【壓縮機(jī)網(wǎng)】1、引言
目前，在我國天然氣行業(yè)，用于天然氣加氣站的壓縮機(jī)主要是曲柄連桿往復(fù)活塞壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)稱機(jī)械壓縮機(jī)）。近年來先后出現(xiàn)了液壓平推子站加氣系統(tǒng)、往復(fù)液壓活塞子站壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)稱液壓子站壓縮機(jī)），部分廠家正在研發(fā)往復(fù)液壓活塞標(biāo)準(zhǔn)站、母站壓縮機(jī)。其中液壓活塞子站壓縮機(jī)市場(chǎng)發(fā)展較為迅速，為準(zhǔn)確把握未來市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，需要對(duì)機(jī)械壓縮機(jī)與液壓壓縮機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析。
2、原理及特點(diǎn)
2.1 機(jī)械壓縮機(jī)原理及特點(diǎn)
機(jī)械壓縮機(jī)工作原理簡(jiǎn)單，電動(dòng)機(jī)直接通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)天然氣的壓縮。
壓縮比的大小是判定所需功率的重要因素。進(jìn)排氣壓力差越小，電機(jī)所需功率就越小，反之電機(jī)功率就越大。對(duì)于CNG天然氣壓縮機(jī)，可以根據(jù)進(jìn)、排氣壓力的大小來合理地確定合適的壓力比，以確保壓縮機(jī)始終在最佳的工況下運(yùn)行。壓縮機(jī)的容積流量由氣缸直徑、行程、轉(zhuǎn)速確定。機(jī)械壓縮機(jī)的能耗主要體現(xiàn)在壓縮氣體必須消耗的指示功、電機(jī)的效率、氣體流動(dòng)損失、填料活塞環(huán)的摩擦功耗等。機(jī)械壓縮機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)范圍廣；排氣量調(diào)節(jié)靈活；壓力比可根據(jù)進(jìn)排氣壓力差自我調(diào)節(jié)。
2.2液壓壓縮機(jī)原理及特點(diǎn)
通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵工作，利用液壓壓力驅(qū)動(dòng)活塞進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)天然氣的壓縮。
液壓壓縮機(jī)每一行程開始時(shí)，一端由于壓縮終了后氣缸內(nèi)存在帶壓氣體，帶壓氣體膨脹推動(dòng)活塞對(duì)另一端氣體進(jìn)行壓縮，此時(shí)油泵油壓僅為管路壓力損失壓力，平衡后油壓不斷升高推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)對(duì)另一端氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)氣缸內(nèi)壓力達(dá)到排氣壓力時(shí)，氣體排出氣缸，氣體壓力及油壓保持不變直到換向位置，換向后重復(fù)開始下一行程，由此可以看出每一行程油壓總是從最低逐漸達(dá)到最大值后，保持到壓縮終了，故油泵電機(jī)電流是從最低逐漸達(dá)到最大值后，保持到壓縮終了。
對(duì)液壓壓縮機(jī)而言，進(jìn)排氣壓力差越小，所需油壓越低，電機(jī)所需功率就越小，在排氣壓力一定的情況下，進(jìn)氣壓力為最大時(shí)，電機(jī)所需功率為最??；進(jìn)氣壓力為最小時(shí)，電機(jī)所需功率為最大。每個(gè)氣缸的容積流量等于所需液壓油油量。液壓壓縮機(jī)的能耗主要體現(xiàn)在推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體壓縮所必須的功耗、電機(jī)的效率、氣體流動(dòng)損失、密封環(huán)摩擦功耗、液壓泵及液壓元件內(nèi)泄漏功耗及液體流動(dòng)損失。
因液壓原理及液壓件重量限制，液壓壓縮機(jī)僅適合小排量、小功率、較高進(jìn)氣壓力。
3、機(jī)械壓縮機(jī)和液壓壓縮機(jī)在天然氣加氣站標(biāo)準(zhǔn)站中的使用分析
標(biāo)準(zhǔn)站壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力低（一般不大于1.0MPa），實(shí)際工作排氣壓力18～25MPa，容積流量大（一般大于1.5～5.0m3／min），壓縮級(jí)數(shù)多（一般為3～5級(jí)），如使用液壓壓縮機(jī)根據(jù)其原理可知其使用正好落在進(jìn)排氣壓力差大區(qū)間工作，故所需電機(jī)功率大，且由于容積流量大，壓縮級(jí)數(shù)的增多，油泵的流量必然增大。進(jìn)氣壓力0.3MPa，容積流量3.0m3／min為例，采用4級(jí)等壓比壓縮，油泵流量必須大于4.58m3／min，是75kW液壓子站壓縮機(jī)油泵最大流量0.36m3／min的12倍，雖然可采用配置2臺(tái)泵或3合泵（一臺(tái)低中壓大流量泵，一臺(tái)高壓小流量泵或2臺(tái)低中壓大流量泵，一臺(tái)高壓小流量泵）來降低成本和減小液壓元件外形尺寸及重量，但液壓元件會(huì)依然龐大，液壓系統(tǒng)復(fù)雜，成本大幅提高，能耗會(huì)明顯大于機(jī)械壓縮機(jī)，占地面積大大增加。
如上所述機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)站壓縮機(jī)由于其始終處于高壓差狀態(tài)工作，且油泵流量大，液壓壓縮機(jī)不會(huì)具有優(yōu)勢(shì)。
作者計(jì)算容積流量為1m3、進(jìn)氣壓力為2～20MPa范圍內(nèi)的天然氣，其進(jìn)氣溫度為25℃，排氣壓力為20MPa，根據(jù)機(jī)械壓縮機(jī)和液壓壓縮機(jī)功耗的計(jì)算公式，當(dāng)采用機(jī)械壓縮機(jī)時(shí)的平均功耗為16.8MJ，而采用液壓壓縮機(jī)工作時(shí)所消耗的功耗為20MJ，由此可見機(jī)械壓縮機(jī)的平均功耗較液壓壓縮機(jī)的功耗小19％。
4、機(jī)械壓縮機(jī)和液壓壓縮機(jī)在天然氣加氣站母站中的使用分析
母站壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力較低（一般不大于2.0MPa），實(shí)際工作排氣壓力3.0—20MPa，容積流量大（一般大于2.0m3／min），壓縮級(jí)數(shù)多（一般為3—5級(jí)），如使用液壓壓縮機(jī)根據(jù)其原理可知在拖車初始充氣時(shí)，氣瓶?jī)?nèi)壓力為泄氣后壓力（一般為3.0MPa），此時(shí)進(jìn)氣壓力與排氣壓力的差值很小。充分利用液壓機(jī)的特點(diǎn)采用一級(jí)工作，此時(shí)油泵所需功率最小，能耗會(huì)明顯小于機(jī)械壓縮機(jī)（可像液壓子站壓縮機(jī)一樣配置雙泵或多泵，此時(shí)單臺(tái)開機(jī)以節(jié)能）。隨著充氣的不斷進(jìn)行，氣瓶?jī)?nèi)壓力會(huì)逐漸升高，油泵所需功率亦會(huì)逐漸增大。當(dāng)排氣壓力達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)可實(shí)時(shí)切換到多級(jí)壓縮，當(dāng)切換到3級(jí)及以上壓縮時(shí)（末級(jí)排氣壓力約為10MPa），液壓壓縮機(jī)能耗會(huì)大于機(jī)械壓縮機(jī)。隨著排氣壓力的繼續(xù)升高，能耗差值亦繼續(xù)加大。
母站壓縮機(jī)由于要求排氣量大，電機(jī)功率一般大于250kW，雖然可采用配置2臺(tái)泵或3臺(tái)泵以減小單臺(tái)電機(jī)功率，但電機(jī)總功率不會(huì)改變。此時(shí)由其工作原理決定的電流反復(fù)大幅度波動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)的沖擊會(huì)達(dá)到不容忽視的程度。母站壓縮機(jī)的容積流量，壓縮級(jí)數(shù)特點(diǎn)同標(biāo)準(zhǔn)站壓縮機(jī)一樣，故其結(jié)構(gòu)方面的理由分析同標(biāo)準(zhǔn)站壓縮機(jī)。
如上所述機(jī)械母站壓縮機(jī)只要在進(jìn)氣壓力小于4.0MPa，液壓壓縮機(jī)不會(huì)有優(yōu)勢(shì)，至于進(jìn)氣壓力大于4.0MPa母站壓縮機(jī)，液壓壓縮機(jī)是否具有優(yōu)勢(shì)應(yīng)根據(jù)其實(shí)際進(jìn)氣壓力和排氣量大小綜合評(píng)判。這一點(diǎn)，已通過我公司生產(chǎn)的“M型CNG汽車加氣站用天然氣壓縮機(jī)”系列產(chǎn)品在市場(chǎng)運(yùn)用中得到了充分的驗(yàn)證。
5、機(jī)械壓縮機(jī)和液壓壓縮機(jī)在天然氣加氣
站子站中的使用分析子站壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力較高（3.0～20MPa），實(shí)際工作排氣壓力18.25MPa，容積流量較小（一般小于0.5m3／min），壓縮級(jí)數(shù)少（一般為l～2級(jí)），如使用液壓壓縮機(jī)根據(jù)其原理可知在拖車初始泄氣時(shí)，氣瓶?jī)?nèi)壓力為充氣后壓力（—般Y吼20.0MPa）。此時(shí)進(jìn)氣壓力與排氣壓力的差值很小，充分利用液壓機(jī)的特點(diǎn)采用一級(jí)工作，此時(shí)油泵所需功率最小，能耗會(huì)明顯小于機(jī)械壓縮機(jī)（液壓子站壓縮機(jī)一般配置雙泵，此時(shí)單臺(tái)開機(jī)以節(jié)能，同時(shí)氣量亦可保證。機(jī)械壓縮機(jī)的能耗高主要在于電機(jī)負(fù)荷非常小，氣體流動(dòng)損失、摩擦功耗稍大），隨著泄氣的不斷進(jìn)行，氣瓶?jī)?nèi)壓力會(huì)逐漸降低，油泵所需功率亦會(huì)逐漸增大。當(dāng)進(jìn)氣壓力達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)可實(shí)時(shí)切換到2級(jí)壓縮，當(dāng)進(jìn)氣壓力降低到某一值（一般約為8MPa左右），液壓壓縮機(jī)能耗與機(jī)械壓縮機(jī)基本一致。隨著進(jìn)氣壓力的繼續(xù)降低，兩者的能耗差值出現(xiàn)并逐漸加大。
根據(jù)2012年及本年度調(diào)研情況，對(duì)液壓子站壓縮機(jī)與機(jī)械子站壓縮機(jī)對(duì)比分析如下：
(1) 液壓子站壓縮機(jī)平均排氣量大于定頻機(jī)械壓縮機(jī)，小于變頻機(jī)械式壓縮機(jī)(電機(jī)總功率75kW調(diào)研結(jié)果液壓子站壓縮機(jī)實(shí)際平均排氣量約1400Nm3／h，最低進(jìn)氣壓力3.5MPa；定頻機(jī)械子站壓縮機(jī)理論平均排氣量1200Nm3／h最低進(jìn)氣壓力3MPa；變頻機(jī)械子站壓縮機(jī)實(shí)際平均排氣量大于1 800Nm3／h最低進(jìn)氣壓力3MPa)。
(2) 變頻機(jī)械壓縮機(jī)能耗低于液壓子站壓縮機(jī)；根據(jù)電機(jī)總功率75kW調(diào)研結(jié)果液壓子站壓縮機(jī)其純站電耗成本0.06元／Nm3（運(yùn)行3800多小時(shí)平均整站電耗成本，最低進(jìn)氣壓力3.5MPa），另一變頻機(jī)械壓縮機(jī)和液壓子站壓縮機(jī)各一臺(tái)加氣站其整站電耗成本約0.05元/Nm3多一點(diǎn)，另一定頻機(jī)械壓縮機(jī)加氣站其電耗成本約0.065元／Nm3（是否整站電耗不詳）。
(3) 液壓子站壓縮機(jī)噪聲?。〒Q向沖擊聲除外）。
(4) 液壓子站壓縮機(jī)生產(chǎn)成本低、維護(hù)方便，更換小件便利；大修一般僅為更換機(jī)械等運(yùn)動(dòng)部件的密封件（本次調(diào)研用戶液壓子站已運(yùn)行3800多小時(shí)僅更換2根溢流閥彈簧）。
(5) 液壓子站壓縮機(jī)活塞一端封氣，一端封油，而無刮油機(jī)構(gòu)，故存在壓縮氣體含油量大風(fēng)險(xiǎn)。
(6) 液壓子站壓縮機(jī)外泄漏小，正常工作時(shí)由于其沒有往復(fù)壓縮機(jī)的填料、機(jī)械環(huán)，因此沒有從填料、活塞環(huán)處氣體泄漏；但如果活塞密封環(huán)泄漏，會(huì)馬上產(chǎn)生油氣竄通，機(jī)組無法工作而停產(chǎn)。
(7) 液壓子站壓縮機(jī)對(duì)基礎(chǔ)要求不高。
(8) 液壓式壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)對(duì)雜質(zhì)的敏感高，雜質(zhì)會(huì)引發(fā)液壓件的快速磨損和失效，功耗增大，產(chǎn)氣量下降，更換油泵、液壓元件成本高。
(9) 液壓子站壓縮機(jī)電流反復(fù)大幅度波動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)、電機(jī)有沖擊。
液壓壓縮機(jī)的每一行程，電機(jī)電流變動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出小于66％的波動(dòng)要求，破壞了電網(wǎng)和電機(jī)的正常運(yùn)行。電機(jī)負(fù)荷在低于70％時(shí)電機(jī)效率、功率因素嚴(yán)重下降，功耗增加，且每一行程存在電機(jī)能力未能充分利用，排氣量較小。變頻機(jī)械壓縮機(jī)由于能自動(dòng)通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使壓縮機(jī)始終保持在滿功率狀態(tài)下工作，電機(jī)效率、功率因素均處于最佳狀態(tài)，功耗最低，平均排氣量大。
6、結(jié)論
如上所述，從功耗、壓縮機(jī)的運(yùn)行安全性等方面分析，機(jī)械子站壓縮機(jī)如與液壓子站壓縮機(jī)競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)推薦采用變頻機(jī)組，特別是90 kW，同時(shí)應(yīng)通過改進(jìn)或提高制造精度進(jìn)一步達(dá)到減小占地面積、減小振動(dòng)和噪聲、降低生產(chǎn)成本，以加大機(jī)械子站壓縮機(jī)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉純?nèi)A. 液壓活塞式壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析及優(yōu)化改進(jìn)[D]. 廣東海洋大學(xué),2016.
目前，在我國天然氣行業(yè)，用于天然氣加氣站的壓縮機(jī)主要是曲柄連桿往復(fù)活塞壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)稱機(jī)械壓縮機(jī)）。近年來先后出現(xiàn)了液壓平推子站加氣系統(tǒng)、往復(fù)液壓活塞子站壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)稱液壓子站壓縮機(jī)），部分廠家正在研發(fā)往復(fù)液壓活塞標(biāo)準(zhǔn)站、母站壓縮機(jī)。其中液壓活塞子站壓縮機(jī)市場(chǎng)發(fā)展較為迅速，為準(zhǔn)確把握未來市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，需要對(duì)機(jī)械壓縮機(jī)與液壓壓縮機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析。
2、原理及特點(diǎn)
2.1 機(jī)械壓縮機(jī)原理及特點(diǎn)
機(jī)械壓縮機(jī)工作原理簡(jiǎn)單，電動(dòng)機(jī)直接通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)天然氣的壓縮。
壓縮比的大小是判定所需功率的重要因素。進(jìn)排氣壓力差越小，電機(jī)所需功率就越小，反之電機(jī)功率就越大。對(duì)于CNG天然氣壓縮機(jī)，可以根據(jù)進(jìn)、排氣壓力的大小來合理地確定合適的壓力比，以確保壓縮機(jī)始終在最佳的工況下運(yùn)行。壓縮機(jī)的容積流量由氣缸直徑、行程、轉(zhuǎn)速確定。機(jī)械壓縮機(jī)的能耗主要體現(xiàn)在壓縮氣體必須消耗的指示功、電機(jī)的效率、氣體流動(dòng)損失、填料活塞環(huán)的摩擦功耗等。機(jī)械壓縮機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)范圍廣；排氣量調(diào)節(jié)靈活；壓力比可根據(jù)進(jìn)排氣壓力差自我調(diào)節(jié)。
2.2液壓壓縮機(jī)原理及特點(diǎn)
通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵工作，利用液壓壓力驅(qū)動(dòng)活塞進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)天然氣的壓縮。
液壓壓縮機(jī)每一行程開始時(shí)，一端由于壓縮終了后氣缸內(nèi)存在帶壓氣體，帶壓氣體膨脹推動(dòng)活塞對(duì)另一端氣體進(jìn)行壓縮，此時(shí)油泵油壓僅為管路壓力損失壓力，平衡后油壓不斷升高推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)對(duì)另一端氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)氣缸內(nèi)壓力達(dá)到排氣壓力時(shí)，氣體排出氣缸，氣體壓力及油壓保持不變直到換向位置，換向后重復(fù)開始下一行程，由此可以看出每一行程油壓總是從最低逐漸達(dá)到最大值后，保持到壓縮終了，故油泵電機(jī)電流是從最低逐漸達(dá)到最大值后，保持到壓縮終了。
對(duì)液壓壓縮機(jī)而言，進(jìn)排氣壓力差越小，所需油壓越低，電機(jī)所需功率就越小，在排氣壓力一定的情況下，進(jìn)氣壓力為最大時(shí)，電機(jī)所需功率為最??；進(jìn)氣壓力為最小時(shí)，電機(jī)所需功率為最大。每個(gè)氣缸的容積流量等于所需液壓油油量。液壓壓縮機(jī)的能耗主要體現(xiàn)在推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體壓縮所必須的功耗、電機(jī)的效率、氣體流動(dòng)損失、密封環(huán)摩擦功耗、液壓泵及液壓元件內(nèi)泄漏功耗及液體流動(dòng)損失。
因液壓原理及液壓件重量限制，液壓壓縮機(jī)僅適合小排量、小功率、較高進(jìn)氣壓力。
3、機(jī)械壓縮機(jī)和液壓壓縮機(jī)在天然氣加氣站標(biāo)準(zhǔn)站中的使用分析
標(biāo)準(zhǔn)站壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力低（一般不大于1.0MPa），實(shí)際工作排氣壓力18～25MPa，容積流量大（一般大于1.5～5.0m3／min），壓縮級(jí)數(shù)多（一般為3～5級(jí)），如使用液壓壓縮機(jī)根據(jù)其原理可知其使用正好落在進(jìn)排氣壓力差大區(qū)間工作，故所需電機(jī)功率大，且由于容積流量大，壓縮級(jí)數(shù)的增多，油泵的流量必然增大。進(jìn)氣壓力0.3MPa，容積流量3.0m3／min為例，采用4級(jí)等壓比壓縮，油泵流量必須大于4.58m3／min，是75kW液壓子站壓縮機(jī)油泵最大流量0.36m3／min的12倍，雖然可采用配置2臺(tái)泵或3合泵（一臺(tái)低中壓大流量泵，一臺(tái)高壓小流量泵或2臺(tái)低中壓大流量泵，一臺(tái)高壓小流量泵）來降低成本和減小液壓元件外形尺寸及重量，但液壓元件會(huì)依然龐大，液壓系統(tǒng)復(fù)雜，成本大幅提高，能耗會(huì)明顯大于機(jī)械壓縮機(jī)，占地面積大大增加。
如上所述機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)站壓縮機(jī)由于其始終處于高壓差狀態(tài)工作，且油泵流量大，液壓壓縮機(jī)不會(huì)具有優(yōu)勢(shì)。
作者計(jì)算容積流量為1m3、進(jìn)氣壓力為2～20MPa范圍內(nèi)的天然氣，其進(jìn)氣溫度為25℃，排氣壓力為20MPa，根據(jù)機(jī)械壓縮機(jī)和液壓壓縮機(jī)功耗的計(jì)算公式，當(dāng)采用機(jī)械壓縮機(jī)時(shí)的平均功耗為16.8MJ，而采用液壓壓縮機(jī)工作時(shí)所消耗的功耗為20MJ，由此可見機(jī)械壓縮機(jī)的平均功耗較液壓壓縮機(jī)的功耗小19％。
4、機(jī)械壓縮機(jī)和液壓壓縮機(jī)在天然氣加氣站母站中的使用分析
母站壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力較低（一般不大于2.0MPa），實(shí)際工作排氣壓力3.0—20MPa，容積流量大（一般大于2.0m3／min），壓縮級(jí)數(shù)多（一般為3—5級(jí)），如使用液壓壓縮機(jī)根據(jù)其原理可知在拖車初始充氣時(shí)，氣瓶?jī)?nèi)壓力為泄氣后壓力（一般為3.0MPa），此時(shí)進(jìn)氣壓力與排氣壓力的差值很小。充分利用液壓機(jī)的特點(diǎn)采用一級(jí)工作，此時(shí)油泵所需功率最小，能耗會(huì)明顯小于機(jī)械壓縮機(jī)（可像液壓子站壓縮機(jī)一樣配置雙泵或多泵，此時(shí)單臺(tái)開機(jī)以節(jié)能）。隨著充氣的不斷進(jìn)行，氣瓶?jī)?nèi)壓力會(huì)逐漸升高，油泵所需功率亦會(huì)逐漸增大。當(dāng)排氣壓力達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)可實(shí)時(shí)切換到多級(jí)壓縮，當(dāng)切換到3級(jí)及以上壓縮時(shí)（末級(jí)排氣壓力約為10MPa），液壓壓縮機(jī)能耗會(huì)大于機(jī)械壓縮機(jī)。隨著排氣壓力的繼續(xù)升高，能耗差值亦繼續(xù)加大。
母站壓縮機(jī)由于要求排氣量大，電機(jī)功率一般大于250kW，雖然可采用配置2臺(tái)泵或3臺(tái)泵以減小單臺(tái)電機(jī)功率，但電機(jī)總功率不會(huì)改變。此時(shí)由其工作原理決定的電流反復(fù)大幅度波動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)的沖擊會(huì)達(dá)到不容忽視的程度。母站壓縮機(jī)的容積流量，壓縮級(jí)數(shù)特點(diǎn)同標(biāo)準(zhǔn)站壓縮機(jī)一樣，故其結(jié)構(gòu)方面的理由分析同標(biāo)準(zhǔn)站壓縮機(jī)。
如上所述機(jī)械母站壓縮機(jī)只要在進(jìn)氣壓力小于4.0MPa，液壓壓縮機(jī)不會(huì)有優(yōu)勢(shì)，至于進(jìn)氣壓力大于4.0MPa母站壓縮機(jī)，液壓壓縮機(jī)是否具有優(yōu)勢(shì)應(yīng)根據(jù)其實(shí)際進(jìn)氣壓力和排氣量大小綜合評(píng)判。這一點(diǎn)，已通過我公司生產(chǎn)的“M型CNG汽車加氣站用天然氣壓縮機(jī)”系列產(chǎn)品在市場(chǎng)運(yùn)用中得到了充分的驗(yàn)證。
5、機(jī)械壓縮機(jī)和液壓壓縮機(jī)在天然氣加氣
站子站中的使用分析子站壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力較高（3.0～20MPa），實(shí)際工作排氣壓力18.25MPa，容積流量較小（一般小于0.5m3／min），壓縮級(jí)數(shù)少（一般為l～2級(jí)），如使用液壓壓縮機(jī)根據(jù)其原理可知在拖車初始泄氣時(shí)，氣瓶?jī)?nèi)壓力為充氣后壓力（—般Y吼20.0MPa）。此時(shí)進(jìn)氣壓力與排氣壓力的差值很小，充分利用液壓機(jī)的特點(diǎn)采用一級(jí)工作，此時(shí)油泵所需功率最小，能耗會(huì)明顯小于機(jī)械壓縮機(jī)（液壓子站壓縮機(jī)一般配置雙泵，此時(shí)單臺(tái)開機(jī)以節(jié)能，同時(shí)氣量亦可保證。機(jī)械壓縮機(jī)的能耗高主要在于電機(jī)負(fù)荷非常小，氣體流動(dòng)損失、摩擦功耗稍大），隨著泄氣的不斷進(jìn)行，氣瓶?jī)?nèi)壓力會(huì)逐漸降低，油泵所需功率亦會(huì)逐漸增大。當(dāng)進(jìn)氣壓力達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)可實(shí)時(shí)切換到2級(jí)壓縮，當(dāng)進(jìn)氣壓力降低到某一值（一般約為8MPa左右），液壓壓縮機(jī)能耗與機(jī)械壓縮機(jī)基本一致。隨著進(jìn)氣壓力的繼續(xù)降低，兩者的能耗差值出現(xiàn)并逐漸加大。
根據(jù)2012年及本年度調(diào)研情況，對(duì)液壓子站壓縮機(jī)與機(jī)械子站壓縮機(jī)對(duì)比分析如下：
(1) 液壓子站壓縮機(jī)平均排氣量大于定頻機(jī)械壓縮機(jī)，小于變頻機(jī)械式壓縮機(jī)(電機(jī)總功率75kW調(diào)研結(jié)果液壓子站壓縮機(jī)實(shí)際平均排氣量約1400Nm3／h，最低進(jìn)氣壓力3.5MPa；定頻機(jī)械子站壓縮機(jī)理論平均排氣量1200Nm3／h最低進(jìn)氣壓力3MPa；變頻機(jī)械子站壓縮機(jī)實(shí)際平均排氣量大于1 800Nm3／h最低進(jìn)氣壓力3MPa)。
(2) 變頻機(jī)械壓縮機(jī)能耗低于液壓子站壓縮機(jī)；根據(jù)電機(jī)總功率75kW調(diào)研結(jié)果液壓子站壓縮機(jī)其純站電耗成本0.06元／Nm3（運(yùn)行3800多小時(shí)平均整站電耗成本，最低進(jìn)氣壓力3.5MPa），另一變頻機(jī)械壓縮機(jī)和液壓子站壓縮機(jī)各一臺(tái)加氣站其整站電耗成本約0.05元/Nm3多一點(diǎn)，另一定頻機(jī)械壓縮機(jī)加氣站其電耗成本約0.065元／Nm3（是否整站電耗不詳）。
(3) 液壓子站壓縮機(jī)噪聲?。〒Q向沖擊聲除外）。
(4) 液壓子站壓縮機(jī)生產(chǎn)成本低、維護(hù)方便，更換小件便利；大修一般僅為更換機(jī)械等運(yùn)動(dòng)部件的密封件（本次調(diào)研用戶液壓子站已運(yùn)行3800多小時(shí)僅更換2根溢流閥彈簧）。
(5) 液壓子站壓縮機(jī)活塞一端封氣，一端封油，而無刮油機(jī)構(gòu)，故存在壓縮氣體含油量大風(fēng)險(xiǎn)。
(6) 液壓子站壓縮機(jī)外泄漏小，正常工作時(shí)由于其沒有往復(fù)壓縮機(jī)的填料、機(jī)械環(huán)，因此沒有從填料、活塞環(huán)處氣體泄漏；但如果活塞密封環(huán)泄漏，會(huì)馬上產(chǎn)生油氣竄通，機(jī)組無法工作而停產(chǎn)。
(7) 液壓子站壓縮機(jī)對(duì)基礎(chǔ)要求不高。
(8) 液壓式壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)對(duì)雜質(zhì)的敏感高，雜質(zhì)會(huì)引發(fā)液壓件的快速磨損和失效，功耗增大，產(chǎn)氣量下降，更換油泵、液壓元件成本高。
(9) 液壓子站壓縮機(jī)電流反復(fù)大幅度波動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)、電機(jī)有沖擊。
液壓壓縮機(jī)的每一行程，電機(jī)電流變動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出小于66％的波動(dòng)要求，破壞了電網(wǎng)和電機(jī)的正常運(yùn)行。電機(jī)負(fù)荷在低于70％時(shí)電機(jī)效率、功率因素嚴(yán)重下降，功耗增加，且每一行程存在電機(jī)能力未能充分利用，排氣量較小。變頻機(jī)械壓縮機(jī)由于能自動(dòng)通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使壓縮機(jī)始終保持在滿功率狀態(tài)下工作，電機(jī)效率、功率因素均處于最佳狀態(tài)，功耗最低，平均排氣量大。
6、結(jié)論
如上所述，從功耗、壓縮機(jī)的運(yùn)行安全性等方面分析，機(jī)械子站壓縮機(jī)如與液壓子站壓縮機(jī)競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)推薦采用變頻機(jī)組，特別是90 kW，同時(shí)應(yīng)通過改進(jìn)或提高制造精度進(jìn)一步達(dá)到減小占地面積、減小振動(dòng)和噪聲、降低生產(chǎn)成本，以加大機(jī)械子站壓縮機(jī)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉純?nèi)A. 液壓活塞式壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析及優(yōu)化改進(jìn)[D]. 廣東海洋大學(xué),2016.
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