在中國CNG汽車加氣領(lǐng)域,子站壓縮機(jī)經(jīng)歷了傳統(tǒng)機(jī)械式壓縮機(jī)和液壓平推子站系統(tǒng)后,出現(xiàn)了第三代液壓活塞式子站壓縮機(jī)。它繼承吸取了前兩代壓縮機(jī)的優(yōu)勢(shì),同時(shí)也克服了前兩代壓縮機(jī)的缺憾,充分利用了槽車內(nèi)天然氣壓力能,具有節(jié)能環(huán)保、占地少、投資省、建站流程簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。液壓壓縮機(jī)在國內(nèi)的使用經(jīng)歷了從進(jìn)口到國產(chǎn)的發(fā)展過程,以其安全高效的特點(diǎn)在國內(nèi)CNG子站中得到了越來越多的使用,也代表了子站壓縮機(jī)的一種發(fā)展方向。國產(chǎn)液壓活塞式壓縮機(jī)主要有武漢齊達(dá)康為代表的立式和以青島綠科為代表的臥式兩種結(jié)構(gòu)形式?,F(xiàn)將立式與臥式液壓壓縮機(jī)作一個(gè)全面的比較:
一、立式液壓壓縮機(jī)
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,如下圖:
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。
特點(diǎn):
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;
一組氣缸只有一級(jí)壓縮,要想兩級(jí)壓縮需用兩組氣缸;
軸向尺寸相對(duì)較短,大于兩倍行程,可以立式安裝;
各支承環(huán)和液壓活塞環(huán)不存在偏磨現(xiàn)象;
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;
經(jīng)過受力分析,所需油壓=(排氣壓力-進(jìn)氣壓力)/2;額定壓力為31Mpa的油泵工作范圍始終在16Mpa以下。
當(dāng)密封件損壞時(shí),天然氣會(huì)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(dǎo)致油泵聲音異常,易診斷。
二、臥式液壓壓縮機(jī)
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。
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):
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(jí)壓縮;
3.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;
4.氣體溫度較高,最高可達(dá)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(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的油泵工作范圍始終在27Mpa以上。
7.當(dāng)密封件損壞時(shí),天然氣會(huì)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(jī)綜合比較如下:
序號(hào)
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對(duì)比項(xiàng)目
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臥式
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立型
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備注
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1
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泄漏方向
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對(duì)空氣(不易察覺)
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對(duì)液壓油(易察覺)
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液壓油含氣體時(shí)油泵會(huì)產(chǎn)生異常聲
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2
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所需油壓
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高(27MPa以上)
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低(16MPa以下)
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油壓高時(shí),油泵的內(nèi)泄量增大,效率略低,且噪音稍大
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3
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結(jié)構(gòu)
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臥式
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立式
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立式結(jié)構(gòu)便于安裝維修
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4
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單缸壓縮級(jí)數(shù)
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2級(jí)(壓比匹配難)
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1級(jí)
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小排量時(shí)臥式結(jié)構(gòu)有優(yōu)勢(shì)
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5
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氣體及缸體溫度
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高(氣缸需水套冷卻)
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低(氣缸風(fēng)冷即可)
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立式結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)全風(fēng)冷
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6
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氣體含油量
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更低
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低
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7
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維修性
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困難
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簡(jiǎn)單
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