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国内天然气液压压缩机的发展现状

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-01-17 08:39:00【

一、 国内液压压缩机的由来

天然气汽车在国内开始发展时,不管是CNG母站、子站,还是常规站,所用的增压设备最开始均来自进口产品,后来通过国人的智慧进行国产化研究,取得了很大的进步,现已基本替代进口产品,而且品质稳定。其中,CNG汽车加气子站所用的曲柄连杆压缩机(以下简称传统压缩机),在使用过程中,发现其进气压力范围狭窄,很难适应,只能将CNG运气槽车的压力由20MPa降低到其工作压力范围,然后再通过压缩机增压到25MPa。一方面能量损耗,另一方面由于其所用填料为高压填料,寿命短,且泄漏量大,当然故障率高也是人们对它的烦恼之一。

液压平推子站加气系统因为其建站简单,省去了废气回收罐和储气罐,且只有一根加气管线,使加气站建设变得简单,得到了广泛的应用(如下图)。

液压平推子站加气系统在使用过程中,发现特制液压油的使用成本太高,且天然气与液压油相互污染,使本属于环保的项目变得不环保了,部分城市甚至不公开地禁止使用这种系统。寻找新的替代产品势在必行。

这时,从国外进口了两种液压压缩机,一种是以武汉齐达康为代表的油气缸一体的立式液压压缩机(以下简称立式液压压缩机),还有一种是以青岛绿科为代表的油气缸分开的卧式液压压缩机(以下简称卧式液压压缩机)。其原理都是由液力驱动,因此被称为液压压缩机。

二、天然气液压压缩机对于传统机械压缩机的优势

上图是立式液压压缩机的工作原理图,其中,实线部分为气路和液路,虚线部分为控制线路。1 球阀、2 冷却器、3 安全阀、4 球阀、5 单向阀、6 进气阀、7 排气阀、8 气缸、9 活塞、10 蓄能器、11 回油过滤器、12 油冷却器、13 液压泵、14 油箱、15 电液换向阀、16 限位开关、17溢流阀、18压力表、19压力传感器。

下图是油气缸分开式液压压缩缸的示意图(图中未画出液压部份,液压系统与立式液压压缩机类似);

这两种液压压缩机,与传统机械压缩机从原理上比较如表一:

表一:两种液压压缩机与传统机械机的理论比较


立式液压压缩机

卧式液压压缩机

传统机械压缩机

1. 

驱动方式

液力驱动:油压取决于排气与进气的压力差

四连杆机构强制驱动

2. 

气体密封方式

油气密封

环形填料密封

迷宫填料密封

3. 

泄漏率

约0.03%

0.1-1%

0.6-3%

4. 

故障率

5. 

维修性

在节能性方面,由于传统机械压缩机现已改用变频电机,也能很好地节能。

一、 国内天然气液压压缩机的发展情况

国内液压压缩机的发展非常快,从几个方面可以证明。一是从使用数量上,表二是最近几年液压压缩机的使用数量统计。2015年到现在,由于国际油价大幅下跌,导致天然气汽车加气行业受到直接冲击,这几年加气子站的建设数量大减,液压压缩机的使用数量也随之大减,但CNG加气子站中起增压作用的设备中,液压压缩机相对于传统机械压缩机的使用比例是在提高的。为了规范液压压缩机生产过程,由齐达康公司牵头起草的行业标准《汽车加气站用天然气液压压缩机》(GB114222013)已经生效,使液压压缩机的设计、生产走上了标准化、规范化的道路。

国内液压压缩机的发展非常快,从几个方面可以证明。一是从使用数量上,表二是最近几年液压压缩机的使用数量统计。2015年到现在,由于国际油价大幅下跌,导致天然气汽车加气行业受到直接冲击,这几年加气子站的建设数量大减,液压压缩机的使用数量也随之大减,但CNG加气子站中起增压作用的设备中,液压压缩机相对于传统机械压缩机的使用比例是在提高的。为了规范液压压缩机生产过程,由齐达康公司牵头起草的行业标准《汽车加气站用天然气液压压缩机》(GB114222013)已经生效,使液压压缩机的设计、生产走上了标准化、规范化的道路。

表二:历年CNG子站建站数量及液压压缩机使用数量

年份

2010年以前

2011

2012

2013

2014

2015

总计

CNG子站数量()

300

350

430

520

645

425

2670

使用数量()

70

115

165

230

320

200

1100

CNG子站压缩机年销售额(万元)

7000

10900

14000

19000

26000

15000

91900

液压压缩机占比

23%

33%

38%

44%

50%

47%

41%

另外从行业影响力很强的每年展会上参展的液压压缩机生产厂商,以及协会每年年会的参会出席企业家,初步可以统计行业内厂商数量呈逐年上升趋势,且具体数据如下。

表三:液压压缩机生产厂商数量发展

年份

2010年以前

2011

2012

2013

2014

2015

数量()

4

6

7

10

13

16

从建站数据、压缩机历年的销量和厂商的增长情况对比,整体国内压缩机市场的行业发展未能形成正比的上升趋势,相反因受到国际油价及地方政策变化影响,呈现抛物线形式发展。在2014年出现行业建站及压缩机年度销量高峰期,为645座及行业实现销售额2.6亿元,行业厂商平均年销售业绩2000万元。但在2015年,行业市场形势急剧变化,年建站数仅为425座及行业实现销售额1.5亿元,行业厂商平均年销售业绩不超过1000万元。根据国家在十三五规划的全国建站指标,在2020年实现全国建站15000座,相信国内天然气加气站的建设规模及国产天然气压缩机市场行情将能迎来新一轮的发展高峰。

 

一、 国内天然气液压压缩机的未来研究

液压压缩机在经历了CNG汽车加气子站应用后,得到了社会的认同,技术也日益成熟。其中,齐达康研发并生产的立式液压压缩机的核心部份:油气密封圈寿命已从刚开始国产化时的180多小时,提高到一万多小时,达到了国际先进水平,使得此种液压压缩机在国内成功推广。在今后的发展中,液压压缩机将从以下几个方面开展研究:

1) 使用领域拓展。由于高压压缩机,甚至超高压压缩机在国内的使用情况不是很完美,而液压压缩机在高压,甚至超高压压缩功能上有其独到之处,因此,液压压缩机在化工领域将会有所作为;

2) 使用压力提高。天然气汽车储罐压力为20MPa,限制了其行驶里程,这个限压值在国际上也属于低值。国外储罐压力有25MPa35MPa、甚至70MPa不等,国内如果在先试验再立法的基础上,将压缩机的排气压力提高,是不错的选择。提高压力,对液压压缩机来说会更容易一些。

3) 液压压缩机的基础研究。就是对液压压缩机的压缩过程进行深入的研究,从而找出其压缩过程曲线,及压缩过程中的气体物性变化,并与强制压缩的传统机械压缩机的压缩过程进行比较。

4) 互联网+方向的研究。压缩机是CNG汽车加气站内的核心设备,它的使用好坏,将直接影响加气站运营的好坏。将城市所有加气站的运营纳入安全管理网上监控范围,能及时发现并排除安全隐患;同时,加气站业主公司也可以将加气站的运营管理纳入网上监控范围,能有效管理各站点的气源调配及运行数据和成本分析,由于液压压缩机相比于传统机械压缩机来说,故障更容易判断和排除,因此可以对站内设备运行是否正常提前作出判断,有备无患。

二、 总结

天然气液压压缩机相比于传统机械压缩机,能更好地适应于CNG汽车加气子站的工况,将逐步取代传统机械压缩机,成为CNG子站的增压设备首选,有很强的生命力,现正处于快速发展期,随着对它的研究更加深入,将会有更广泛的用途。


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