CNG汽車加氣行業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，其加氣站的核心設(shè)備由單一的傳統(tǒng)曲柄連桿式機(jī)械壓縮機(jī)（以下簡稱機(jī)械壓縮機(jī)），先后出現(xiàn)了液壓平推子站加氣系統(tǒng)、液壓活塞式壓縮機(jī)等多種設(shè)備。這幾種設(shè)備的出現(xiàn)都被市場接受和看好，而且液壓壓縮機(jī)以其易損件少、維修簡單、運(yùn)行成本低、泄漏率低等較多的優(yōu)勢，有取代機(jī)械壓縮機(jī)的態(tài)勢。現(xiàn)在武漢齊達(dá)康環(huán)?？萍加邢薰緸橹髌鸩莸臉?biāo)準(zhǔn)《汽車加氣站用天然氣液壓壓縮機(jī)》（JB/T 11422－2013）已于今年九月一日正式頒布和生效，對(duì)液壓活塞式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造起到了一定的規(guī)范作用。

最近幾年市場出了一種液壓活塞式CNG子站壓縮機(jī)，應(yīng)用情況較好，很快得到市場的認(rèn)同。但有些人為了自家利益，夸大了液壓平推系統(tǒng)的優(yōu)勢，惡意貶低液壓活塞式壓縮機(jī)的性能和優(yōu)點(diǎn)，發(fā)布了不切實(shí)際的文章。我想從原理上介紹這兩種設(shè)備。液壓活塞式壓縮機(jī)分氣液雙缸一體式和油氣缸分開式兩種，液壓平推系統(tǒng)分單線輸出和雙線輸出兩種，這里先講述單線輸出，再介紹單線與雙線輸出的區(qū)別。

一、 氣液雙缸一體式液壓壓縮機(jī)（立式氣缸）

結(jié)構(gòu)原理：

工字形活塞桿將上面氣缸分隔為 A、B 兩個(gè)腔，將下面氣缸分隔為 C、D 兩個(gè)腔，如圖一：

1 球閥、2　冷卻器、3　安全閥、4　球閥、5　單向閥、6　進(jìn)氣閥、7　排氣閥、8　氣缸、9　活塞、10　蓄能器、11　回油過濾器、12　油冷卻器、13　液壓泵、14　油箱、15　電液換向閥、16　限位開關(guān)、17溢流閥、18壓力表、19壓力傳感器。

工藝流程：

①液壓站輸出的高壓油進(jìn)入 C 腔， B 腔的油回油箱（近似認(rèn)為回油箱的油壓力為0），活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，槽車內(nèi)氣體進(jìn)入 A 腔，（一級(jí)進(jìn)氣），而 D 腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級(jí)壓縮），進(jìn)入冷卻器，完成一級(jí)壓縮過程；當(dāng)活塞運(yùn)行到極點(diǎn)時(shí)，液壓站換向閥將會(huì)換向，輸出的高壓油進(jìn)入 B 腔， C 腔的油回油箱，活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，槽車內(nèi)氣體進(jìn)入 D 腔，（一級(jí)進(jìn)氣），而 A 腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級(jí)壓縮），進(jìn)入冷卻器，完成一級(jí)壓縮過程

②當(dāng)兩個(gè)這樣的氣缸串聯(lián)時(shí)，就構(gòu)成了兩級(jí)壓縮。

圖一 圖中，實(shí)線部分為氣路和液路，虛線部分為控制線路。

特點(diǎn)分析： 

（1） 節(jié)能效果好。選用22KW雙電機(jī)，進(jìn)氣壓力（即槽車鋼瓶內(nèi)壓力）高時(shí)為單電機(jī)工作，低時(shí)為雙電機(jī)工作。經(jīng)第三方檢測，實(shí)測平均售氣量1000方/小時(shí)的情況下，平均每方氣的耗電量為0.035度電。圖二是槽車壓力各壓力點(diǎn)的排量與功率曲線：

（2） 結(jié)構(gòu)簡單。氣缸和油缸雙缸一體結(jié)構(gòu)，液壓油每運(yùn)行一個(gè)行程，都會(huì)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（即全風(fēng)冷）；

（3） 

	幾乎無天然氣泄露。設(shè)計(jì)上回避了填料等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)幾乎沒有泄露點(diǎn)。

（4） 耗油量極小，每年只更換一次油即可。盡管油附著在缸壁上形成極薄油膜，使輸出氣體內(nèi)含極少量油，但這種含油量對(duì)下游設(shè)備不構(gòu)成影響，況且可以在設(shè)備內(nèi)部的流程上增加一組專門的除油過濾器。

（5） 易損件少。只有活塞環(huán)為易損件，且易損件更換簡單，能實(shí)現(xiàn)在位維修，不越過3小時(shí)。

（6） 排氣量隨槽車的壓力變化而變化，當(dāng)槽車壓力較低時(shí)，排氣量也較低，這時(shí)如果遇到加氣高峰時(shí)則顯得加氣量不足，需要加氣站配儲(chǔ)氣瓶組來調(diào)節(jié)加氣高峰，更換槽車時(shí)同樣可以對(duì)外售氣。

 

二、 液壓平推子站設(shè)備系統(tǒng)

系統(tǒng)原理：

由液壓平推設(shè)備系統(tǒng)組成的CNG加氣子站，由專用槽車、液壓工作橇、售氣機(jī)等組成。其工作原理是：液壓工作橇提供高壓油，通過一系列控制閥將液壓油注入專用槽車的長管鋼瓶內(nèi)，將長管鋼瓶內(nèi)的天然氣以21.5MPA的恒定壓力推出來，再通過售氣機(jī)給汽車加氣。當(dāng)液壓油將長管鋼瓶內(nèi)的氣體基本置換完后，用剩余氣體的壓力再將油推回油箱，如此反復(fù)。如圖三：左邊是專用槽車，右邊是液壓工作撬。

特點(diǎn)分析：

（1） 簡化加氣站流程。沒有儲(chǔ)氣設(shè)備，占地面積小，單線加氣，加氣站設(shè)計(jì)和建造相對(duì)簡單。

（2） 槽車卸氣率較高，約90%，槽車卸完氣后，壓力在1.5~2.5MPa之間。

（3） 根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)對(duì)比，比傳統(tǒng)機(jī)械壓縮機(jī)能耗低。

 

 

（4） 維修簡單，主要是氣閥等部件的維修。

（5） 系統(tǒng)的泄漏量較大。氣體將油壓回油箱時(shí)產(chǎn)生泄漏，按設(shè)備使用廠家的數(shù)據(jù)，約為1~1.8%

（6） 氣體的含油量高，對(duì)天然氣的下游設(shè)備影響較大，特別是對(duì)氣質(zhì)很敏感，如果氣質(zhì)稍差，則會(huì)對(duì)液壓油污染較大，甚至直接破壞液壓油，導(dǎo)致液壓閥件損壞。

（7） 液壓油易損失，需定期加專用液壓油，造成運(yùn)行成本增加。

（8） 碰到加氣車輛較多時(shí)，達(dá)不到20MPa就完成加氣過程，而且近氣源的售氣機(jī)比遠(yuǎn)氣源的售氣機(jī)加氣壓力要高。

（9） 使用專用槽車，且價(jià)格高出較多。

 

三、 油氣缸分開式液壓壓縮機(jī)（臥式）

	結(jié)構(gòu)原理：

 

中間一個(gè)油缸帶動(dòng)兩邊的兩個(gè)氣缸，每個(gè)氣缸分為兩級(jí)壓縮。如圖四。

工藝流程：

①活塞桿向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，槽車內(nèi)氣體由 A 進(jìn)入左邊氣缸的一級(jí)腔（一級(jí)進(jìn)氣），而右邊一級(jí)腔的氣體則壓縮后經(jīng) B 流出，進(jìn)入冷卻器，完成一級(jí)壓縮過程；同時(shí)，冷卻后的氣體由 G 進(jìn)入二級(jí)腔（二級(jí)進(jìn)氣），左邊氣缸二級(jí)腔內(nèi)的氣體則壓縮后經(jīng) D 流入二級(jí)冷卻器，然后排出。

②相反，活塞桿向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，槽車內(nèi)氣體由 E 進(jìn)入右邊氣缸的一級(jí)腔（一級(jí)進(jìn)氣），而左邊一級(jí)腔的氣體則壓縮后經(jīng) F 流出，進(jìn)入冷卻器，完成一級(jí)壓縮過程；同時(shí)，冷卻后的氣體由 C 進(jìn)入二級(jí)腔（二級(jí)進(jìn)氣），右邊氣缸二級(jí)腔內(nèi)的氣體則壓縮后經(jīng) H 流入二級(jí)冷卻器，然后排出。

特點(diǎn)分析：

1. 節(jié)能效果與氣液雙缸一體式液壓壓縮機(jī)相似；

2. 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；

3. 一組氣缸可滿足兩級(jí)壓縮；

4. 由于一組氣缸滿足兩級(jí)壓縮，則其活塞桿的桿徑必須較大（根據(jù)壓縮機(jī)原理，如果活塞桿的桿徑較小，則相當(dāng)于一級(jí)雙作用壓縮，而不是兩級(jí)壓縮），因此活塞桿的重量較大，各支承環(huán)和液壓活塞環(huán)存在偏磨現(xiàn)象，即使立式安裝也存在此現(xiàn)象，因?yàn)榛钊麠U支點(diǎn)太多；

5. 維修性差。氣體壓縮后溫度較高，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。除增加一套水系統(tǒng)外，氣缸筒外套水缸的維修是相當(dāng)麻煩的；

6. 軸線尺寸長，至少有三倍行程的長度，臥式安裝較為合理；

7. 經(jīng)過受力分析，所需油壓=排氣壓力-進(jìn)氣壓力，額定壓力為31Mpa的油泵長期處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)。

8. 當(dāng)密封件損壞時(shí)，天然氣會(huì)向空氣中泄漏。

四、 小結(jié)：

綜上所述，各種液壓壓縮機(jī)或液壓系統(tǒng)都有它的優(yōu)勢和不足?，F(xiàn)在，這幾種設(shè)備都在專門針自身的不足作相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。其中，液壓活塞式壓縮機(jī)通過改變加氣站流程來克服自身的不足，采用雙卸氣流程來克服槽車壓力低時(shí)排氣量跟不上的弊端。流程圖如圖五：當(dāng)槽車壓力較低時(shí)，可以將另一輛滿的槽車通過低壓線給車加氣，這樣就可以保證任何時(shí)候都能正常加氣。但氣液雙缸一體式與油氣缸分開式的最大區(qū)別在于后者必須用水冷卻氣缸，增加水系統(tǒng)（增加系統(tǒng)意味著增加故障點(diǎn)），且增加了維修的難度。

 

液壓平推系統(tǒng)也改成了雙線加氣，原理圖如圖六，克服了單線加氣的弊端。但它最大的弊端在于油和氣相互污染，影響下游設(shè)備，且受氣質(zhì)的影響較大。

 

 本文武漢齊達(dá)康原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。