對CNG加氣站壓縮機(jī)的技術(shù)解析0001

1、對 CNG 加氣站壓縮機(jī)的解析2011 第十二屆中國國際天然氣汽車、加氣站、燃?xì)饧夹g(shù)設(shè)備博覽會論壇論文由壓縮機(jī)及其驅(qū)動電動機(jī)和相關(guān)裝備構(gòu)成的天然氣壓縮機(jī)組，是 天然氣汽車加氣站的最關(guān)鍵的動裝備。天然氣壓縮系統(tǒng)裝備的電力消耗，占據(jù)加氣站總電耗九成以上的 份額。壓縮系統(tǒng)裝備的購置費(fèi)，約為加氣站裝備總購置費(fèi)的四分之一 左右。一、對 CNG 壓縮機(jī)的基本要求1. 確保壓縮機(jī)和加氣站的安全運(yùn)行。 盡管天然氣的物理化學(xué)性質(zhì)并非“易燃易爆”，而是“能燃可爆，”其密度甚低、在大氣中逸散很快，燃點(diǎn)高達(dá) 650 C,在空氣中的爆 炸極限范圍又很窄，為 4.8%13.46% （體積比）。但是，務(wù)必防 患于未然，應(yīng)盡

2、量減少加氣站裝備的天然氣泄漏量。壓縮機(jī)氣缸處的活塞桿填料，是壓縮機(jī)天然氣外泄漏的最主要部 位，是加氣站安全運(yùn)行的第一隱患所在。故應(yīng)嚴(yán)格控制該處的天然氣 泄漏量在允許的安全范圍內(nèi)。2. 提高壓縮機(jī)的機(jī)、電零部件的運(yùn)行可靠性。壓縮機(jī)是加氣站最關(guān)鍵的動裝備， 又因其機(jī)、 電零部件種類和數(shù)量眾多，故而同時(shí)又成為加氣站最易產(chǎn)生故障的動裝備。 提高壓縮機(jī)的機(jī)、電零部件運(yùn)行可靠性，避免非計(jì)劃停車與檢修， 其重要性不言而喻。3. 節(jié)電、減震與降噪。壓縮機(jī)是加氣站裝備里最大耗電者， 也是機(jī)械振動和氣流壓力脈動 的最主要源頭， 還是機(jī)械噪聲、 因冷卻目的而產(chǎn)生的空氣流動噪聲 的主要根源。 在確保安全運(yùn)行和提高機(jī)、

3、 電零部件運(yùn)行可靠性的前 提下，應(yīng)力求壓縮機(jī)節(jié)電、減震與降噪。二、 CNG 壓縮機(jī)運(yùn)行的特點(diǎn)1. 總體說來 ,CNG 壓縮機(jī)排氣表壓力均為 25MPa, 世界各國皆如 此。NGV加氣站中的常規(guī)站、子站所裝備的 CNG壓縮機(jī)，其排氣表壓 力恒為 25MPa 。至于加氣母站中的 CNG 壓縮機(jī)排氣表壓力 ,則依長管 半掛車上的CNG高壓氣瓶的工作壓力而定，為25MPa或20MPa。2. CNG 壓縮機(jī)吸氣壓力 ,對用于常規(guī)站 /母站者而言，都取決于進(jìn) 站天然氣管網(wǎng)壓力。而加氣子站中的 CNG 壓縮機(jī),其吸氣壓力則是變 值，最高吸氣壓力值和最低吸氣壓力值皆由 NGV 加氣站的工藝設(shè)計(jì)確 定。在國內(nèi)工

4、程實(shí)踐中，一般來說大體介于3MPa20MPa之間。3. CNG 壓縮機(jī)都具有有別于多數(shù)工藝流程用壓縮機(jī)的間斷運(yùn)行 的特點(diǎn)。近代的 CNG 壓縮機(jī),其啟動、運(yùn)行或停機(jī)的控制，都自動地 取決于加氣站的高壓儲氣瓶組的實(shí)際氣壓狀況； 而每一次的運(yùn)行時(shí)間、 停機(jī)時(shí)間，則由站用高壓儲氣瓶組的水容積和車輛（對加氣母站而言 多為長管半掛車上的移動儲氣瓶組）所需之加氣量綜合確定。4. 由 NGV 加氣站的智能化控制目標(biāo)出發(fā) ,理所當(dāng)然地要求 CNG 壓 縮機(jī)及機(jī)組的機(jī)械部分、強(qiáng)弱電部分 ,都具備適應(yīng)無人值守、全自動控 制運(yùn)行的必要條件。5. CNG 壓縮機(jī)吸入的天然氣 ,其品質(zhì)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 一般情 況下

5、 ,在壓縮機(jī)吸氣口之前 ,需將進(jìn)站天然氣作適當(dāng)工藝處理并使之達(dá) 標(biāo)。6. CNG 壓縮機(jī)排出的高壓天然氣 ,一般亦應(yīng)進(jìn)行工藝處理 ,使之符 合對車輛加氣的品質(zhì)規(guī)定。 氣缸極少油潤滑的 CNG 壓縮機(jī)、氣缸不注 油潤滑的 CNG 壓縮機(jī)（機(jī)身和氣缸之間的中間接筒非“雙間隔室”型的）, 都難以擺脫機(jī)身內(nèi)傳動機(jī)構(gòu)潤滑油對其排出高壓天然氣品質(zhì)的不良影 響。7. CNG 壓縮機(jī)的各級排氣溫度 ,無論壓縮機(jī)的冷卻方式如何（水 冷、風(fēng)冷或混合冷卻） ，均應(yīng)符合出自安全角度確定的排溫限值 ,當(dāng)氣 缸、填料為注油潤滑（或極少油潤滑）時(shí) ,更是如此。8. CNG 壓縮機(jī)的供氣量與高壓儲氣瓶組的水容積值之間,應(yīng)匹配

6、合理,其核心目的有二：一是防止 CNG 壓縮機(jī)過于頻繁的啟動 ,以避免 由此導(dǎo)致的機(jī)件、電器、動力電費(fèi)的額外負(fù)荷；二是為了在最低電價(jià) 時(shí)間區(qū)段將氣瓶組充足氣，以減少壓縮機(jī)在電價(jià)高的時(shí)間區(qū)段的運(yùn)行 時(shí)間 ,從而節(jié)省加氣站的動力費(fèi)用。9. 壓縮機(jī)一般皆以電動機(jī)拖動 ,而 CNG 壓縮機(jī)不乏用天然氣發(fā)動 機(jī)驅(qū)動的。受運(yùn)行場所動力電條件的制約 ,只能采用天然氣發(fā)動機(jī)配套 , 為情況這一。為追求加氣站的動力費(fèi)用低 ,站內(nèi)壓縮機(jī)全部由天然氣發(fā) 動機(jī)驅(qū)動 ,為情況之二。情況之三是 ,站內(nèi)壓縮機(jī)之驅(qū)動機(jī) , 電動機(jī)和天 然氣發(fā)動機(jī)兼而有之 ,以求控制靈便及節(jié)省動力費(fèi)用：夜間工業(yè)電價(jià)最 低時(shí) ,以電動 CNG

7、壓縮機(jī)將大水容積的高壓儲氣瓶組充滿氣；當(dāng)高電 價(jià)的白天需啟動壓縮機(jī)時(shí) ,就以天然氣發(fā)動機(jī) CNG 壓縮機(jī)組為主力。10. CNG 壓縮機(jī)還具有運(yùn)行地域極為寬泛、氣象條件差異極大的 特點(diǎn)：嚴(yán)寒、高海拔、缺水、濕熱俱有之。固定式 NGV 加氣站用、室 外移動式 NGV 加氣站用 CNG 壓縮機(jī) ,又有其明顯差別：固定用者 ,務(wù) 必滿足運(yùn)行場所的環(huán)境噪聲限值規(guī)定 ,且有時(shí)是很苛刻的；室外移動用 者,需適應(yīng)無冷卻水源、高寒氣候條件甚至是無動力電的條件。11. CNG 壓縮機(jī)應(yīng)能適應(yīng)進(jìn)站天然氣管網(wǎng)壓力變化這一重要因素 , 既包括一天之內(nèi)因城市居民炊事、洗浴用氣而可能出現(xiàn)的氣壓變化 ,也 包括可能的管網(wǎng)改

8、造升壓或天然氣衰減降壓等情況。12. CNG 壓縮機(jī)規(guī)格型號的確定 ,不僅要與建加氣站時(shí)所需的實(shí)際 加氣能力相符合 ,尚應(yīng)慮及可能實(shí)施的加氣站增容的需要。宜在擴(kuò)容后 壓縮機(jī)臺數(shù)增多而規(guī)格型號相同 ,即采用“模塊式”的增容方法。13. 把天然氣能燃可爆的特性和 CNG 壓縮機(jī)在 NGV 加氣站中的 運(yùn)行實(shí)際狀況結(jié)合考慮 ,壓縮機(jī)房應(yīng)是大敞開式的 ,更宜采納遮雨棚下 置橇裝壓縮機(jī)組方式。如為后者 ,在我國長江以北地區(qū)則以全風(fēng)冷 CNG 壓縮機(jī)為相宜。14. 對于配用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的 CNG 壓縮機(jī)組來說 ,閉式系統(tǒng)較開 式系統(tǒng)更為適宜。冷卻水直排 ,導(dǎo)致寶貴的水資源浪費(fèi)巨大 ,理應(yīng)摒棄 之。閉式系

9、統(tǒng)是指采用風(fēng)冷式散熱器 ,使水在冷熱交換過程中不和環(huán)境 空氣接觸的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。開式系統(tǒng)是指在環(huán)境空氣中曝氣降溫的 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。使用含防凍液的軟化水的閉式系統(tǒng) ,在防止水垢、金 屬腐蝕的產(chǎn)生等方面 ,有著強(qiáng)的綜合優(yōu)勢。15. CNG 壓縮機(jī)運(yùn)行的安全性應(yīng)得到保障 ,這是確定無疑的。 NGV 加氣站要求 CNG 壓縮機(jī)確保安全、運(yùn)行可靠、節(jié)能長壽。 因此， 填料 處微量泄漏氣的處置方式（引出放空、集污箱回收氣、承受內(nèi)氣壓的 機(jī)身貯留泄漏氣等） ,各級排氣溫度限值 ,易損件的更換期， 運(yùn)動件承載 面的比壓值 ,氣流速度與壓力降 ,等等 ,均需受到控制。三關(guān)于加氣站用 CNG 壓縮機(jī)的幾個重要

10、概念 在確認(rèn)加氣站的天然氣壓縮系統(tǒng)裝備， 應(yīng)安全運(yùn)行、 應(yīng)提高零部件 的運(yùn)行可靠性、 應(yīng)節(jié)電、 減震與降噪這些前提下， 對 CNG 壓縮機(jī)作深 一步的探究，這對于如何優(yōu)選壓縮機(jī)，甚有裨益。1. 壓縮機(jī)的流量、壓強(qiáng)單位及其換算 壓縮機(jī)的流量這一泛指名詞的進(jìn)一步明確化，就分解成壓縮機(jī)的 容積流量和壓縮機(jī)的供氣量，此二名詞。a. 壓縮機(jī)的容積流量釋義壓縮機(jī)的容積流量， 是指在額定排氣壓力下壓縮機(jī)在單位時(shí)間內(nèi) 排出的氣體容積值；該值在排氣端測得并折算到壓縮機(jī)進(jìn)口狀態(tài)，即 壓縮機(jī)第I級進(jìn)氣處的壓力與溫度時(shí)的容積值，此值尚應(yīng)計(jì)入級間分離 掉的水分折算成蒸汽的容積，還應(yīng)計(jì)入氣體壓縮性的影響。b. 壓縮機(jī)的供

11、氣量釋義壓縮機(jī)的供氣量， 是指壓縮機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)排出的氣體容積值折 算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)之值，并不計(jì)入級間分離掉的水分及抽氣量（當(dāng)工藝流 程自壓縮機(jī)級間抽氣時(shí)） 。供氣量的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是：絕對壓力0.1013MPa、溫度0 C、干燥氣 體。c. 壓縮機(jī)常用容積流量、壓強(qiáng)單位及其換算遵照國際單位制，壓縮機(jī)常用容積流量單位是 m3/min （米3/分）、 m3/h （米3/時(shí)），壓縮機(jī)常用供氣量單位是 Nm3/min （標(biāo)米3/分）、Nm3/h （標(biāo)米 3/時(shí)）。然而， 和壓縮機(jī)有關(guān)的國內(nèi)外技術(shù)與商務(wù)交往中， 英制單位依然 經(jīng)常出現(xiàn)。 為方便交流， 今將筆者簡約版的壓縮機(jī)常用容積流量單位、 壓縮機(jī)常用壓力（壓

12、強(qiáng)、單位及其換算分列于表 1 及表 2。該二表之 數(shù)字修約，滿足工程級需要。2. CNG 壓縮機(jī)的供氣量天然氣汽車加氣站及其 CNG 壓縮機(jī)，最多用到的流量單位就是供 氣量。前已言及，供氣量是與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)對應(yīng)的。 供氣量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是： 溫度0 C、0.1013MPa絕對壓力，而非其它溫度與壓力值。CNG壓縮機(jī)的供氣量Vn和它的公稱容積流量V （進(jìn)氣狀態(tài)）之 間，存在著怎樣的換算關(guān)系呢？VN=GV式中，G供氣量換算系數(shù)，它因壓縮機(jī)的進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣壓力不 同而不同。依據(jù)我國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T汽車加氣站用天然氣壓縮機(jī)，CNG 壓縮機(jī)規(guī)定工況進(jìn)氣溫度 20 C。以該20 C及柏弩利連續(xù)方程，筆者 得出的

13、不同進(jìn)氣壓力下 CNG 壓縮機(jī)供氣量換算系數(shù) G 如表 3。知G值后，Vn與V之間可以相互推算。表3中G值之?dāng)?shù)字修約，亦滿足工程級需要。3. CNG 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)類型與結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)選a.由CNG壓縮機(jī)的高排氣壓力、中小流量的性能參數(shù)特點(diǎn)所決定，迄今為止，天然氣汽車加氣母站、常規(guī)站和子站用者，皆以往復(fù) 活塞式壓縮機(jī)為絕對主流。而其它結(jié)構(gòu)類型壓縮機(jī)在該性能參數(shù)范圍 內(nèi)，或者排氣壓力根本達(dá)不到，或者在零部件具體結(jié)構(gòu)上無法實(shí)現(xiàn)。b .往復(fù)活塞式 CNG 壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)型式及其綜合比較 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)型式， 是按其氣缸中心線的分布狀況來區(qū)分 和命名的。往復(fù)活塞式 CNG 壓縮機(jī)的常見結(jié)構(gòu)型式及其綜合

14、比較示于表 4，毋 庸贅敘。c.式CNG壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)選壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)選， 往往是加氣站業(yè)主和專業(yè)設(shè)計(jì)院首先關(guān)注的 要點(diǎn)。（a）慣性力及矩平衡狀況與機(jī)械振動 這是結(jié)構(gòu)型式對壓縮機(jī)的最重要的影響所在。 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的慣性力， 包含旋轉(zhuǎn)慣性力和往復(fù)慣性力。 往 復(fù)慣性力中，又以一階往復(fù)慣性力的量值為最大，其擾動頻率和壓縮 機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)速相同。擾動頻率為壓縮機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速之倍的二階往復(fù)慣性力，其量值較小，欲平衡之則需增設(shè)復(fù)雜的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，故一般不予考不同結(jié)構(gòu)型式的壓縮機(jī)所能達(dá)到的慣性力、慣性力矩平衡的水準(zhǔn) 不同，從而其產(chǎn)生的機(jī)械振動的大小也不同。自表 4 可見，對稱平衡 型這種結(jié)構(gòu)型式比其它各種

15、結(jié)構(gòu)型式的慣性力及矩平衡狀況都好。緣 何如此呢？對稱平衡型壓縮機(jī)其氣缸中心線皆與水平面平行，列數(shù)為偶數(shù)， 曲軸中心線兩側(cè)皆分布有氣缸和傳動部件，且相對兩列的曲柄錯角為 180°、活塞作等速率反向運(yùn)動。機(jī)構(gòu)學(xué)和理論力學(xué)的基本原理，決定 了它比其它結(jié)構(gòu)型式的壓縮機(jī)更有條件獲得優(yōu)越的慣性力及矩的平 衡，故而機(jī)械振動微小。自二十世紀(jì)四十年代美國庫珀（ Cooper ）公 司、渥星頓（ Worthington ）公司開創(chuàng)了如表 4 示意圖 2 所示之對稱平 衡型壓縮機(jī)（常規(guī)式相對氣缸中心線偏距）之后，它迅速成為往復(fù)活 塞式壓縮機(jī)（尤其是其中的工藝流程用壓縮機(jī)）的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)型式。為謀求慣性力及矩的

16、完全平衡，美國 Cooper 卡麥?。?Cameron Comperession Systems Group ）公司不惜以結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和提高制造成 本為代價(jià)，于近年進(jìn)一步完成了 Cooper 式相對氣缸中心線重合的對 稱平衡型壓縮機(jī)（表 4 示意圖 1）的開發(fā)和批量生產(chǎn)。即通過機(jī)構(gòu)學(xué) 所能夠采取的、將往復(fù)活塞式壓縮機(jī)各階慣性力和慣性力矩最完全徹 底地平衡之絕招，使擾力量值為零。由卡麥隆授權(quán)的成橇商提供的多 臺此種母站、 常規(guī)站及子站用 CNG 壓縮機(jī)組，在我國南北方多座天然 氣汽車加氣站極平穩(wěn)地低噪、可靠運(yùn)行，反響甚好，如江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)、山東省德州市齊河縣等站。筆者亦曾現(xiàn)場考察卡麥隆C Fo

17、rce32型常規(guī)站用CNG壓縮機(jī)的曲軸一連桿一十字 頭傳動機(jī)構(gòu)部件示于圖1，常規(guī)站用整機(jī)示于圖2。圖1 Cooper 卡麥隆式相對氣缸中心重合的對稱平衡型壓縮機(jī)傳動機(jī)構(gòu)部件（表4示意圖1模式）圖 2 C Force32 型常規(guī)站用 CNG 壓縮機(jī)(表 4 示意圖 1 模式)圖 1 所示壓縮機(jī)的曲軸有 3 個曲拐，居中的曲拐之曲柄銷寬度 是兩側(cè)曲拐的曲柄銷寬度之和。居中曲拐與兩側(cè)曲拐的曲柄錯角皆為 180 °。居中曲拐的曲柄銷套有一只寬連桿的大頭，該連桿的小頭套有 十字頭銷。兩側(cè)曲拐的曲柄銷各套有一只窄連桿的大頭，該二窄連桿 的小頭共同套有同一只十字頭銷。此十字頭銷驅(qū)動的十字頭的位置，

18、 和由寬連桿驅(qū)動的十字頭的位置，完全對稱于曲軸主軸承中心線。這 兩只十字頭作等速率反向運(yùn)動。而寬連桿的質(zhì)量是兩只窄連桿質(zhì)量之 和。包括十字頭質(zhì)量在內(nèi)，這兩只十字頭分別驅(qū)動的往復(fù)運(yùn)動件質(zhì)量 相等時(shí)，壓縮機(jī)的慣性力、慣性力矩必定完全平衡，達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)， 從而使壓縮機(jī)擺脫了慣性擾力，機(jī)械振動基本為零。(b)壓縮機(jī)中天然氣流動方向 壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和壓縮機(jī)中天然氣流動方向緊密相關(guān)。 美國石油學(xué)會 API 618 標(biāo)準(zhǔn)石油、化工和氣體工業(yè)用往復(fù)壓縮 機(jī)要求：當(dāng)壓縮飽和氣體或帶液氣體時(shí)，壓縮機(jī)氣缸應(yīng)水平布置， 且氣體自氣缸上方進(jìn)入，從氣缸下方排出氣體。這樣能夠安全地處理 可以估量到的可冷凝 /飽和氣體，避

19、免可能之液擊。眾所周知，各地天然氣成份不一，當(dāng)天然氣在壓縮機(jī)中升高了壓 力又經(jīng)冷卻后，難免析出液態(tài)物質(zhì)，而水分的析出更是可能的。API 618 對氣體在壓縮機(jī)中流動方向的關(guān)于防液擊的安全要求， 只有對稱平衡型是符合的，其它結(jié)構(gòu)型式的壓縮機(jī)顯然全都辦不到4. 關(guān)于 CNG 壓縮機(jī)的氣缸潤滑方式售氣機(jī)輸出的高壓 CNG 之含油量，必須得到控制。所以希望 CNG 壓縮機(jī)氣缸無油潤滑的愿望是有道理、美好的。具有中間填料的雙間隔室并以惰性氣體封隔的中間接筒，能夠保 證氣缸無油潤滑壓縮機(jī)輸出氣體不含油。 如若中間接筒非雙間隔室者， 即使氣缸無油潤滑，傳動機(jī)構(gòu)用潤滑油的爬竄，也將使壓縮機(jī)排氣含 油。但是 C

20、NG 壓縮機(jī)不宜采用雙間隔室此種結(jié)構(gòu)， 因?yàn)槠渲圃斐杀具^ 于高昂、占地面積過大、 運(yùn)行費(fèi)用也太高。 所以，自 1931 年迄今為止， 國內(nèi)外 CNG 壓縮機(jī)空前絕后的僅一臺是雙間隔室的。況且， CNG 壓 縮機(jī)氣缸絕對無油并非必須，規(guī)范的加氣站工藝流程完全能夠控制外 輸高壓 CNG 之含油量。未采用具有中間填料雙間隔室結(jié)構(gòu)的中間接筒， 卻侈談 CNG 壓縮 機(jī)氣缸無油潤滑，顯然欠嚴(yán)肅、欠求實(shí)。歐美諸多 CNG 壓縮機(jī)名企，無一不自稱是“少油潤滑”而非無油潤 滑的。筆者欣賞這樣實(shí)事求是的態(tài)度。由于 CNG 壓縮機(jī)的高壓填料、高壓活塞環(huán)工作條件惡劣，氣缸注 油潤滑時(shí)金屬填料 /活塞環(huán)中的優(yōu)秀者壽命

21、甚長，而氣缸無油潤滑時(shí)工 程塑料制填料 /活塞環(huán)壽命則難以保證，國內(nèi)外皆如此。這就由先進(jìn)壓 縮機(jī)外企率先導(dǎo)出了對工程塑料元件實(shí)施“少油潤滑”之舉，這甚有利于 密封氣體的功能和延長其壽命。順言及，無論何種氣缸潤滑方式，在 CNG 壓縮機(jī)各級冷卻器之后 設(shè)置液氣分離器和在末級冷卻、分離之后設(shè)高效濾油器都是必要的。5. 關(guān)于 CNG 壓縮機(jī)的“倒級差”結(jié)構(gòu) 往復(fù)活塞式多級壓縮機(jī)中，出現(xiàn)活塞 /氣缸正級差或倒級差設(shè)計(jì)以 及“平衡段（”平衡容積），本是正?，F(xiàn)象，無需大驚小怪。 然而，市場經(jīng)濟(jì)條件下個別并不很懂技術(shù)的 CNG 壓縮機(jī)供方，卻 熱衷于炒作技術(shù)，在“倒級差”上大做文章，誤導(dǎo)了需方。剖析、探討技

22、術(shù)問題， 來不得半點(diǎn)虛假， 更不能抱有既定的商務(wù)目 的，而應(yīng)尊重科學(xué)、求真務(wù)實(shí)、具體分析。否則，勢必害人害己，甚 至預(yù)埋下爆炸性隱患。a. “倒級差”取消平衡段，在多數(shù)運(yùn)行場所無疑是壓縮機(jī)很好的、 節(jié)能的先進(jìn)結(jié)構(gòu)。壓縮機(jī)先賢在我國大中型氮肥廠合成氨用大中型往復(fù)活塞式氮?dú)?氣壓縮機(jī)中，成功地開發(fā)和推廣了“倒級差”、取消平衡段設(shè)計(jì)技術(shù)。在 可比條件下，不但壓縮機(jī)運(yùn)行電耗明顯下降，而且活塞桿處高壓填料 等工程塑料密封元件的工作壽命亦獲保障。最初的成功案例之一，當(dāng) 推二十余年前對山東省壽光氮肥廠壓縮機(jī)的改造。此后，該項(xiàng)技術(shù)不 僅獲得了大面積的成功應(yīng)用，還拓展到了高壓加氫大型往復(fù)活塞式壓 縮機(jī)領(lǐng)域。筆者

23、在欣喜地見到業(yè)內(nèi)專家和母校老師該項(xiàng)先進(jìn)成果的同 時(shí)，也注意到了以下相關(guān)情況：其一，這些工程塑料密封元件的工作 狀態(tài)并非無油潤滑；其二，這些元件的制造是依據(jù)引進(jìn)的國外相關(guān)先 進(jìn)技術(shù)并采用進(jìn)口的聚四氟乙烯粉料和加工設(shè)備；其三，大中型氮肥廠、大型煉油廠擁有優(yōu)秀的運(yùn)行體系和經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員b. 國外成功的CNG壓縮機(jī)制造企業(yè)，無一采用 25MPa高壓填料 的“倒級差”結(jié)構(gòu)?？v觀美、德、英、日、瑞士、奧地利等國成功的 CNG 壓縮機(jī)制造 企業(yè)，其眾多型號產(chǎn)品在中、 低壓力級不乏采用“倒級差”結(jié)構(gòu)者（這 和在壓力最低的第I級實(shí)施“余隙調(diào)節(jié)”不無關(guān)系），但在壓力最高的 末級卻無一不是應(yīng)用“正級差”結(jié)構(gòu)和“

24、平衡段”使填料密封壓差最高 在10MPa12MPa，且為少油潤滑工程塑料元件，而無一采用 25MPa 壓差高壓填料的“倒級差”結(jié)構(gòu)。這是確鑿無疑的現(xiàn)實(shí)，頗值得分析、思考。同樣為鐵案的是， 南歐同一企業(yè)產(chǎn)數(shù)種型號的 CNG 壓縮機(jī)，并無 雙間隔室中間接筒， 卻號稱氣缸無油潤滑， 其“倒級差”結(jié)構(gòu)的填料密封 壓差為25MPa，最早打入了我國南北方天然氣汽車加氣站市場，但運(yùn) 行實(shí)績不佳，而今其蹤跡安在哉？ 豈不發(fā)人深省。追根溯源，此誠乃 誤導(dǎo)源也！c. 宜倡導(dǎo)CNG壓縮機(jī)無25MPa高壓填料設(shè)計(jì)。 筆者痛感，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能脫離壓縮機(jī)運(yùn)行的具體條件來確定。 天然氣汽車加氣站在確保安全的前提下， 方能進(jìn)行

25、加氣作業(yè)， 才能使周邊居民安心。 CNG 壓縮機(jī)的填料處，恰為第一泄漏源所在 。而加 氣站一線操作者又以新手居多，故加氣站裝備更應(yīng)是高質(zhì)量的。那么 如何盡量減少填料的漏氣率呢？在設(shè)計(jì)階段避免出現(xiàn) 25MPa 高壓填 料，是甚為有效之舉。 一定要求填料在 25MPa 高壓的嚴(yán)酷條件下工作 的理由是不成立的。 采用正級差和平衡段結(jié)構(gòu)， CNG 壓縮機(jī)填料的最 高工作壓力不過是 11MPa 級。某些自稱氣缸無油潤滑的 CNG 壓縮機(jī)，不但根本未設(shè)置雙間隔室 中間接筒，而且其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)是有潤滑油存在的。何苦自欺欺人！ 要求工程塑料密封元件在絕對無油條件下工作，同樣也是不成立的。填料在 11MPa 及

26、 25MPa 這兩種壓力下工作時(shí) ,其氣密性和壽命顯 然相差懸殊。可見 ,宜倡導(dǎo) CNG 壓縮機(jī)無 25Mpa 高壓填料設(shè)計(jì)。6. CNG 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速高低與運(yùn)行可靠性由于 CNG 壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、行程、結(jié)構(gòu)型式的擇取不一，以及零件 材質(zhì)、機(jī)械加工與熱處理、 裝配等實(shí)施環(huán)節(jié)的差異， 客觀形成的實(shí) 際狀況是：先進(jìn)的高轉(zhuǎn)速 CNG 壓縮機(jī)的運(yùn)行可靠性滿高，低水準(zhǔn) 的低轉(zhuǎn)速 CNG 壓縮機(jī)卻運(yùn)轉(zhuǎn)不可靠。需知，轉(zhuǎn)速、行程以及由它們共同確定的活塞平均速度等技術(shù)參 數(shù)，都只是一種手段、途徑而非標(biāo)的，終極目的是造就高水準(zhǔn)、高可 靠性 CNG 壓縮機(jī)。較高的轉(zhuǎn)速可使 CNG 壓縮機(jī)外形小、重量輕，少占昂貴的加氣站

27、 地皮，優(yōu)點(diǎn)頗多。 但是必須保證在此轉(zhuǎn)速下的零件壽命及運(yùn)行可靠性。 轉(zhuǎn)速也并非越高越好，而且轉(zhuǎn)速和與之相應(yīng)的行程值共同給出的活塞 平均速度總不會超出一個大致范圍。 對于設(shè)計(jì)和制造得當(dāng)?shù)?CNG 壓縮 機(jī)來說，由于天然氣密度低，其流動阻力損失小， 活塞平均速度在 4m/s 左右運(yùn)轉(zhuǎn)是穩(wěn)妥的，無需擔(dān)心。這些已由眾多實(shí)機(jī)的長期運(yùn)行狀況所 雄辯地證明了的。加氣站業(yè)主對轉(zhuǎn)速的思慮，需和專業(yè)設(shè)計(jì)院、 CNG 壓縮機(jī)制造企 業(yè)共同溝通、切磋后敲定之。7. 高壓 CNG 壓縮機(jī)前之增壓壓縮機(jī)天然氣汽車加氣站的進(jìn)站管線壓力衰減的現(xiàn)實(shí)狀況,已遠(yuǎn)非個例。在高壓 CNG 壓縮機(jī)之前設(shè)置增壓壓縮機(jī) ,不僅是熱議的工程話

28、題 ,而 且不乏工程實(shí)例。那么 ,對增壓壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)的要求怎樣,對增壓壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)類型又應(yīng)如何抉擇呢 ?筆者認(rèn)為：a. 在增壓壓縮機(jī)的供氣量（ Nm 3 /min ）與原有高壓 CNG 壓縮機(jī) 相匹配，排氣壓力與原有高壓 CNG 壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力相卸接此二根 本前提下 ,增壓壓縮機(jī)尚應(yīng)具有適應(yīng)進(jìn)氣壓力小幅度變動的能力。一來 ,進(jìn)站管線壓力繼續(xù)衰減是完全可能的；二來,上游管線壓力復(fù)升（如由于 併網(wǎng) ）的可能性也是存在的。b. 薦用增壓壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)類型是往復(fù)活塞式,而非回轉(zhuǎn)式。a） 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)造價(jià)較低、運(yùn)行電耗也低，且其壓力比適應(yīng) 范圍遠(yuǎn)寬于回轉(zhuǎn)式 ,當(dāng)其壓縮級數(shù)為 2或3 時(shí),更是如此。這

29、就是賦予往 復(fù)活塞式壓縮機(jī)以強(qiáng)的適應(yīng)進(jìn)氣壓力變動的能力。b） 無油回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)造價(jià)過于昂貴，而噴油回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)存在著天然氣介質(zhì)稀釋油品或使油品緩慢變質(zhì)的可能性。c. 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中 ,結(jié)構(gòu)型式是角度型者 ,應(yīng)是增壓壓縮機(jī)理想的選擇a）角度型壓縮機(jī)除了擁有造價(jià)較低、運(yùn)行電耗低、壓力比適應(yīng)范圍寬等往復(fù)活塞式壓縮機(jī)固有特質(zhì)之外 ,還具備結(jié)構(gòu)最為緊湊、外廓尺 寸最小、占地面積最少的突出優(yōu)勢。故最適于在加氣站原址范圍內(nèi)理 想地安裝就位而無需擴(kuò)地。b）角度型壓縮機(jī)中的V型及W型壓縮機(jī),較之L型壓縮機(jī)、對 稱平衡型壓縮機(jī)更便于改為承受內(nèi)氣壓者 ,從而晉升為“無泄漏壓縮機(jī)”， 節(jié)能和環(huán)保效應(yīng)均屬上乘。c）

30、據(jù)悉，新穎先進(jìn)的強(qiáng)剛性、極緊湊 V型/W型通用系列增壓機(jī)行將市售。參考文獻(xiàn)（略）表2壓縮機(jī)常用壓力（壓強(qiáng)）單位及其換算容積流量單位m3/hm3/minft3/hft3/min1m3/h10.0166735.314670.588581m3/min6012118.8835.314671ft3/h0.028320.0004710.016671ft3/mi n1.699010.02832601表（1）米3/時(shí)米3/分英尺3/時(shí)英尺3/分CFHCFM容積流量狀態(tài)：N 壓力0.1013MPa A （絕對壓力）、溫度0C、干燥氣體，如 Nm3/h。Normal condition（N.T.P）。S 壓力14

31、.696pis A （絕對壓力）、溫度60 °，如SCFM。Standard condition。1Nm3/h=1.0571Sm 3/h=0.62219 SCFM1Sm3/h=0.94598Nm3/h=0.58858 SCFM1SCFM=1.6072 Nm 3/h=1.6990 Sm 3/h天然氣計(jì)量單位：1MMcfd （每日百萬立方英尺）=28316.8m 3/d壓強(qiáng)單位MPabarkgf/cm 2atmlbf/i n2(psi)1MPa11010.19729.8692145.041bar0.111.019720.9869214.5041kgf/cm 20.0980670.9806

32、710.9678414.2231atm0.101331.01331.0332114.6961 Ibf/i n2(psi) 6.8948 X10-369.948 x70.307 x68.046 x110-310-310-3表（2）兆帕巴千克力/厘米2標(biāo)準(zhǔn)大氣壓磅力/英寸21kgf/cm 2=1kp/cm 2=1atm=1工 程 大 氣 壓1Pa=1N/m 2=1 帕(斯卡)進(jìn)氣表壓 力MPa換算系數(shù)G進(jìn)氣表壓 力MPa換算系數(shù)G進(jìn)氣表壓 力MPa換算系數(shù)G進(jìn)氣表壓 力MPa換算系數(shù)G進(jìn)氣表壓 力MPa換算系數(shù)G0.051.391630.555.990551.1011.0493(53.5033.1241611.00102.107910.101.851520.606.450441.2011.969114.0037.7230812.00111.305750.152.31140.656.910331.30