浅析加气站用CNG压缩机设计分析与选购

摘要：空气压缩机的性能好坏直接影响CNG加气站的运行，因此可以说它是全站最为核心的设备。根据CNG加气站生产能力不大、气体压力变化大的特点，而CNG加气站往往采用的是往复式空气压缩机，因为其自身具有气体压力变化大但生产能力不大的特点。CNG空气压缩机对于建立CNG加气站起着关键性的作用，需要对其结构型式、性能参数、结构参数、实际工况进行更加深入的分析与探讨。

关键词：加气站用；CNG压缩机； 设计分析 ；选购Abstract:The performance of air compressor directly affect the CNG filling station operation, so it can be said that it is the total station is the core equipment. According to the CNG station, production capacity, the change of gas pressure is not large, and CNG filling station was often used for reciprocating air compressor, because of its gas pressure changes but production capacity of small features. CNG air compressor for the establishment of CNG filling up a key role, need further analysis on the structure, performance parameters, structure parameters, working and study.

Keywords: Gas station; CNG compressor; design analysis; choose

中图分类号：F407.22文献标识码A 文章编号

1.引言

活塞空气压缩机是最早设计、制造并得到应用的空气压缩机，他的特点非常突出，因此也是应用范围最广，制造工艺最成熟的空气压缩机。即使是现在，活塞空气压缩机至今仍然在大量得到使用。

空气压缩机的性能好坏直接影响CNG加气站的运行，因此可以说它是全站最为核心的设备。根据CNG加气站生产能力不大、气体压力变化大的特点，而CNG加气站往往采用的是往复式空气压缩机，因为其自身具有气体压力变化大但生产能力不大的特点。

往复式空气压缩机属于容积式空气压缩机，是使一定容积的气体顺序地吸入和排出封闭空间提高静压力的空气压缩机。曲轴带动连杆，连杆带动活塞，活塞做上下运动。活塞运动使气缸内的容积发生变化，当活塞向下运动的时候，汽缸容积增大，进气阀打开，排气阀关闭，空气被吸进来，完成进气过程；当活塞向上运动的时候，气缸容积减小，出气阀打开，进气阀关闭，完成压缩过程。通常活塞上有活塞环来密封气缸和活塞之间的间隙，气缸内有油活塞环。

2.往复式空气压缩机特点

活塞空气压缩机的很多特点是由于其设计原理的关系决定的。比如有进气阀、排气阀、活塞、活塞环、连杆、曲轴、轴瓦等众多运动部件多；比如结构复杂，需要多级压缩；比如受力不均衡，没有办法控制往复惯性力；再比如压缩空气不是连续排出、有脉动，而这时由于其是往复运动造成。

活塞空气压缩机另一个特点也非常突出，活塞空气压缩机是最早设计、制造并得到应用的空气压缩机，因此也是应用范围最广，制造工艺最成熟的空气压缩机。即使是现在，活塞空气压缩机至今仍然在大量得到使用。

G加气站概述

CNG加气站的功能是向车辆或气瓶拖车供应空气压缩机天然气。CNG站由天然气引入管道和脱硫、脱水、调压、计量、压缩、贮存、加气等主要生产工艺系统及循环冷却水、油的回收、冷凝液处理、供电、供水等辅助生产工艺系统组成。从中、高压管道输入的天然气经过滤、调压、计量、分离后进空气压缩机加压，加压后的气体经气体干燥器，程序控制阀组进入储气罐。以给汽车加气为例，当充气时，打开充气台充气阀门，给汽车充气、当汽车钢瓶内压力达到20MPa时，关闭充气阀，打开充气台回收阀，使充气管内气体流回分离器。当储气罐内无储存气体时，可以用空气压缩机直接供汽车充气。当储气罐压力降至2MPa时，重新开启空气压缩机给储气罐充气。

由于大多数CNG加气站气源的H2S含量均在国家现行标准、规范规定的范围内，因此不需要在站内脱硫。由于空气压缩机是CNG集气站的主要工艺设备，因此对它进行设计分析与选型对建立CNG加气站有着很深远的含义与影响。

4.加气站用空气压缩机

空气压缩机的性能好坏直接影响CNG加气站的运行，因此可以说它是全站最为核心的设备。根据CNG加气站生产能力不大、气体压力变化大的特点，而CNG加气站往往采用的是往复式空气压缩机，因为其自身具有气体压力变化大但生产能力不大的特点。

目前进口和国产的空气压缩机在建成的CNG加气站中都有得到采用的。在各大城市的CNG加气站中使用较多是美国、意大利等国的产品，但国产空气压缩机在一些CNG加气站也有采用。由于国产空气压缩机在价格上，较进口空气压缩机便宜，因此，如建设单位在设计加气站时没有特殊要求，无需引进国外空气压缩机，国产空气压缩机完全可满足技术要求，。在设计空气压缩机系统的时候，应避免由空气压缩机进出口管道引起的空气压缩机房共振产生。减小管道振动的一项有效措便是施控制管道流速，如空气压缩机前进气总管道天然气流速不大于20m/s，出气总管道天然气流速不大于5m/s。

5.空压机CNG空气压缩机的结构型式

天然气加气站用空气压缩机，构件主要包括电机、曲轴连杆机构、气缸、活塞。空气压缩机的结构型式分为对称平衡型 、L型、v 型、w 型、型 （倒 T型）、立式，及有、无十字头。天然气加气空气压缩机的优缺点与其供气量大小直接有关，而且不同结构型式都有相对的优点和缺点（就动力平衡性 、管线布置、占地面积、维修的易近性而言），而不是绝对的。因此，应由 CNG加气站的业主和空气压缩机供应厂商共同商定空气压缩机的结构型式，而最好不要由单方面进行决定。

G空气压缩机分析与选购

CNG空气压缩机与多数工艺流程用空气压缩机有所区别，不同之处在于CNG空气压缩机不进行间断运行。新一代CNG空气压缩机启动、运行或者停机的控制，自动取决于集气站的高压储气瓶组的实际气压状况，每次运行时间、停机时间，由站用高压储气瓶组的水容积和车辆所需要的加气量综合确定。

根据中国机械工业联合会JB/T10298－2001汽车加气站用天然气空气压缩机标准。该规定规定了汽车加气站用往复活塞天然气空气压缩机的型号、基本参数、要求、试验方法、检验规则、标志、包装及贮存。适用于额定排气压力为25MPa、驱动机功率为不大于250kW的空气压缩机。

一般来说基本参数额定排气压力均为25MPa。

一般来讲对空气压缩机进行选型时，需要注意的是：确定空气压缩机在规定工况下的实际容积流量应不低于公称容积流量的95％。

a）吸气压力： MPa；

b）吸气温度：20℃；

c）吸气相对湿度：0；

d）水冷空气压缩机冷却水进水温度：15℃；

e）风冷空气压缩机冷却空气温度：（为吸气温度20℃时相应所处的环境温度）℃；

f）排气压力：25 MPa。

空气压缩机的清洁度、噪声及油总消耗量指标应不超过规定。

检查空气压缩机的气缸、气缸盖、气缸座、活塞和气缸套等受压零件的气腔应以不低于1.5倍的最大允许工作压力做水压试验；气缸、气缸盖和气缸座等零件的水腔应以0.6 MPa压力做水压试验。保压时间均不少于30 min，不应渗漏。

检查空气压缩机是否在明显而平坦的部位有固定铭牌，铭牌应符合GB/T 13306的规定。铭牌上至少应标出下列内容：

a）产品型号；

b）产品名称；

c）公称容积流量，m3/min；

d）供气量，N m3/h;

e）吸气压力，MPa；

f）额定排气压力，MPa；

g）轴功率或驱动机功率，kW；

h）转速，r/min；

i）外形尺寸（长×宽×高），mm;

j）净重，kg；

k）出厂编号；

l）出厂年、月；

m）制造厂名称及制造厂所在地（出口产品标注“中华人民共和国”字样）。

注：供气量指空气压缩机末级排出的气体，换算到温度为0 ℃，压力为0.1013 MPa（绝压）标准状态时的容积流量。

确定以上符合要求后，要确定CNG空气压缩机规格型号。在选购CNG空气压缩机时不仅要与建加气站时所需的实际及其能力相符合，还需要考虑可能实施的加气站增容的需要，要保证扩容之后空气压缩机台数增多而各个型号相同。

7.结语

综上所述，CNG空气压缩机对于建立CNG加气站起着关键性的作用，需要对其结构型式、性能参数、结构参数、实际工况进行更加深入的分析与探讨。

参考文献：

[1] 郁永章,陈二锋,高秀峰,张早校.天然气汽车加气子站压缩机设计与运行中的若干问题[J]. 压缩机技术. 2004(05).

[2] 潘祖琨.国产高水准CNG压缩机系列问世[J]. 压缩机技术. 2001(05).