线运动。
这种压缩机用于母站和常规站的的增压，其用途比较广泛；但用于子站的增压时就显得有些欠缺。
母站和常规站的压缩机所用工况主要是进气压力较低（一般低于3.0Mpa），而且进气压力的变动范围较小。
而子站所用增压压缩机的工况则与其相差较远：
进气压力在3.0-20.0Mpa，范围相当广，压缩机所用气阀不好设计，阀损、阀寿命等都面临尴尬的处境。
若缩小进气压力范围，则只能选择较低的压力范围，电机的功率偏大，即使进气压力高，也必须降压到压缩机规定的进气压力范围内。
这样就浪费电能，运转成本较高。
为了克服这些不足，选择液压式压缩机就在所难免。
从电机功率选择上来看，液压式压缩机的运转成本低。
其工作原理如下（见图）：
天然气进气 进气控制球阀 气缸的B腔，A腔的气体则排出到冷却器 储气瓶组 售气机
同时，二位四通阀处于图形现有位置，液压油给C腔充油，D腔的油则回到油池。
此时，所需油压为PA-PB，可以看出，进气压力越高，所需油压越低，电机所需功率就越小，进气压力为最大时，电机所需功率为最小；进气压力为最小时，电机所需功率为最大。
若不考虑磨擦等其它因素，只考虑压缩功，在中高压进气的工况下，由于不需降低进气压力而直接压缩，从而达到节能的目的。
由此可以看出，机组所用电
机较连杆式压缩机小，运转成本当然就低。
活塞返回时，天然气进气 进气控制球阀 气缸的A腔，B腔的气体则排出到冷却器 储气瓶组 售气机
同时，二位四通阀处于图形交叉相通的位置，液压油给D腔充油，C腔的油则回到油池。
从运动部件来看，连杆式压缩机包括将园周运动转化为直线运动的一系列零部件：
机体、曲轴、连杆、十字头、活塞杆等，还需要一套联轴器设备将压缩机与电机联结起来。
这样，体积大，零部件多，易损件多，检修和维修很麻烦，其占地面积（长x宽）约为5500x2800；液压式压缩机只是将液压能转换为气体的压力能，只需一套气缸、活塞系统和液压系统。
这样，体积就小，除气缸和活塞外大部份都是标准件或外购件，检修和维修相对简单。
液压式压缩机的占地面积（长x宽）约为2800x1800，占地面积明显较小。
相应的机组重量和部件重量都明显减小。
运行成本和维修成本均较低。
从安全上讲，高压气体容器一旦破损，其体积会迅速扩张，破坏能量相当大，可以将某个零件射出好远，造成较大的杀伤力；而高压液体容器即使破损，由于液体的膨胀性几乎为0，压力马上就会泄为大气压。
因此，破损后也只会在原地，不会造成伤害。
从振动上考虑，连杆式压缩机由于运动件多，运动件质量大，机械振动大；相反，液压式压缩机振动就小多了，主要的振动源来油泵的旋转运动，而这个振动相对于往复运动是很小的。
噪音也是机组处在城市里必不可少的指标。
机械式压缩机一般转速较低，功率大，电机的噪音、进排气阀在缸体内产生高频率撞击的声音、进排气口气流产生的噪音等使机组噪音很大，而且沉闷，噪音不易衰减，噪声不易达标；液压式压缩机电功率小，噪音相对小些，而且转速高，噪音易衰减，容易达标。
液压压缩机相对于活塞式压缩机的优势对照表
序号
项点
机械式
液压式
1
零部件数量
多
少
2
体积
大
小
3
重量
重
轻
4
占地面积
大
小
5
易损件数量
多
少
6
相同工况所需电机功率
大
小
7
运转成本
高
低
8
单级压比
小
大
9
活塞速度
快
很慢
10
运转泄露
多
没有
11
安全性
差
好
12
振动
大
小
13
噪音
大，不易达标
小，易达标
注；理论上成立。
稳定性、可靠性、待时间实践检验
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