第一部分武漢齊達康環??萍加邢薰疽簤菏教烊粴鈮嚎s機
一、子站壓縮機主要機型及參數
產品名稱 | 液壓活塞式天然氣壓縮機 | ||||||||
型號 | 2YZ1000-44 | 2YZ1000-44E | 2YZ1000-44FA | 2YZ1000-44JF | 2YZ1500-74 | 2YZ1500-74B | 2YZ1500-74GA | 2YZ1500-74JFA | 3YZ2300-110 |
壓縮機技術/列數 | 二/二 | 二/三 | |||||||
氣缸布置 | 立式 | ||||||||
進氣壓力(MPa) | 3~20 | ||||||||
進氣溫度(℃) | -40~40 | ||||||||
排氣壓力(MPa) | 25 | ||||||||
各級排氣溫度(℃) | ≤120 | ||||||||
終級排氣溫度 (℃) | ≤50 | ||||||||
平均排量(Nm3/h) | 1000 | 1500 | 2300 | ||||||
平均耗電量(kW·h/Nm3) | 0.04 | ||||||||
泄漏量(%) | 0.03 | ||||||||
噪聲(dB(A)) | ≤75 | ||||||||
冷卻方式 | 風冷 | ||||||||
主電機功率(kW) | 22+22 雙電機 | 37+37 雙電機 | 110 | ||||||
冷卻電機功率(kW) | 3 | 5.5 | 4.4+2.2 | ||||||
控制方式 | PLC無人值守 | ||||||||
易損件壽命(h) | 5000 | 5000 | |||||||
機組總功率(kW) | <48 | <82 | <120 | ||||||
油箱有效容積(L) | 600 | 1000 | 1500 | ||||||
外形尺寸(mm)(L×W×H) | 4020×2400×2750 | 4500×2440×2790 | 6150×2460×3290 | 7990×2460×3290 | 5000×2600×2750 | 5500×2440×2870 | 6850×2460×3900 | 10530×2460×3290 | 6040×2600×2860 |
運輸尺寸(mm) (L×W×H) | 4020×2400×2750 | 4500×2440×2790 | 6150×2460×3290 | 7990×2460×3290 | 5000×2600×2750 | 5500×2440×2870 | 6850×2460×3900 | 10530×2460×3290 | 6040×2600×2860 |
重量(kg) | 8000 | 9000 | 16000 | 17000 | 10000 | 11000 | 24000 | 18000 | 12000 |
機組配置 | 標準型 | 標準型 | 標準型(集成3立方緩沖瓶、雙槽車卸氣裝置) | 集成可移動式(集成3立方緩沖瓶、2臺售氣機、PLC控制柜、雙槽車卸氣裝置) | 標準型 | 標準型 | 標準型(集成6立方緩沖瓶、雙槽車卸氣裝置) | 集成可移動式(集成3立方緩沖瓶、2臺售氣機、PLC控制柜、雙槽車卸氣裝置) | 標準型 |
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較早,使用量較多。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。
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。選用電機功率較大(75kW或90kW),啟動電流也大。因此不能頻繁啟動。下圖是槽車壓力與軸功率和排氣溫度曲線。從圖線可以看出,槽車壓力在10MPa時,功率較大,其它壓力段的無功損耗較多,并且,為了保證電機在空負荷下啟動,在停機時要將氣缸及管線內的氣體放空。
(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)一次性投資成本高。
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,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:
序號 | 對比項點 | 傳統機械式 | 液壓活塞式(立式氣缸) |
1 | 易損件數量 | 多(自制件) | 少(標準件) |
2 | 相同工況所需電機功率 | 75/90(kW) | 2×22(kW) |
3 | 維修 | 復雜 | 簡單 |
4 | 運轉成本 | 高(0.064度/方) | 低(0.04度/方) |
5 | 運轉泄露 | 0.7~3% | <0.03% |
6 | 振動 | 大 | 小 |
7 | 噪音(dB(A)) | >80 | <85 |
表2:液壓活塞壓縮機(立式氣缸)與液壓平推系統性能比較表:
序號 | 對比項點 | 液壓平推系統 | 液壓活塞式(立式氣缸) |
1 | 氣與油是否直接接觸 | 是 | 否 |
2 | 排氣速率 | 恒定 | 遞減 |
3 | 適應性(可利用槽車剩余壓力調節加氣高峰) | 差 | 強 |
4 | 槽車品種 | 專用 | 常用 |
5 | 油品 | 專用油 | 常用 |
6 | 建站投資 | 大 | 小 |
7 | 取氣率 | 高 | 低 |
8 | 建站流程 | 簡單 | 簡單 |
第三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。