液壓活塞式壓縮機與液壓平推式壓縮機性能分析

2016-07-29 07:46:18王普超杜昱龍安鋼集團冷軋有限責任公司河南安陽455000

安陽工學院學報 2016年4期

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

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

摘要：通過對CNG加氣站兩種不同結構壓縮機的工作原理進行分析比較，在CNG加氣站中確定最合適的壓縮機。

關鍵詞：CNG加氣站；天然氣壓縮機；往復運動

D01：10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.04.005

引言

在我國CNG汽車加氣站領域，子站壓縮機［1］經歷了傳統機械式壓縮機和液壓平推子站系統后，出現了最新一代產品——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點，同時克服了前兩代壓縮機的不足［2］，較好地解決了現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、液壓油揮發量大等問題，促進和加快了CNG子站設備的技術進步和更新換代。液壓活塞式子站壓縮機［3］充分利用了槽車內天然氣壓力能，具有節能環保、占地少、投資省、建站流程簡單、運轉成本低等優點。液壓壓縮機［4］在國內的使用經歷了從進口到國產的發展過程，因具有上述優點在國內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展方向）。

現將立式與臥式兩種液壓活塞式子站壓縮機從結構原理、工藝流程、特點三個方面進行說明和比較。

1立式液壓壓縮機

1.1結構原理

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入C腔，B腔的油回油箱（近似認為回油箱的油壓力為0），活塞桿向下運動，槽車內氣體進入A腔，（一級進氣），而D腔的氣體則經壓縮后流出（一級壓縮），進入冷卻器，完成一級壓縮過程；當活塞運行到極點時，液壓站換向閥將會換向，輸出的高壓油進入B腔，C腔的油回油箱，活塞桿向上運動，槽車內氣體進入D腔，（一級進氣），而A腔的氣體則經壓縮后流出（一級壓縮），進入冷卻器，完成一級壓縮過程。當兩個這樣的氣缸串聯時，就構成了兩級壓縮。

1.3特點

氣缸和油缸雙缸一體結構，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；各支承環和液壓活塞環不存在偏磨現象；油附著在缸壁上形成極薄油膜，使輸出氣體內含極少量油；當密封件損壞時，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結構原理

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　臥式液壓壓縮機結構示意圖

2.2工藝流程

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

相反，活塞桿向左運動時，槽車內氣體由E進入右邊氣缸的一級腔（一級進氣），而左邊一級腔的氣體則壓縮后經F流出，進入冷卻器，完成一級壓縮過程；同時，冷卻后的氣體由C進入二級腔（二級進氣），右邊氣缸二級腔內的氣體則壓縮后經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（根據壓縮機原理，如果活塞桿的桿徑較小，則相當于一級雙作用壓縮，而不是兩級壓縮），因此活塞桿的重量較大，各支承環和液壓活塞環存在偏磨現象；氣體溫度較高，最高可達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；經過受力分析，所需油壓=排氣壓力-進氣壓力，額定壓力為31Mpa的油泵工作范圍始終在27Mpa以上；當密封件損壞時，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：