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液压式天然气加气站工作原理
时间：来源：&&作者：wuzhaoguo&&
是从国外引进的用于加气子站的最新专利技术（已在中国申请专利），它所采用的液压工作原理与现有采用压缩机的子站相比，是一个革命性的进步。利用液压式天然气汽车加气子站建设的加气站具有投资少、运行费用低（主电机功率仅75KW）、极少维护、工作效率高、运行稳定等特点，具有极大的市场推广价值。25MPaCNGCNGCNG2000NM3/H&&&&&PLCCNG2025MPa25MPa20MPaPLCPLCCNG1095%PLC8PLC3-5PLC &
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& & CNG汽车加气行业经过十几年的发展，其加气站的核心设备由单一的传统曲柄连杆式机械压缩机（以下简称机械压缩机），先后出现了液压平推子站加气系统、液压活塞式压缩机等多种设备。这几种设备的出现都被市场接受和看好，而且液压压缩机以其易损件少、维修简单、运行成本低、泄漏率低等较多的优势，有取代机械压缩机的态势。现在武汉齐达康环保科技有限公司为主起草的标准已于今年九月一日正式颁布和生效，对液压活塞式压缩机的设计、生产和制造起到了一定的规范作用。
最近几年市场出了一种液压活塞式CNG子站压缩机，应用情况较好，很快得到市场的认同。但有些人为了自家利益，夸大了液压平推系统的优势，恶意贬低液压活塞式压缩机的性能和优点，发布了不切实际的文章。我想从原理上介绍这两种设备。液压活塞式压缩机分气液双缸一体式和油气缸分开式两种，液压平推系统分单线输出和双线输出两种，这里先讲述单线输出，再介绍单线与双线输出的区别。
一、&气液双缸一体式液压压缩机（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，如图一：
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。
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。
图一&图中，实线部分为气路和液路，虚线部分为控制线路。
特点分析：&
（1）&节能效果好。选用22KW双电机，进气压力（即槽车钢瓶内压力）高时为单电机工作，低时为双电机工作。经第三方检测，实测平均售气量1000方/小时的情况下，平均每方气的耗电量为0.035度电。图二是槽车压力各压力点的排量与功率曲线：
（2）&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（即全风冷）；
几乎无天然气泄露。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，每年只更换一次油即可。尽管油附着在缸壁上形成极薄油膜，使输出气体内含极少量油，但这种含油量对下游设备不构成影响，况且可以在设备内部的流程上增加一组专门的除油过滤器。
（5）&易损件少。只有活塞环为易损件，且易损件更换简单，能实现在位维修，不越过3小时。
（6）&排气量随槽车的压力变化而变化，当槽车压力较低时，排气量也较低，这时如果遇到加气高峰时则显得加气量不足，需要加气站配储气瓶组来调节加气高峰，更换槽车时同样可以对外售气。
二、&液压平推子站设备系统
系统原理：
由液压平推设备系统组成的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，通过一系列控制阀将液压油注入专用槽车的长管钢瓶内，将长管钢瓶内的天然气以21.5MPA的恒定压力推出来，再通过售气机给汽车加气。当液压油将长管钢瓶内的气体基本置换完后，用剩余气体的压力再将油推回油箱，如此反复。如图三：左边是专用槽车，右边是液压工作撬。
特点分析：
（1）&简化加气站流程。没有储气设备，占地面积小，单线加气，加气站设计和建造相对简单。
（2）&槽车卸气率较高，约90%，槽车卸完气后，压力在1.5~2.5MPa之间。
（3）&根据现场数据对比，比传统机械压缩机能耗低。
（4）&维修简单，主要是气阀等部件的维修。
（5）&系统的泄漏量较大。气体将油压回油箱时产生泄漏，按设备使用厂家的数据，约为1~1.8%
（6）&气体的含油量高，对天然气的下游设备影响较大，特别是对气质很敏感，如果气质稍差，则会对液压油污染较大，甚至直接破坏液压油，导致液压阀件损坏。
（7）&液压油易损失，需定期加专用液压油，造成运行成本增加。
（8）&碰到加气车辆较多时，达不到20MPa就完成加气过程，而且近气源的售气机比远气源的售气机加气压力要高。
（9）&使用专用槽车，且价格高出较多。
三、&油气缸分开式液压压缩机（卧式）
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。如图四。
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。
特点分析：
1.&节能效果与气液双缸一体式液压压缩机相似；
2.&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；
3.&一组气缸可满足两级压缩；
4.&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，即使立式安装也存在此现象，因为活塞杆支点太多；
5.&维修性差。气体压缩后温度较高，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。除增加一套水系统外，气缸筒外套水缸的维修是相当麻烦的；
6.&轴线尺寸长，至少有三倍行程的长度，卧式安装较为合理；
7.&经过受力分析，所需油压=排气压力-进气压力，额定压力为31Mpa的油泵长期处于满负荷工作状态。
8.&当密封件损坏时，天然气会向空气中泄漏。
四、&小结：
综上所述，各种液压压缩机或液压系统都有它的优势和不足。现在，这几种设备都在专门针自身的不足作相应的技术改进。其中，液压活塞式压缩机通过改变加气站流程来克服自身的不足，采用双卸气流程来克服槽车压力低时排气量跟不上的弊端。流程图如图五：当槽车压力较低时，可以将另一辆满的槽车通过低压线给车加气，这样就可以保证任何时候都能正常加气。但气液双缸一体式与油气缸分开式的最大区别在于后者必须用水冷却气缸，增加水系统（增加系统意味着增加故障点），且增加了维修的难度。
液压平推系统也改成了双线加气，原理图如图六，克服了单线加气的弊端。但它最大的弊端在于油和气相互污染，影响下游设备，且受气质的影响较大。
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