目前,在中國天然氣行業(yè),用于天然氣加氣站的壓縮機(jī)主要是曲柄連桿式往復(fù)活塞壓縮機(jī),它由曲軸、連桿、十字頭等組成,將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞的直線運動。這種壓縮機(jī)用于母站和常規(guī)站的的增壓,其用途比較廣泛;但用于cng子站的增壓時就顯得有些欠缺。母站和常規(guī)站的壓縮機(jī)所用工況主要是進(jìn)氣壓力較低(一般低于3.0MPa),而且進(jìn)氣壓力的變動范圍較小。而cng子站所用增壓壓縮機(jī)的工況則與其相差較遠(yuǎn):進(jìn)氣壓力在3.0-20.0MPa,范圍相當(dāng)廣,壓縮機(jī)所用氣閥不好設(shè)計,閥損、閥壽命等都面臨尷尬的處境。若縮小進(jìn)氣壓力范圍,則只能選擇較低的壓力范圍,電機(jī)的功率偏大,即使進(jìn)氣壓力高,也必須降壓到壓縮機(jī)規(guī)定的進(jìn)氣壓力范圍內(nèi)。這樣就浪費電能,運轉(zhuǎn)成本較高。為了克服這些不足,選擇液壓活塞式天然氣壓縮機(jī)就在所難免。
從電機(jī)功率選擇上來看,液壓活塞式壓縮機(jī)的運轉(zhuǎn)成本低。其工作原理如下:
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,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。
從運動部件來看,連桿式天然氣壓縮機(jī)包括將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動的一系列零部件:機(jī)體、曲軸、連桿、十字頭、活塞桿等,還需要一套聯(lián)軸器設(shè)備將壓縮機(jī)與電機(jī)聯(lián)結(jié)起來。這樣,體積大,零部件多,易損件多,檢修和維修很麻煩,其占地面積(長×寬)約為5500×2800;液壓活塞式天然氣壓縮機(jī)只是將液壓能轉(zhuǎn)換為氣體的壓力能,只需一套氣缸、活塞系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。這樣,體積就小,除氣缸和活塞外大部份都是標(biāo)準(zhǔn)件或外購件,檢修和維修相對簡單。液壓式天然氣壓縮機(jī)的占地面積(長×寬)約為2800×1800,占地面積明顯較小。相應(yīng)的機(jī)組重量和部件重量都明顯減小。運行成本和維修成本均較低。
從振動上考慮,連桿式天然氣壓縮機(jī)由于運動件多,運動件質(zhì)量大,機(jī)械振動大;相反,液壓活塞式天然氣壓縮機(jī)振動就小多了,主要的振動源來油泵的旋轉(zhuǎn)運動,而這個振動相對于往復(fù)運動是很小的。
噪音也是機(jī)組處在城市里必不可少的指標(biāo)。機(jī)械式天然氣壓縮機(jī)一般轉(zhuǎn)速較低,功率大,電機(jī)的噪音、進(jìn)排氣閥在缸體內(nèi)產(chǎn)生高頻率撞擊的聲音、進(jìn)排氣口氣流產(chǎn)生的噪音等使機(jī)組噪音很大,而且沉悶,噪音不易衰減,噪聲不易達(dá)標(biāo);液壓活塞式天然氣壓縮機(jī)電功率小,噪音相對小些,而且轉(zhuǎn)速高,噪音易衰減,容易達(dá)標(biāo)。
由于液壓活塞式天然氣壓縮機(jī)是專門針對cng子站工況特點設(shè)計,其工藝流程的適應(yīng)性強(qiáng),使用效能佳,代表了當(dāng)今cng子站天然氣壓縮機(jī)的發(fā)展方向。