王普超，李　恒，杜昱龍，馬　寧（安鋼集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司河南安陽455000）

液壓活塞式壓縮機與液壓平推式壓縮機性能分析

王普超，李恒，杜昱龍，馬寧
（安鋼集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司河南安陽455000）

摘 要：通過對CNG加氣站兩種不同結(jié)構(gòu)壓縮機的工作原理進(jìn)行分析比較，在CNG加氣站中確定最合適的壓縮機。

關(guān)鍵詞：CNG加氣站；天然氣壓縮機；往復(fù)運動

D01：10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.04.005

引言

在我國CNG汽車加氣站領(lǐng)域，子站壓縮機［1］經(jīng)歷了傳統(tǒng)機械式壓縮機和液壓平推子站系統(tǒng)后，出現(xiàn)了最新一代產(chǎn)品——液壓活塞式子站壓縮機，液壓活塞式子站壓縮機繼承吸取了前兩代壓縮機的優(yōu)點，同時克服了前兩代壓縮機的不足［2］，較好地解決了現(xiàn)階段子站運行過程中存在的能耗過高、噪聲過大、泄漏較大、油氣直接接觸、液壓油揮發(fā)量大等問題，促進(jìn)和加快了CNG子站設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步和更新?lián)Q代。液壓活塞式子站壓縮機［3］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、建站流程簡單、運轉(zhuǎn)成本低等優(yōu)點。液壓壓縮機［4］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，因具有上述優(yōu)點在國內(nèi)CNG子站中得到了越來越多的使用（液壓活塞式子站壓縮機的大量使用代表了子站壓縮機的發(fā)展方向）。

現(xiàn)將立式與臥式兩種液壓活塞式子站壓縮機從結(jié)構(gòu)原理、工藝流程、特點三個方面進(jìn)行說明和比較。

1立式液壓壓縮機

1.1結(jié)構(gòu)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，如圖1：

圖1　立式液壓壓縮機

1.2工藝流程

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），活塞桿向下運動，槽車內(nèi)氣體進(jìn)入A腔，（一級進(jìn)氣），而D腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級壓縮），進(jìn)入冷卻器，完成一級壓縮過程；當(dāng)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(jìn)入B腔，C腔的油回油箱，活塞桿向上運動，槽車內(nèi)氣體進(jìn)入D腔，（一級進(jìn)氣），而A腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級壓縮），進(jìn)入冷卻器，完成一級壓縮過程。當(dāng)兩個這樣的氣缸串聯(lián)時，就構(gòu)成了兩級壓縮。

1.3特點

氣缸和油缸雙缸一體結(jié)構(gòu)，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，要想兩級壓縮就用兩組氣缸；軸向尺寸相對較短，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；當(dāng)密封件損壞時，天然氣會向液壓油中泄漏（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。

2液壓平推式壓縮機（臥式液壓壓縮機）

2.1結(jié)構(gòu)原理

中間一個油缸帶動兩邊的兩個氣缸，每個氣缸分為兩級壓縮，如圖2。

圖2　臥式液壓壓縮機結(jié)構(gòu)示意圖

2.2工藝流程

活塞桿向右運動時，槽車內(nèi)氣體由A進(jìn)入左邊氣缸的一級腔（一級進(jìn)氣），而右邊一級腔的氣體則壓縮后經(jīng)B流出，進(jìn)入冷卻器，完成一級壓縮過程；同時，冷卻后的氣體由G進(jìn)入二級腔（二級進(jìn)氣），左邊氣缸二級腔內(nèi)的氣體則壓縮后經(jīng)D流入二級冷卻器，然后排出。

相反，活塞桿向左運動時，槽車內(nèi)氣體由E進(jìn)入右邊氣缸的一級腔（一級進(jìn)氣），而左邊一級腔的氣體則壓縮后經(jīng)F流出，進(jìn)入冷卻器，完成一級壓縮過程；同時，冷卻后的氣體由C進(jìn)入二級腔（二級進(jìn)氣），右邊氣缸二級腔內(nèi)的氣體則壓縮后經(jīng)H流入二級冷卻器，然后排出。

2.3特點

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；一組氣缸可滿足兩級壓縮；由于一組氣缸滿足兩級壓縮，則其活塞桿的桿徑必須較大（根據(jù)壓縮機原理，如果活塞桿的桿徑較小，則相當(dāng)于一級雙作用壓縮，而不是兩級壓縮），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；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；軸線尺寸長，至少有三倍行程的長度，臥式安裝較為合理；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；當(dāng)密封件損壞時，天然氣會向空氣中泄漏，不易察覺和診斷，維修困難。

立式和臥式液壓活塞壓縮機綜合比較如表1：

表1　立式和臥式液壓壓縮機比較

3結(jié)束語

液壓活塞式子站壓縮機（立式液壓壓縮機）不僅克服了液壓平推式壓縮機（臥式液壓壓縮機）的不足，也繼承了臥式工藝流程簡單、節(jié)能的優(yōu)點，更具經(jīng)濟(jì)環(huán)保性。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，材料技術(shù)的更新，生產(chǎn)成本的降低，更會促進(jìn)加氣站的建設(shè)和使用，CNG加氣站［5］以后的發(fā)展會更加智能化、小型化。

參考文獻(xiàn)：

［1］楊秀瑩，劉曉紅.壓縮天然氣加氣站設(shè)計要點［J］.石油工程建設(shè)，2005，31（2）：46-47.

［2］李云.CNG加氣站液壓壓縮機生產(chǎn)運行中存在問題分析與對策［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，（18）：140-141.

［3］雷建平，周三平，李珊.節(jié)能液壓式CNG汽車加氣子站的應(yīng)用［J］.石油庫與加油站，2010，19（6）：33-34.

［4］鄒虎，雷玉勇，吳雄.液壓活塞式天然氣壓縮機余隙控制研究［J］.液壓與氣動，2011，32（2）：31-32.

［5］張健.汽車加氣子站CNG壓縮機關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.淮南：安徽理工大學(xué)，2013.

（責(zé)任編輯：郝安林）

中圖分類號：TE974

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-2928（2016）04-0012-03

收稿日期：2015-10-22

作者簡介：王普超（1987-），男，漢族，河南安陽人，安鋼集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司，研究生，主要從事設(shè)備的維修點檢。