用與測(cè)試文章編號(hào):1006-2971(2013)040072-04天然氣增壓機(jī)在CNG系統(tǒng)中的應(yīng)用胥晉(自貢東方通用壓縮機(jī)有限公司,四川自貢643000摘要:介紹了CNG壓縮機(jī)依據(jù)供氣條件的不同,要在其前再串聯(lián)一臺(tái)天然氣增壓機(jī),閘述了串聯(lián)方案及根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用幾種方法進(jìn)行匹配。關(guān)鍵詞:CNG壓縮機(jī);增壓機(jī);串聯(lián);匹配中圖分類號(hào):TH457文獻(xiàn)標(biāo)志碼:BApplication of Natural Gas Booster on CNG SystemXU Jir(Zigong Dongfang Tongyong Gas Compressor Co, Ltd. Zigong 643000, China)Abstract: According to the different conditions of gas supplied for compressor, a natural gas booster can be installed in series infront of the compressor. This paper has specified the series program and several methods for match according to actual situationKey words: CNG compressor; booster; series matching1CNG壓縮機(jī)前串聯(lián)增壓機(jī)的客觀要求另有一些加氣站的供氣壓力在0.1MPa以下隨著天然氣汽車的推廣應(yīng)用,我國(guó)的CNG加(如孟加拉和巴基斯坦的供氣壓力多為氣站用設(shè)備的生產(chǎn)廠家也在不斷增多,尤其是0.056-01MPa)。這就使得國(guó)內(nèi)普遍生產(chǎn)的4級(jí)壓CNG壓縮機(jī)的生產(chǎn)廠家由原來(lái)的兩三家迅速發(fā)展縮的機(jī)器,大多因壓比過(guò)大,導(dǎo)致排氣溫度上升,到了十幾家。雖然生產(chǎn)廠家增加了,但幾乎所有可靠性能下降,且普遍排氣量偏小不能很好的滿廠家都按標(biāo)準(zhǔn)站:3、4級(jí)壓縮(母站三級(jí)壓縮,足客戶的要求,雖然有些廠家針對(duì)情況專門設(shè)計(jì)子站兩級(jí)壓縮)模式來(lái)進(jìn)行。生產(chǎn)了5級(jí)壓縮的機(jī)器,但其成本和可靠性均不由于每個(gè)CNG加氣站的供氣條件各不相同,盡人意。且同一個(gè)加氣站每季、每月、甚至每天的供氣壓為了應(yīng)對(duì)上述的不同情況,廠家不得不生產(chǎn)力(即CNG系統(tǒng)的進(jìn)氣壓力)均會(huì)出現(xiàn)大幅度的適應(yīng)各種進(jìn)氣壓力以及各種排氣量的壓縮機(jī),有變化,如:白天壓力低,晚上壓力高,一些供氣的廠家甚至采取了一站一套設(shè)計(jì)的方法。這就使管線與民用氣管線合用的站甚至?xí)霈F(xiàn)早、中、得CNG壓縮機(jī)主要零部件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度晚3餐做飯時(shí)間供氣壓力極低的現(xiàn)象。而一些加很低,從而使其生產(chǎn)加工的難度增大,成本增高。氣站在設(shè)計(jì)時(shí)只考慮了供氣管線的靜態(tài)壓力,當(dāng)即使如此,我們?nèi)匀徊荒苓m應(yīng)各加氣站供氣壓力壓縮機(jī)開始工作后,其進(jìn)氣壓力下降幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏的變化。由于CNG壓縮機(jī)長(zhǎng)期偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)離設(shè)計(jì)工況。有的站建成時(shí)供氣壓力正常,但隨行,使得其工作效率及使用壽命降低,運(yùn)行成本增著同管網(wǎng)用氣客戶的增多,其供氣壓力逐年下降,加。以某CNG加氣站為例:該站設(shè)計(jì)進(jìn)氣壓力為無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求,有的CNG站幾乎從運(yùn)行開始06MPa,配排氣量為600Nmh及1020Nm的的那天起,就沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。壓縮機(jī)各一臺(tái)在試運(yùn)行期間每天銷售6000Nm3天然氣。這中國(guó)煤化工需開600Nm沿h收稿日期:201307-05的壓縮機(jī)CN/的壓縮機(jī)72|a技州2013年04期(總第240期)■應(yīng)用與測(cè)6h左右即可滿足售氣需求。然而,該站試運(yùn)后,可將天然氣增壓機(jī)直接串聯(lián)在CNG壓縮機(jī)前面其進(jìn)氣壓力只能達(dá)到025MPa左右,這就使該壓將天然氣壓力提高到設(shè)計(jì)進(jìn)氣壓力,并經(jīng)冷卻后縮機(jī)的排氣量只能達(dá)到其設(shè)計(jì)要求的一半,從而使送至CNG壓縮機(jī),如圖2。該站的CNG壓縮機(jī)及相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行成本大幅度采用本方案的優(yōu)點(diǎn)是:上升,使其壽命幾乎縮短一倍,經(jīng)初步測(cè)算,該站(1)由于天然氣增壓機(jī)的電機(jī)功率較小,用本的毛利約40%被上述因素消耗掉了。(據(jù)筆者所知,方案運(yùn)行的能耗將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于用CNG壓縮機(jī)直接壓上述情況在建成的CNG加氣站中較為普遍,筆者縮G進(jìn)氣壓力偏離設(shè)計(jì)值越遠(yuǎn),節(jié)能效果越顯著);所在城市的10個(gè)站中,大多設(shè)計(jì)進(jìn)氣壓力為04(2)減少CNG系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間06MPa,而實(shí)際進(jìn)氣壓力在03MPa以下)。并確保其在最佳工況下運(yùn)行,以提高該系統(tǒng)的可綜上所述,筆者將上述問題歸納為以下3類:靠性,延長(zhǎng)其使用壽命;(1)進(jìn)氣壓力波動(dòng)幅度大,使壓縮機(jī)工況變(3)減少了相關(guān)人員的實(shí)質(zhì)工作時(shí)間?；?(2)實(shí)際進(jìn)氣壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壓力;對(duì)于一些進(jìn)氣壓力低,排氣量要求較大,交(3)進(jìn)氣壓力過(guò)低,4級(jí)壓縮難以達(dá)到要求,而生貨周期較短的場(chǎng)合,用天然氣增壓機(jī)與CNG壓縮產(chǎn)5級(jí)壓縮的機(jī)器有困難或不合算。機(jī)串聯(lián)應(yīng)不失為一種即經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,又安全可靠的針對(duì)上述問題,筆者認(rèn)為最簡(jiǎn)單易行,經(jīng)濟(jì)好辦法。性及可靠性均較好的方式是在上述CNG壓縮機(jī)前由于可用改變天然氣增壓機(jī)的壓比及排氣量再串聯(lián)一臺(tái)天然氣增壓機(jī)。來(lái)達(dá)到改變整個(gè)CNG系統(tǒng)的排氣量。故這種方法的適應(yīng)性極為廣泛,甚至可以在進(jìn)氣壓力為負(fù)壓2天然氣增壓機(jī)的串聯(lián)方案時(shí)正常工作。例如一位用戶要求提供一套進(jìn)氣壓對(duì)于進(jìn)氣壓力波動(dòng)幅度大的場(chǎng)合,建議在壓力為0.056MPa,排氣量不小于600Nmh的CNG縮機(jī)進(jìn)口管道上安裝一截止閥,天然氣增壓機(jī)的壓縮機(jī),交貨期為2個(gè)月,筆者認(rèn)為按上述條件,進(jìn)氣口接在截止閥前,排氣口接在截止閥后。如如果沒有正好對(duì)應(yīng)該工況的成熟機(jī)型,要在這么圖1所示。短的周期內(nèi)新開發(fā)一臺(tái)適應(yīng)該工況的CNG壓縮機(jī),難度較大,并且也不經(jīng)濟(jì),其可靠性也難以歌心從上太CNG壓縮機(jī)保證。而用一臺(tái)排氣量大于600Nm沿h,進(jìn)氣壓力為0056MPa,排氣壓力為05MPa的單級(jí)增壓機(jī)與一臺(tái)進(jìn)氣壓力為05MPa,排氣壓力為25MPa,排氣量為610Nm/h的CNG壓縮機(jī)串聯(lián)。由于該CNG壓編機(jī)系成熟機(jī)型,已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的考驗(yàn)。當(dāng)進(jìn)氣壓力達(dá)到或接近設(shè)計(jì)壓力時(shí),打開截而一臺(tái)壓比為3.85的單級(jí)增壓機(jī)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,技止閥讓天然氣直接進(jìn)入CNG壓縮機(jī);當(dāng)供氣壓力術(shù)成熟,制造容易,造價(jià)低廉,將其與全壓縮系低于最低進(jìn)氣壓力設(shè)定時(shí),開啟天然氣增壓機(jī)統(tǒng)放在一個(gè)撬上,這樣,對(duì)用戶來(lái)說(shuō)即滿足了其關(guān)閉截止閥,讓天然氣經(jīng)增壓機(jī)將壓力增至設(shè)定技術(shù)要求及交貨周期,又節(jié)省了投資(該方案的的進(jìn)氣壓力,并經(jīng)冷卻后進(jìn)入CNG壓縮機(jī)。若將售價(jià)低于一臺(tái)同條件的5級(jí)壓縮的機(jī)器),圖3為截止閥選為氣動(dòng)或電動(dòng)閥門,本系統(tǒng)可通過(guò)控制該機(jī)的布置圖。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。我們還可以利用增壓機(jī)來(lái)提高現(xiàn)有壓縮機(jī)的本方案可保證CNG壓縮機(jī)始終保持最佳工作排氣量(超過(guò)設(shè)計(jì)值)這是因?yàn)楫?dāng)壓縮機(jī)在每次運(yùn)狀態(tài),確保其排氣量不變,縮短壓縮機(jī)工作時(shí)間。轉(zhuǎn)中大部分時(shí)間排氣壓力遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壓力,故其配對(duì)于實(shí)際壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壓力的CNG站,套電動(dòng)機(jī)功率有較大富余。這時(shí)用增壓機(jī)將天燃?xì)膺M(jìn)氣管道)壓力提高到壓縮機(jī)講口壓力標(biāo)定值之上,可較大幅然氣增壓機(jī)大客積沖器cNG壓機(jī)度的提高壓中國(guó)煤化工機(jī)功率的許用因2值以內(nèi))。CNMH(化的信號(hào)去控■2013年04期(總第240期Annam 7 3用與測(cè)試ation and TestCNG壓縮機(jī)天然氣壓縮機(jī)16媯L551-250天然氣壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)容積總量55m/min軸功率45kW(電機(jī)160kW吸氣壓力0.1MPa“排氣壓力25MPa電機(jī)轉(zhuǎn)速740rmin6200kg外型尺寸4000mm×1900mm×1900mr圖3制壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力,以獲得最佳工作工況。機(jī),若CNG壓縮機(jī)停開一臺(tái)或多臺(tái),增壓機(jī)與CNG壓縮機(jī)的串聯(lián)使用則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的不匹配情3天然氣增壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式?jīng)r。增壓機(jī)的排氣量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CNG壓縮機(jī)的吸對(duì)于增壓機(jī)的機(jī)型選擇,筆者認(rèn)為仍以活塞氣量,若不采取措施,將會(huì)導(dǎo)致增壓機(jī)的排氣壓機(jī)為首選,雖然大排量高壓空壓機(jī)中現(xiàn)已多釆用螺力提高,也意味著CNG壓縮機(jī)的吸氣壓力升高。桿機(jī)增壓機(jī)與高壓活塞機(jī)相串聯(lián),而在CNG系統(tǒng)輕則造成兩機(jī)過(guò)載停車,重則會(huì)造成壓縮機(jī)等設(shè)中,其增壓機(jī)的容積流量較小(多在26m/mind左備的損壞。要解決這個(gè)問題,可根據(jù)實(shí)際情況用右),我們知道,小排量并非螺桿機(jī)的強(qiáng)項(xiàng),螺桿以下方法進(jìn)行匹配。機(jī)后置的油分離系統(tǒng)也增加了管理維護(hù)的難度。41回流另外,螺桿機(jī)的價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活塞機(jī),當(dāng)然,即將多余的氣體從增壓機(jī)排氣口經(jīng)冷卻后回我們也不排除有條件的廠家采用螺桿機(jī)增壓機(jī)的況到進(jìn)口,這種方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠,投資可能性。極少,只需一個(gè)壓力溢流閥門即可控制實(shí)現(xiàn)。但其缺點(diǎn)是能源浪費(fèi)較大,因?yàn)榛亓鞯臍怏w都是經(jīng)4天然氣增壓機(jī)與CNG壓縮機(jī)的匹配過(guò)壓縮的,又讓其回到原來(lái)的進(jìn)氣狀態(tài),其壓縮功就白白浪費(fèi)了,所以這種方式僅適用于短時(shí)期增壓機(jī)在CNG系統(tǒng)中的應(yīng)用,即與CNG壓縮或少量回流的情況。機(jī)的串聯(lián)匹配使用有幾種方式,如1+1形,即42變頻臺(tái)增壓機(jī)串聯(lián)一臺(tái)CNG壓縮機(jī)使用。這種串聯(lián)方即通過(guò)電機(jī)變頻方式改變?cè)鰤簷C(jī)的轉(zhuǎn)數(shù),從式只要增壓機(jī)和CNG壓縮機(jī)的排氣量一致,它們而改變?cè)鰤簷C(jī)的排量。根據(jù)變頻電機(jī)的調(diào)節(jié)范圍,之間的串聯(lián)就沒有匹配問題(除非增壓機(jī)進(jìn)氣壓可使增壓機(jī)的排氣量在30%-10%之間任意變動(dòng)力有變化)。即使2臺(tái)機(jī)組的排量略有差異,也僅并可實(shí)現(xiàn)模糊控制,缺點(diǎn)是投資要大一些,調(diào)校困會(huì)使CNG壓縮機(jī)的吸氣壓力有輕微波動(dòng),這對(duì)往難一些,但其話應(yīng)草甲廣白動(dòng)化挖制容易實(shí)現(xiàn)。復(fù)壓縮機(jī)來(lái)講是可以自適應(yīng)的。4.3停止音中國(guó)煤化工但對(duì)于一臺(tái)增壓機(jī)配2臺(tái)以上的CNG壓縮對(duì)于多CNMH用壓開某缸或74|c才2013年04期(總第240期)■應(yīng)用與測(cè)某側(cè)進(jìn)氣閥或直接拆除進(jìn)氣閥的方法來(lái)調(diào)整排氣此時(shí)管內(nèi)壓力會(huì)降至02MPa左右;而當(dāng)結(jié)算期一量,如一臺(tái)雙缸雙作用的單級(jí)增壓機(jī),可用這種過(guò),則又會(huì)全開閥門,此時(shí)管內(nèi)壓力則會(huì)上升并方式分別按25%,50%,75%和100%的排氣量來(lái)保持在12MPa由于上游開閥時(shí)并不通知該站,進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種方式也較簡(jiǎn)單,投資低,但只能而此時(shí)額定吸氣壓力02MPa的增壓機(jī)還正在工分級(jí)調(diào)整。比較適合長(zhǎng)期需減少排氣量的情況。作,雖有吸氣壓力報(bào)警停機(jī)裝置,可裝置發(fā)生停也可和方法一一同使用,使其氣量調(diào)整范圍更寬。機(jī)反應(yīng)也多少有個(gè)過(guò)程。雖然時(shí)間短暫,也有但在使用這種方法時(shí)要注意增壓機(jī)活塞力的平衡兩個(gè)行程,此間增壓機(jī)一級(jí)缸內(nèi)壓縮過(guò)程中活塞增減給增壓機(jī)帶來(lái)的影響。力陡升,短短不到028的時(shí)間,增壓機(jī)一級(jí)活塞進(jìn)氣壓力變化對(duì)增壓機(jī)的影響,我們都若忽就已經(jīng)損壞。好在廠家其他運(yùn)動(dòng)部件強(qiáng)度均富余略掉壓縮因子的影響,在一定范圍內(nèi)壓縮機(jī)的進(jìn)度較大,才未造成巨大損失。氣壓力與排氣量基本成正比關(guān)系,即:針對(duì)上述情況,筆者認(rèn)為對(duì)于進(jìn)氣管道壓力實(shí)際排量=額定排量x實(shí)際進(jìn)氣壓力額定進(jìn)氣壓力波動(dòng)較大的場(chǎng)合,無(wú)論是有無(wú)增壓機(jī),均應(yīng)在壓從上式我們可以看出當(dāng)實(shí)際進(jìn)氣壓力小于額縮機(jī)進(jìn)口管路上加裝自動(dòng)限壓裝置,以免類似事定進(jìn)氣壓力時(shí),實(shí)際排量小于額定排量,增壓機(jī)故再次發(fā)生。和CNG壓縮機(jī)的排量均小于額定排量,兩機(jī)的負(fù)載也小于額定負(fù)載。反之,當(dāng)實(shí)際吸氣壓力大于5結(jié)論額定吸氣壓力時(shí),增壓機(jī)的排氣量也會(huì)上升。雖綜上所述,筆者認(rèn)為采用天然氣增壓機(jī)與然對(duì)于增壓機(jī)排氣量的調(diào)節(jié)可用上節(jié)所述方式調(diào)CNG壓縮機(jī)串聯(lián),可以加大CNG系統(tǒng)的適宜范整,但對(duì)于因進(jìn)氣壓力大幅上升對(duì)增壓機(jī)活塞力圍,調(diào)整其排氣量,降低CNG壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)和制的影響,是一個(gè)必須予以重點(diǎn)關(guān)注的問題。造難度,從而降低其制造成本。用此技術(shù)對(duì)現(xiàn)已在業(yè)內(nèi)由于進(jìn)氣壓力大幅上升造成的增壓機(jī)建成,但進(jìn)氣壓力波動(dòng)幅度大,壓力低于設(shè)計(jì)進(jìn)或CNG壓縮機(jī)損壞,甚至爆炸的事故已發(fā)生多氣壓力較多的CNG站進(jìn)行改造,可以提高其經(jīng)濟(jì)例。如湖南某CNG加氣站采用一臺(tái)吸氣壓力效益,增加設(shè)備的可靠性及使用壽命,同時(shí)還可02MPa,排氣壓力為1MPa的2機(jī)壓縮增壓機(jī),以提高CNG壓縮機(jī)的通用性和標(biāo)準(zhǔn)化程度。愿該為2臺(tái)12MPa進(jìn)氣壓力的CNG壓縮機(jī)增壓。增技術(shù)的推廣應(yīng)用能為我國(guó)的CNG事業(yè)增添光彩。壓機(jī)投入運(yùn)行后,竟在2個(gè)月內(nèi)3次將增壓機(jī)級(jí)活塞壓裂。生產(chǎn)廠家反復(fù)計(jì)算并不斷更換材料,作簡(jiǎn)介:胥晉(1951-),男,本科,高級(jí)工程師。畢業(yè)于西安交通大仍然無(wú)濟(jì)于事,不得已廠家只好派人蹲守在該站學(xué)現(xiàn)任自貢東方通用壓縮機(jī)有限公司總經(jīng)理兼總工程師主要研維修。這才發(fā)現(xiàn)該站的進(jìn)站氣體壓力因上游供氣究方向?yàn)樘烊粴鈮嚎s機(jī)及工業(yè)氣體壓縮機(jī)等:主要研究成果:雙向潤(rùn)滑CNG壓縮機(jī)專利;可轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)站壓縮機(jī)的專利證書;帶滑道部門對(duì)其限量供應(yīng),當(dāng)量已供夠,則會(huì)關(guān)閉閥門,的Nc壓縮機(jī)機(jī)身專利。(上接第39頁(yè))[3]周云龍,超基于EMD能量的高心泵汽飲故障診斷解,得到了一系列突出信號(hào)局部特征的基本模態(tài)研究方法化工自動(dòng)化及儀表201037(5):41-46函數(shù),并計(jì)算各IMF分量熵值。對(duì)往復(fù)壓縮機(jī)氣向4 HUANGNE, etal. The Empirical Mode Dec閥振動(dòng)信號(hào)的分析驗(yàn)證了EMD和信息熵相結(jié)合在提取信號(hào)特征過(guò)程中的有效性和準(zhǔn)確性,為確診time Series Analysis [].Proc. RSoc Lond. A, 1998, 454903-995往復(fù)壓縮機(jī)氣閥故障提供了依據(jù)。參考文獻(xiàn):作者簡(jiǎn)介:王金東(1964-),男,山東諸城市人,教授博士研究方[周敏,王慶蜂,劉文彬,等往復(fù)壓編機(jī)故障診斷模型技向:機(jī)械設(shè)備故障診斷石油機(jī)械系統(tǒng)工程。主持和參加國(guó)家自然基術(shù)研究及應(yīng)用J壓縮機(jī)技術(shù),2012,(4):13-15金、國(guó)家支撐計(jì)2]康晨輝,崔玲麗,胥永剛,等EMD熵值譜在軸承故摩信文70余篇,出版中國(guó)煤化工目15項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論CNMHG項(xiàng),獲省部級(jí)以上號(hào)提取中的應(yīng)用動(dòng)與沖擊,2010,29(S):204-206.科研教學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)7?！?013年04期(總第240期)Gi x 75