天然气汽车加气站用压缩机的选择一.pdf

收稿日期 2003 - 03 - 05 综 述 文章编号 100622971 2003 0220044203 天然气汽车加气站用压缩机的选择一 高其烈 中国通用机械工程总公司,北京100050 摘 要以压缩机在加气站中的作用与运行特点为导入口,强调从适用性出发的选型观点。 关键词加气站;压缩机;适用性 中图分类号 TH45 文献标识码 B 技术装备需满足业主的适用性要求。这样的选 型观点不但正确,而且在国际上早已通行并突出地 反映在诸多国际标准、地域标准、国家标准或学 协会标准文件中。对天然气汽车加气站用CNG 压缩机的选择,业主也应从站的具体情况出发,以 适用性为基本出发点。 1 CNG压缩机在NGV加气站中的作用及 其运行特点 111 CNG压缩机在NGV加气站中的作用 CNG压缩机保障了NGV加气站向天然气车辆 加气的压力条件25 MPa表压 , 提供了向天然气 车辆快加气、慢加气所必须的流量,故而它当之无 愧地成为加气站的核心动力装备。 天然气车辆对加气量的实际总需求,决定了 NGV加气站的规模日供气量。站的规模及 CNG压缩机的运行模式无备机或有备机;常开 台、台调峰 , 确定了各台CNG压缩机的供 气量参数。各台CNG压缩机共同保证了NGV加 气站的日供气量。 NGV加气站的各种装备中,价值最高者首推 CNG压缩机约为站总装备费的20 ～25 ; 而故障几率最高的,还是CNG压缩机。当然,故 障几率高并不等于发生故障的绝对次数就一定多。 CNG压缩机在NGV加气站中的位置与作用, 可参看图1。 112 CNG压缩机运行的特点 1总体说来, CNG压缩机的排气表压力均 为25 MPa ,世界各国皆如此。NGV加气站中的常 规站、子站所装备的CNG压缩机,其排气表压力 恒为25 MPa。至于加气母站中的CNG压缩机排气 表压力,则依长管拖车上的CNG高压气瓶的工作 压力而定,为25 MPa或20 MPa。 2 CNG压缩机的吸气压力,对用于常规站/ 母站者而言,都取决于进站天然气管网压力。而加 气子站中的CNG压缩机,其吸气压力则是变值, 最高吸气压力值和最低吸气压力值皆由NGV加气 站的工艺设计确定。一般来说大体介于717～5 MPa之间。 3 CNG压缩机都具有有别于多数工艺流程 用压缩机的间断运行的特点。近代的CNG压缩 机,其启动、运行或停机的控制,都自动地取决于 加气站的高压储气瓶组的实际气压状况;而每一次 的运行时间、停机时间,则由站用高压储气瓶组的 水容积和车辆对加气母站而言多为长管拖车上的 移动储气瓶组所需之加气量综合确定。 4由NGV加气站的智能化控制目标出发, 理所当然地要求CNG压缩机及机组的机械部分、 强弱电部分,都具备适应无人值守、全自动控制运 行的必要条件。 5 CNG压缩机吸入的天然气, 其品质应符 合有关标准规定。一般情况下,在压缩机吸气口之 前,需将进站天然气作适当工艺处理并使之达标。 6 CNG压缩机排出的高压天然气, 一般亦 应进行工艺处理,使之符合对车辆加气的品质规 定。气缸极少油润滑的CNG压缩机、气缸不注油 润滑的CNG压缩机机身和气缸之间的中间接筒 非“双间隔室”型的 , 都难以摆脱机身内传动机 构润滑油对其排出高压天然气品质的不良影响。 7 CNG压缩机的各级排气温度, 无论压缩 44 压缩机技术 2003年第2期总第178期 机的冷却方式如何水冷、风冷或混合冷却 , 均 11 球阀 21 过滤器 31 遥控电磁阀 41 压力调节器 51 气流表 61 分离器/过滤装置 71 进气脉冲阻尼器 81 Ⅲ ～ Ⅳ 级活塞压缩机 91 后冷却器 101 分离器 111 冷凝器/排油箱 121 前置过滤器 131 吸附干燥器 141 压缩气体回路 151 后置过滤器 161 压力控制阀 1713列控制盘 1813列储气瓶 1913列电子气体分配器 201 汽车充气 211 过滤器 图1 一种典型的天然气汽车加气站流程图 应符合出自安全角度确定的排温限值,当气缸、填 料为注油润滑或极少油润滑时,更是如此。 8 CNG压缩机的供气量与高压储气瓶组的 水容积值之间,应匹配合理,其核心目的有二一 是防止CNG压缩机过于频繁的启动,以避免由此 导致的机件、电器、动力电费的额外负荷;二是为 了在最低电价时间区段将气瓶组充足,以减少压缩 机在电价高的时间区段的运行时间,从而节省加气 站的动力费用。 9压缩机一般皆以电动机拖动,而CNG压 缩机不乏用天然气发动机驱动。受运行场所动力电 条件的制约,只能采用天然气发动机配套,为情况 之一。为追求加气站的动力费用低,站内压缩机全 部由天然气发动机驱动,为情况之二。情况之三 是,站内压缩机之驱动机,电动机和天然气发动机 兼而有之,以求控制灵便及节省动力费用夜间工 业电价最低时,以电动CNG压缩机将大容积的高 压储气瓶组充满;当高电价的白天需启动压缩机 时,就以天然气发动机 CNG压缩机组为主力。 10 CNG压缩机还具有运行地域极为宽泛、 气象条件差异极大的特点严寒、高海拔、缺水、 湿热俱有之。固定式NGV加气站用、室外移动式 NGV加气站用的CNG压缩机,又各有其明显差 别固定用者,务必满足运行场所的环境噪声限值 规定,且有时是很苛刻的;室外移动用者,需适应 无冷却水源、高寒气候条件甚至无动力电的条件。 11 CNG压缩机应能够适应进站天然气管网 压力变化这一重要因素,既包括一天之内因城市居 民炊事、洗浴用气而可能出现的气压变化,也包括 可能的管网改造升压或天然气衰减降压等情况。 12 CNG压缩机规格型号的确定,不仅要与 建加气站时所需的实际加气能力相符合,尚应虑及 可能实施的加气站增容的需要,宜在扩容后压缩机 台数增多而规格型号相同,即采用“模块式”的增 容方法。 13把天然气可燃易爆的特性和CNG压缩 机在NGV加气站中的运行实际状况结合考虑,压 缩机房应是大敞开式的,更宜采纳遮雨棚下置橇装 压缩机组方式。如为后者,在我国长江以北地区则 以全风冷CNG压缩机为宜。 14对于配用循环冷却水系统的CNG压缩 机组来说,闭式系统较开式系统更为适宜。冷却水 54第2期高其烈天然气汽车加气站用压缩机的选择一 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 直排,导致宝贵的水资源浪费巨大,理应摒弃之。 闭式系统是指采用风冷式散热器,使水在冷热交换 过程中不和环境空气接触的冷却水循环系统。开式 系统是指水在环境空气中曝气降温的冷却水循环系 统。使用含防冻液的软化水的闭式系统,在防止水 垢、金属腐蚀的产生等方面,有着强的综合优势。 15 CNG压缩机的安全性应得到保障, 这是 确定无疑的。NGV加气站要求CNG压缩机确保安 全、运行可靠、节能长寿。因此,填料处微量泄漏 气的处置方式引出放空、集污箱回收气、承受内 气压的机身贮留泄漏气等 , 各级排气温度限值, 易损件的更换期,运动件承载面的比压值,气流速 度与压力降,等等,均需受到控制。 2 CNG压缩机的选型要素一斑 1压缩机的安全性是选择的首要条件,务必 考核其填料漏气率。 2压缩机的额定吸气压力应和进站天然气管 网压力相匹配,切忌人为减压吸气,尤其是大幅度 减压吸气。某些NGV加气站大流量、大幅度减压 吸气而造成能源巨大浪费的极不合理现象,再也不 应重演了 3压缩机运行时的供气量与对站加气能力的 需求基本匹配,不宜过大或过小。 4结合压缩机个体的具体状况,客观、科学 地对待压缩机的冷却方式。既不能认为水冷式压缩 机一定安全可靠、排气温度低,也不能认为风冷式 压缩机排温一定高。至于闹市区加气站用风冷机需 配隔声罩而由此引起的成本增高,也要具体分析 风冷机免除了冷却水系统后,冷却系统占地费、设 备购置费、运行费的降低是多少改水冷却间接换 热为风冷直接换热后,换热效率的提高又是几多 5冷静地看待压缩机的结构型式,其优劣不 是绝对的,且务需紧密结合其性能参数来分析。对 称平衡型CNG压缩机,当其设计、制造不良时, 振动可能大于其他结构型式;而在技术处理优秀 时,不但振动最小,其占地面积也可能小于其他结 构型式。高水准的角度式CNG压缩机,将兼收振 动小和制造成本低之利。立式CNG压缩机气缸/ 活塞/填料/活塞杆工作条件的优势,又为其它结构 型式所不及。 6对CNG压缩机气缸润滑方式的选择,必 须与加气站工艺系统设计一并考虑。无疑,应力求 避免压缩机润滑油对气的污染。同时,必须清醒地 看到,仅仅气缸不注油却不采用双间隔室结构气 缸与机身之间的中间接筒处 , 那是不能杜绝油对 气的污染的。单间隔室的气缸不注油CNG压缩 机,应和少油润滑或润滑型 CNG压缩机一样, 在末级排气后配置高效除油器。只不过对前者而 言,除油器的负荷稍轻而已。 7对CNG压缩机各级排气温度限值的要 求,应以出自安全性规定的180℃ 为限。苛求排温 极低,既极不经济又无科学道理。切切不能以为排 温低于180℃就一定安全了如若气缸注油量过 多,或各级液气分离器未及时排污,或气路系统实 际气流速度过高,仍不能排除不测事故 8选购CNG压缩机时,务必审查其专用附 属设备是否有必要的配置以及其技术功能是否合乎 要求。各级气体冷却器/液气分离器/吸排气缓冲器 对于CNG压缩机而言,其必要性胜过一般工艺流 程用压缩机参看图 2 。 9当CNG压缩机由天然气发动机驱动时, 二者应实现转速匹配直联、功率匹配和转向一 致。力求避免天然气发动机降速直联或以皮带减速 驱动CNG压缩机等欠佳技术状况。 待续 中国机械工业标准汇编-风机卷上下 第二版 2002年12月出版 本书由中国标准出版社、全国风机标准化技术委员会主编,汇集了截止到2001年底以前批准发布的 现行国家标准和行业标准共54项,其中国家标准13项,行业标准41项。本书主要内容为基础综合、压 缩机和膨胀机、通风机、鼓风机等。邮购价220元。另有风机手册,邮购价115元;通风机选型实用 手册,邮购价138元。邮购地址北京55信箱清平书店 金莉收,邮编 100053 开户行招商银行展 览路支行,帐号 0981106810001 ,户名北京清平书店有限公司,电话 83154081。 64 压缩机技术第2期