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 第一部分武汉齐达康环保科技有限公司液压式天然气压缩机 


  一、子站压缩机主要机型及参数 

产品名称液压活塞式天然气压缩机
型号

2YZ1000-44

2YZ1000-44E

2YZ1000-44FA

2YZ1000-44JF

2YZ1500-74

2YZ1500-74B

2YZ1500-74GA

2YZ1500-74JFA

3YZ2300-110

压缩机技术/列数

/二

/三

气缸布置

立式

进气压力(MPa)

3~20

进气温度(℃)

-40~40

排气压力(MPa)

25

各级排气温度(℃)

≤120

终级排气温度 (℃)

≤50

平均排量(Nm3/h)

1000
1500
2300

平均耗电量kW·h/Nm3

0.04

泄漏量(%)

0.03

噪声(dB(A))

≤75

冷却方式

风冷

主电机功率(kW)

22+22 双电机
37+37 双电机
110

冷却电机功率kW)

3
5.5
4.4+2.2

控制方式

PLC无人值守

易损件寿命(h)

5000
5000

机组总功率(kW)

<48

<82

<120

油箱有效容积(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

运输尺寸(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

机组配置

标准型

标准型

标准型(集成3立方缓冲瓶、双槽车卸气装置)

集成可移动式(集成3立方缓冲瓶、2台售气机、PLC控制柜、双槽车卸气装置)

标准型

标准型

标准型(集成6立方缓冲瓶、双槽车卸气装置)

集成可移动式(集成3立方缓冲瓶、2台售气机、PLC控制柜、双槽车卸气装置)

标准型
 


第二部分液压压缩机与传统压缩机、液压平推设备系统的比较
 

  天然气子站工艺设备的核心部分是压缩机。压缩机主要分为三种类型:传统机械式压缩机、液压平推式子站设备系统、液压活塞式压缩机。这三种设备在加气子站中均能起到增压作用,但是由于其工作原理及结构形式的差异,它们在加气站中工艺流程有较大的不同,给加气站经营方带来的使用性、经济性有较大差异。其中,液压活塞式压缩机在国内诞生较晚,目前使用数量较少,机械式压缩机在子站中使用最早,使用量最多。但是由于液压活塞式压缩机是专门针对子站工况特点设计,其工艺流程的适应性强,使用效能佳,代表了当今子站压缩机的发展方向。

  一、传统机械式子站压缩机
  其传动模式是:电机带动曲轴旋转,通过连杆、十字头、活塞杆,带动活塞在气缸内作往复运动,实现气体的压缩过程,实现增压目的。如下图:
 


  特点:
  (1)技术成熟。国内外机械式压缩机有上百年的发展历史。
  (2)气缸内余隙较大,压缩气体温度较高、压缩效率较低。
  (3)泄漏量大。曲柄带动活塞高速运转,在气缸设计中填料、活塞环是必要部件,且都有间隙,天然气泄漏不可避免。其中,活塞环泄漏是内泄漏,填料泄漏是外泄漏(目前,填料气体收集成本相当高,国内外都没有采用),而且泄漏率会越来越大。一般国内暂新压缩机的泄漏率约0.65%,其后在1%-3%;
  (4)能耗较大。选用电机功率较大(75kW或90kW),启动电流也大。因此不能频繁启动。下图是槽车压力与轴功率和排气温度曲线。从图线可以看出,槽车压力在10MPa时,功率最大,其它压力段的无功损耗较多,并且,为了保证电机在空负荷下启动,在停机时要将气缸及管线内的气体放空。

 


  (5)维护费用高。易损件多、互换性较差。由于来回高速摩擦,活塞环、支撑环、连杆瓦、填料等都是易损件。这种易损件各生产厂家都不能互换,买了这种设备,往往需依赖其提供配件。
  (6)噪声大。机组振动大、运转噪音高。在高速运转过程中,各运动部件都有间隙(不然是不能运动的)。气阀的高频率启闭,都会产生撞击声,裸机噪声大多在90分贝以上。
  (7)其工艺流程中必需设置较大规格的储气装置。

  二、液压平推子站设备系统
  液压平推设备系统工艺的CNG加气子站,由专用槽车、液压工作橇、售气机等组成。其工作原理是:液压工作橇提供高压油,通过一系列控制阀逐次注入专用槽车的每只长管钢瓶内,将长管钢瓶内的天然气以20MPa的恒定压力推出来,从而通过售气机给汽车加气。如下图:左边是专用槽车,右边是液压工作撬。
 


  特点:
  (1)节能效果较好。选用电机功率一般为30kW或60kW。但液压系工作压力较高,不低于20MPa。
  (2)简化加气站流程。加气站设备只需槽车和液压工作撬系统、售气机即可。占地面积小。单线加气。由于没有储气设备,不能多线加气。
  (3)使用专用槽车,与普通槽车不能通用。
  (4)液压油中含有专用添加剂,挥发量较大,购买成本较高。通常高压天然气与高压油的相互渗透量还是较大的,如果不是与天然气不相溶的专用液压油,排出的天然气含油量会很大,将直接影响下游设备和CNG汽车的正常运行。
  (5)槽车的每支钢瓶内天然气通过液压油推出以后总有一定的剩余量,在回油过程中通过放空口向大气放散,造成损耗及环境污染。天然气泄漏率在1%左右。
  (6)排气压力不超过20Mpa,容易造成下游供气不足的情况。
  (7)排气量恒定,适应性较差。其排气量由液压油泵的排量决定,进多少油才能排多少气。油泵的排量是恒定的,因而排出的气体量也是恒定的,所以适应加气高低峰能力较差。
  (8)由于天然气出口没有冷却,其排出的气体温度相对要高一些。
  (9)一次性投资成本最高。


  三、立式液压压缩机(立式气缸)
  结构原理:工字形活塞杆将上面气缸分隔为A、B两个腔,将下面气缸分隔为C、D两个腔,如上图:
  工艺流程:
  ①液压站输出的高压油进入C腔,B腔的油回油箱(近似认为回油箱的油压力为0),活塞杆向下运动,槽车内气体进入A腔(一级进气),而D腔的气体则经压缩后流出(一级压缩),进入冷却器,完成一级压缩过程;当活塞运行到极点时,液压站换向阀将会换向,输出的高压油进入B腔,C腔的油回油箱,活塞杆向上运动,槽车内气体进入D腔(一级进气),而A腔的气体则经压缩后流出(一级压缩),进入冷却器,完成一级压缩过程。
  ②当两个这样的气缸串联时,就构成了两级压缩。
  特点:节能效果好。一般选用22kW双电机,进气高时为单电机工作,低时为双电机工作。下图是槽车压力各压力点的排量与功率曲线:
 


 

 

  立式液压压缩机结构简单。气缸和油缸双缸一体结构,液压油每运行一个行程,都会将气缸壁冷却一次,因此气体和气缸壁的温度较低,不需水套缸冷却;一组气缸只有一级压缩,要想两级压缩需用两组气缸;轴向尺寸相对较短(仅大于两倍行程),可以立式安装;各支承环和液压活塞环不存在偏磨现象。
  (1)油泵工作压力较低。经过受力分析,所需油压=(排气压力-进气压力)/2;额定压力为31MPa的油泵工作范围始终在16MPa以下。
  (2)噪声低。实测噪声不高于70分贝。
  (3)天然气几乎无泄露量。设计上回避了填料等结构设计,系统几乎没有泄露点。
  (4)耗油量极小。油附着在缸壁上形成极薄高分子油膜,使输出气体内含极少量油。
  (5)易损件少。只有活塞环、O形圈等少量易损件。

  综上所述,液压活塞式压缩机结构简单,流程适应性强,节能性好,泄露量小,运行维护成本低,代表了子站压缩机发展方向,是CNG加气子站压缩机优选设备,其次是机械式压缩机,再次是液压平推子站设备系统。其具体比较见表1、表2。

  表1:液压活塞压缩机(立式气缸)与传统压缩机性能比较表:
 


序号
对比项点
传统机械式
液压活塞式(立式气缸)
1
易损件数量
多(自制件)
少(标准件)
2
相同工况所需电机功率
75/90(kW)
2×22(kW)
3
维修
复杂
简单
4
运转成本
高(0.064度/方)
低(0.04度/方)
5
运转泄露
0.7~3%
<0.03%
6
振动
7
噪音(dB(A))
>80
<85



  表2:液压活塞压缩机(立式气缸)与液压平推系统性能比较表:

 


序号
对比项点
液压平推系统
液压活塞式(立式气缸)
1
气与油是否直接接触
2
排气速率
恒定
递减
3
适应性(可利用槽车剩余压力调节加气高峰)
4
槽车品种
专用
常用
5
油品
专用油
常用
6
建站投资
7
取气率
8
建站流程
简单
简单


 


第三部分立式与卧式液压活塞式压缩机的比较


  在国内CNG汽车加气领域,子站压缩机经历了传统机械式压缩机和液压平推子站系统后,出现了新一代产品——液压活塞式子站压缩机。液压活塞式子站压缩机继承吸取了前两代压缩机的优点,同时克服了前两代压缩机的不足,较好的解决了现阶段子站运行过程中存在的能耗过高、噪声过大、泄露较大、油气直接接触、液压油挥发量大等问题,促进和加快了CNG子站设备的技术进步和更新换代。液压活塞式子站压缩机充分利用了槽车内天然气压力能,具有节能环保、占地少、投资省、建站流程简单、运转成本低等优点。液压活塞式子站压缩机在国内的使用经历了从进口到国产的发展过程,因具有上述优点在国内CNG子站中得到了越来越多的使用(液压活塞式子站压缩机的大量使用代表了子站压缩机的发展方向)。
  目前,液压活塞式子站压缩机国内有代表性的主要生产厂商有武汉齐达康环保科技有限公司(立式)和青岛绿科汽车燃气开发有限公司等(卧式)。现将立式与卧式两种液压活塞式子站压缩机从结构原理、工艺流程、特点三个方面进行说明和比较。

  一、立式液压压缩机
  结构原理:工字形活塞杆将上面气缸分隔为A、B两个腔,将下面气缸分隔为C、D两个腔,如下图:


  工艺流程:
  1、液压站输出的高压油进入C腔,B腔的油回油箱(近似认为回油箱的油压力为0),活塞杆向下运动,槽车内气体进入A腔(一级进气),而D腔的气体则经压缩后流出(一级压缩),进入冷却器,完成一级压缩过程;当活塞运行到极点时,液压站换向阀将会换向,输出的高压油进入B腔,C腔的油回油箱,活塞杆向上运动,槽车内气体进入D腔(一级进气),而A腔的气体则经压缩后流出(一级压缩),进入冷却器,完成一级压缩过程。
  2、当两个这样的气缸串联时,就构成了两级压缩。

  特点:
  1.气缸和油缸双缸一体结构,液压油每运行一个行程,都会将气缸壁冷却一次,因此气体和气缸壁的温度较低,不需水套缸冷却;
  2.一组气缸只有一级压缩,要想两级压缩就用两组气缸;
  3.轴向尺寸相对较短,大于两倍行程,可以立式安装;
  4.各支承环和液压活塞环不存在偏磨现象;
  5.油附着在缸壁上形成极薄油膜,使输出气体内含极少量油;
  6.经过受力分析,所需油压=(排气压力-进气压力)/2;额定压力为31MPa的油泵工作范围始终在16MPa以下;
  7.当密封件损坏时,天然气会向液压油中泄漏(受力分析可知:A腔气压总是大于B腔油压、D腔气压总是大于C腔油压),导致油泵声音异常,易诊断。

  二、卧式液压压缩机

 

  结构原理:中间一个油缸带动两边的两个气缸,每个气缸分为两级压缩。如下图。


  工艺流程:
  1、活塞杆向右运动时,槽车内气体由A进入左边气缸的一级腔(一级进气),而右边一级腔的气体则压缩后经B流出,进入冷却器,完成一级压缩过程;同时,冷却后的气体由G进入二级腔(二级进气),左边气缸二级腔内的气体则压缩后经D流入二级冷却器,然后排出。
  2、相反,活塞杆向左运动时,槽车内气体由E进入右边气缸的一级腔(一级进气),而左边一级腔的气体则压缩后经F流出,进入冷却器,完成一级压缩过程;同时,冷却后的气体由C进入二级腔(二级进气),右边气缸二级腔内的气体则压缩后经H流入二级冷却器,然后排出。

  特点:
  1、气体与液压油是分开的,液压油只能通过活塞杆上形成的油膜与气体相溶,气体含油量低;
  2、一组气缸可满足两级压缩;
  3、由于一组气缸满足两级压缩,则其活塞杆的杆径必须较大(根据压缩机原理,如果活塞杆的杆径较小,则相当于一级双作用压缩,而不是两级压缩),因此活塞杆的重量较大,各支承环和液压活塞环存在偏磨现象;
  4、气体温度较高,最高可达160℃。气缸散热较差,为保证压缩效率和密封件寿命,需要增加水套缸,用水冷却气缸,使出口气体温度保持在135℃以下;
  5、轴线尺寸长,至少有三倍行程的长度,卧式安装较为合理;
  6、经过受力分析,所需油压=排气压力-进气压力,额定压力为31MPa的油泵工作范围始终在27MPa以上;
  7、当密封件损坏时,天然气会向空气中泄漏,不易察觉和诊断。

  三、立式和卧式液压活塞压缩机综合比较


序号
对比项目
卧式
立式
备注
1
泄漏方向
对空气(不易察觉)
对液压油(易察觉)
液压油含气体时油泵会产生异常声
2
所需油压
高(27MPa以上)
低(16MPa以下)
油压高时,油泵的内泄量增大,效率略低,且噪音稍大
3
结构
卧式
立式
立式结构便于安装维修
4
单缸压缩级数
2级(压比匹配难)
1级
小排量时卧式结构有优势
5
气体及缸体  温度
高(气缸需水套冷却)
低(气缸风冷即可)
立式结构可实现全风冷
6
冷却方式
混冷
全风冷
 
7
气体含油量
更低
 
8
维修性
困难
简单


 

 

第四部分齐达康公司液压压缩机的使用情况总结

  齐达康公司生产的立式液压活塞式压缩机于五月十九日在我公司园林路加气站正式安装使用以来,已经快两个月了。经过这段时间的运转,可以初步得出结论:这种设备优势还是比较明显的,劣势也有,总的来说,优势大于劣势。

  一.气体损耗
  以下是我公司园林路加气站气损方面的财务数据(以月数据为准),


月份
压缩机厂家
购入量(标方)
销量(标方)
损失量(标方)
气损率(%)
国产某机械式
433763
423412.58
10350.42
2.4
国产某机械式
422712
412157
10555
2.5
国产某机械式
431605
421090
10515
2.4
国产某机械式
397365
386377.21
10988.5
2.8
国产某机械式
 
 
900
 
齐达康
403064
402320
744.60
0.18(含检修排放)



  其中五月为两种压缩机共同使用的时间,不作统计。前四个月平均每个月损失天然气10602方,气损率为2.53%.按4.5元的单价计算,使用新设备后每月增加收入44361元。
  出现的气损原因,一是计量误差、二是机器维修放散、三是卸气柱软管每次换槽车的损失。正确的计算方法是:去除母站计量误差0.5%和卸气柱及作售气机的计量误差0.5%(古田)、去除维修放散和槽车与卸气柱间更换槽车时的软管损耗(每月约20方),对于该压缩机来说趋近于零。该压缩机在结构上没有泄漏点也可以说明这一点。

  二.电量消耗:对于用电的消耗,每月10~15日抄表,,以下是园林站每月的电费统计。

 


月份
压缩机厂家
电费(元)
国产某机械式
36350.04
国产某机械式
21508.44
国产某机械式
28450.70
国产某机械式
24572.92
国产某机械式
13000
齐达康
22441.24



  在实际工作中,三、四月份是不开或少开空调的,六月基本上每天都开着空调,且商业用电价格要高出工业用电很多。从上表中只能初步看出节约了不少电费,但究竟节约多少还暂时不能下结论。不过,可以从加气过程中的理论计算得出用电量的比较。
  ? 老设备抽一车气平均需要175分钟,工作电流为125A~155A,平均电流为140A;
  ? 新设备抽一车气平均需要200分钟,工作电流之和为60~80A,平均电流为70A;
  ? 用电量计算公式为:电度数=系数*电压*电流*时间;
  ? 两种压缩机的电度数比较,归根到底是“电流*时间”的比较:
  ? (70A*200分钟)/(140A*175分钟)=0.571
  也就是说:新设备的用电量是老设备的57.1%,节约用电量42.9%.

  三.加气能力(产气量)
  根据对新设备的实际考察,每天加气量可达1.8万方以上。卸一车气约3000方,平均耗时200分钟(3小时20分),再扣除取中补高的时间约15分钟,实际用时约185分钟。由于该设备在换槽车时还能不停机正常工作,因此若压缩机连续运行20小时可卸气18000方,完全能满足园林站的加气需求。

  四.噪声及振动
  齐达康公司从武汉质监所借得噪声测量仪,与我公司人员一起,实测值为67分贝(在关门、且距压缩机1米处),远低于老设备的噪声。

  五.PLC技术含量
  PLC控制系统性能稳定,程序中比老设备增加了低压直充、中压直充和取中补高等功能,可始终保持高压井的压力在21MPa以上,使CNG汽车能加满气到20MPa,而且换车过程中压缩机可正常工作并对外加气。这是老设备在高峰期间所不具备的功能。同时改变了老设备需补中压井20分钟和换槽车必须停机的流程。

  六.售后服务
  齐达康公司在售后服务上做得相当好。每周都有技术人员到加气站检查设备,并且都有电话回访,询问其技术人员的工作态度、工作质量以及设备的真实运转情况。其间,设备出过两次漏油的现象,在电话告知对方后,对方马上就派人到现场检修。这是老设备厂家完全不具备的。

  七.不足
  当加气站遇到长时间的加气高峰时,加气能力会有所下降。现场统计数据为:在槽车压力5MPa以下至3.8MPa之间,如出现加气高峰,在高压井,中压井都处于满压时,能够保持30分钟6把抢加气;如果高峰时间再延长,此时高压井为21MPa,中压井在16MPa以下,这时会出现加气能力下降,随着槽车压力不断下降,加气能力由6把枪慢慢变为5把、4把枪加气,直到槽车为3.8MPa时压缩机停机。以下是两种压缩机加气能力的比较:

 


槽车压力(MPa)
液压压缩机耗时
某站机械式压缩机耗时
10.7~7
59分钟
60分钟
6~4
50分钟
40分钟



  八.结论
  综上所述,齐达康公司提供的立式活塞式液压压缩机与老压缩机相比,具有较多的优势,我们所选用的设备是有成效的。以下是齐达康公司将立式活塞式液压压缩机与传统压缩机所作的比较:
 


序号
对比项点
传统机械式
液压立式活塞式
1
易损件数量
多(自制件)
少(标准件)
2
相同工况所需电机功率
75(kW)
2×22kW
3
维修
复杂
简单
4
运转成本
高(0.064度电/方)
低(0.035度电/方)
5
运转泄露
0.7~3%
<0.03%
6
振动
7
裸机噪音(dBA)
>90
<85



  从实际运行上看,这几条中,除了“运转成本”这一条还不能确认外,其它几条都是真实可信的。因此,我公司选用齐达康公司生产的立式活塞式液压压缩机是正确的选择。

某燃气公司工程技术部
  2010-7-19
 

 

 

 

第五部分某站压缩机与齐达康压缩机性能比照报告

 

  本公司自从去年8月份引进武汉齐达康2YZ1500-75/3.0-25液压式压缩机在站前路加气站运行至今(2380小时),运行平稳。该机结构简洁,整机运行至今没有出现泄露点(气体)。也有不足之处,如:冷却器设计不合理,造成高温天气油温较高(60℃以上)。电磁铁损坏一只,是电器线路在设备安装时失误,出现了几次电器接触不良,造成了停机故障。该机型压缩机和公司现运行的几种压缩机比较,具有升压快,排气量大,能耗低,无泄露点,维修量低,维护方便等优势。现和宿松路站2台某品牌机械式压缩机进行对比,因宿松路站2台卸气柱流量表不能正常工作,只能用抽每车气时间来计算。(某品牌机械式压缩机2台抽1车气用时2个小时,齐达康抽1车气用2小时)。

 


名     称
维修费用
用电量
泄露量
齐达康压缩机
某品牌机械式压缩机



  具体如下:维修费用
  宿松路站两台某品牌机械式压缩机去年维修费用
      1.拆缸21次,更换填料21×126×10=26460      
      2.更换活塞杆6根6×1300=7800      
      3.更换活塞环8次8×168=1366
      4.更换支撑环8次8×487=3896      
      5.密封圈弹簧等1000元以上  
      6.更换球阀等不计算在内
      7.耐磨机械油 2桶 2×2000=4000    
                 合计4.4万元    
  齐达康压缩机使用至今只更换电磁铁一个。
  用电量:按每天销售2.4万方气(8车气),压缩机工作16小时计算。
  传统机械式 压缩机电流波动在80A-110A之间,取电流平均值95A。
  2台55kW,2台0.55kW,2台0.75kW,2台3.7kW,1台2.2kW
  用电量约为84.4×16×365=492896kW/h
  电费约为492896×0.85元=394316元

  齐达康压缩机:
  45kW1台电流波动25A-55A取50A
  30kW1台电流波动60A-80A取75A
  4KW1台
  用电量约为51×16×365=297840kW/h
  电费约为297840×0.85元=238272元
  某品牌传统机械式压缩机比齐达康压缩机全年多用电费15.6万元。

  泄露方面
  某品牌传统机械式压缩机按说明书标注泄露量为3.2m3/h,但在实际使用中,远大于该数据。最保守为说明书标注的泄露量的四倍以上。按最低4倍计算:12.8×16(小时)×3.58元×365=267612(元)
  以上不包括正常的停机卸压排气,高压卸压排气等。
  齐达康压缩机无泄露点,已正常运行2400小时无泄露。
  两机对比,某品牌机械式压缩机每年比齐达康压缩机浪费气源25万元以上。
  综上所述,齐达康压缩机在维修费用,能耗费用和气损费用方面对比传统机械式压缩机具有明显的优势,在降低成本,节能减排方面有良好的表现。建议公司在适当的条件下,更换宿松路站的压缩机。

  某公交集团公司安全生产部
  2011年1月25日

 

 

第六部分立式液压活塞式子站压缩机的特殊性能

  1、油气缸一体,立式气缸结构,液压油与工艺气采用活塞隔开,回避了传统机械式压缩机填料结构,工艺气几乎无泄露(实测泄漏率0.03%),液压油几乎无损耗;同时也回避了液压平推子站设备油气直接接触而带来的负面影响;
  2、实现全风冷结构,保证出口气体的温度不高于环境温度13℃;
  3、采用双变量泵双电机驱动,根据工况控制单泵或双泵工作,最大限度节约能源(实测耗电量0.04度/标方);
  4、整机工作噪声不大于75dB(A);
  5、内部空间大,维修方便,能够实现在位维修,且更换易损件时间不超过2小时;
  6、整机防爆论证,防爆等级不低于dⅡBT4;
  7、无需卸载带负荷启动,可实现随时启停。