液压活塞往复式液压子站方案

1、液压活塞往复式CNG加气子站方 案 加气站建设的基本形式和发展趋势加气站的种类一般分三种：母站、标准站、子站。标准站对地域内管网要求较高，在陕西、四川等地使用较多，但在其余地区受城市管线限制，采用较少。在CNG汽车加气站产业的发展过程中，以一座母站带动若干子站的建站方式近年来在国内很多大、中城市已经成为一个主流方向。它以不受管网制约、不受管网压力和供气能力限制、站址选择灵活、占地少、投资少而成为加气站建设的主要发展方向。CNG子站的气源由高压气体运输车从母站运来，压力一般20MPa，从运输成本考虑，母站和子站的建设距离在150km范围内经济性较好。从子站单站的建设规模来看，由于许多城市加气站建

2、设刚刚起步，受到土地，审批手续等因素的影响，发展缓慢，加气站建成的较少，在城市中分布密度非常低。因此，为了满足大批车辆的加气需要，前期的加气站建设以日供气量15000-30000 Nm3较大规模的加气站为主。后期随着加气站分布密度的加大，中小规模加气站可能会越来越受到投资者的青睐。在前几年，子站加气站建设工艺比较单一，根据加气充装速度的不同分为快充式和慢充式。快充式是在低、中、高压管线上分别配备足够大的储气设施，压缩机通过储气设施间接给汽车充气。这种形式充气速度有明显提高，但也有一个非常大的缺点，那就是对能量消耗较大，也就是说对电的消耗较大。因为这种情况下储气设施必须始终处于与加气车辆同一压力

3、下，既把车辆充装到高压前必须把储气设施同样充装到高压。在最近几年，随着加气站设备和工艺水平的提高，快充形式开始多样起来，且在降低压缩成本，节约能源方面有了较大提高。我公司生产的液压压缩机根据产品自身优势设计的快充式子站工艺有很好的示范作用。这种子站的优点在于：l 压缩机可以频繁启动而不会影响使用寿命l 无需配备天然气回收罐和大容积储气装置，只需要配置一个2m3左右储气设施作为调节使用l 直接通过转运车为汽车充气，节约近50%的运行费用l 无需调压装置和回收罐，储气设施简单，节省了近1/3的建设费用l 工艺流程简单，占地面积小，节省了4/5的建设面积 液压活塞式CNG子站压缩机介绍压缩机基本原理

4、液压式子站压缩机是通过电机驱动液压油泵带动活塞往复运动压缩天然气。压缩机缸体设计独特，采用二级压缩形式，与传统的单级压缩相比，对油泵油压要求低，因此稳定性好，并且更加省电。液压活塞式CNG子站压缩机的特点及优势1) 液压驱动式压缩机的电机功率小，耗电量少：平均排气量1500Nm3/h的压缩机设备，由2台30的电机组成两套压缩系统，每套系统可独立运行，加气车辆少时可以运行一套系统；加气车辆多时，可以同时启动两套系统，降低了子站的运行成本。在保证设备运行平稳的情况下大大缩短液压换向时间，缩短电机空载运行时间，减少无功功耗，提高整体效率。2) 压缩机安全性能可靠：箱体内设有可燃气体检测装置，油位、油

5、温检测装置，水循环检测，天然气低中高压压力检测、压力超压保护、安全阀等安全检测装置，全部自动报警控制。3) 液压驱动式压缩机入口压力范围大:它最大的优点是输入气体的压力可以是一个很大的范围(1.520MPa)，无需稳压、调压，减少设备投入，提高了工作效率。机械式压缩机由于活塞力以及压缩比原因，每款压缩机最佳工况入口压力范围较小。本压缩机不存在板式气阀，并且设置两级四缸完全对称布置，在任何入口压力情况下活塞均平衡受力，负荷平稳，因此适用入口压力范围广。4) 液压式压缩机由于采用液压作为传动介质，因此加载、卸载随时可控，可以根据出口压力随时控制压缩缸是否运行。当储气设施较小，出口压力变化频繁时，压

6、缩机可随时加载、卸载。机械式压缩机为了防止活塞力过大，导致电机启动电流过高，甚至无法启动，启动前必须卸载出口高压气体。为达到压缩机排量要求，机械式压缩机常常通过调节气量的方式来防止压力波动过大，造成“大马拉小车”的能量浪费。因此，液压式压缩机相对于机械式压缩机，压缩单位气体功耗大大降低。5) 压缩机气缸活塞采用无油润滑方式：为了避免采用润滑方式的气缸，本压缩机对气缸、活塞杆等摩擦面均做特殊处理，并且采用自润滑工程塑料作为密封元件。由于采用较大缸径和较小的线速度，因此使无油润滑成为可能。无油润滑密封设计的实现，省去了普通有油润滑压缩机必须配套的润滑油泵、分油器、油气分离等等复杂的设备，结构简单，

7、故障点少。并且没有润滑油的损耗，因此日常运行费用低。气室密封和油室密封均采用特殊结构密封，可以完全避免油液对天然气的污染，减少了油污对压缩机、加气机管路、汽车管路和发动机的损害。6) 压缩缸体采用立式安装，完全避免密封元件由于活塞及活塞自重而引起的偏磨现象，密封件使用寿命是同类水平布置设备的两倍以上，减少了更换密封件带来的设备维修频率，并且节约了维修费用，使场站运行效益最大化。7) 排气量1500Nm3/H的压缩机和排气量2400Nm3/H压缩机，由2台电机组成两套系统每套压缩系统可以单独运行，单独维护，不必停车，降低场站故障停车率。由于程序内部设置了自动调节模式，在自动模式下，单缸运行即可满

8、足排量需求，压缩机只启用一套压缩系统，并且轮流使用两套压缩系统，力求两套压缩系统有接近总体运行时间，以便有接近的维修期。当入口压力较低时，同时启动两套压缩系统，满足出口排量要求。8) 压缩机通过内部管路及控制，整体集成了优先顺序控制系统，外部只提供中压储气设施即可，不必独立设置优先顺序控制系统。当场站储气设施较大时，可将储气设施内气体二次压缩加气，避免更换槽车时间较长而造成的停机或无法加满气的情况，大大增加气瓶有效使用率。普通设备储气设施利用率仅为30%左右，而使用本压缩机，气瓶利用率能达到90%以上。9) 压缩机气缸活塞由液压系统驱动，活塞等运动部件运行线速度0.2m/s,因此设备震动小、噪

9、音低。电机带动高压油泵再作用于压缩缸体，电机负荷平稳，大大延长了压缩缸体与电机的工作寿命。10) 压缩机控制系统采用PLC全自动控制，控制面板可以显示或查询压缩机工作情况，所有安全检测传感器信号均经过PLC判断处理，自动诊断，自动报警。压缩机运行全部实现自动控制，运行仅需要启动按钮即可，无需人工操作。11) 压缩机内部程序，通过温度自动控制运作风扇数量，并且当温度过低时，自动实现对液压系统的加热。既节约了能源又能保证低温情况下的设备运行，保证各种环境下正常使用。12) 使用通用的天然气拖车,无需进行任何改造，减少设备投资。 13) 设备整体撬装，工程简单，仅需接好低中高压管路，放散管路，相应电

10、缆，仪表风管路即可，工期短，工程费用低。液压式压缩机主体设计及配置压缩机主机、液压油箱、电机、油泵、仪表、缓冲装置、散热系统、连接管道等设备所有零部件安装于同一底座上，设备间的连接管线及设备与底座的固定皆为可拆卸连结，设备安装时连接好进出气管路及电缆即可正常工作。因而，该类压缩机无论是运输、安装、操作及维修均极为方便。液压系统通过弹性联轴器将主电机与油泵连接，电机运转时带动油泵运行，使液压油增压。液压油经过换向控制系统控制流向，进入液压油缸一侧推动活塞做功，压缩气体。液压缸另一侧的液压油经过换向控制系统进入液压油冷却器降温，最终经过回油过滤器回到油箱，完成一个液压油回路循环 气体压缩系统天然气

11、压缩系统包括：高压过滤器、气动阀、压缩缸、气体换热器、缓冲罐、管路等。由于各级气缸均设置进出口单向阀，通过液压系统驱动活塞往复运动，对气体进行压缩。每套压缩缸体设置两级四个气缸，且呈对称布置，活塞及活塞杆往复运动时活塞力均衡，运行平稳高效。压缩机安全设计1) 压缩机设有最小入口压力保护，最大出口压力保护，最大出口压力二级保护。2) 压缩机自动启停保护和自动安全控制系统保护。3) 设置末级安全阀，提高压缩机安全可靠性。4) 设燃气泄漏报警探头1 个。压缩机的过滤压缩机入口过滤器精度为10m，保证进入压缩机的天然气纯净无杂质。压缩机卸载、排污回收工艺设计液压式压缩机的设计决定了在任何压力下都可以实

12、现随时启动。因此，本设备不设计卸载系统和排污回收装置，给压缩机的操作带来很多方便，并且减少了压缩机的损耗。润滑系统无油润滑，不需要润滑系统。压缩机选材及设计1) 压缩机主机内高压气缸等高压元件均采用优质锻钢件，消除内应力，并按要求进行力学性能试验、超声波探伤检测合格。确保产品在恶劣环境下长期稳定、可靠的运行。2) 属压力容器的单元设备按GBl501998、GBl511999、JB/T4730-2005等国家标准规范进行设计选材和制造。 3) 天然气主流程的阀门设置全部选用球阀，并附有产品合格证。4) 管道选材：高压管道采用不锈钢管，其技术性能符合GB/T14976-94规定的高压管道。5) 管

13、件选材：压缩机橇管道弯头、三通、变径等管件全部采用进口部件，全部为卡套式连接，所有管件技术性能符合GBT3765-2008的规定。6) 设备、管道连接：管道连接全部采用卡套连接。安全阀放空与维修放空工艺压缩系统的各级放空管道汇集于压缩机出口放空总管引出橇体，放空管道上在安全阀前设置了手动放散旁通阀，方便维修操作。冷却与加热系统压缩机为水循环风冷却系统，风冷散热器采用翅片式高效铜管，使各级压缩气体及液压油经过冷却器后可得到充分冷却。冷却介质在冬季外界温度低于零度的地区，根据温度不同选用合适温度的防冻液。冷却介质对液压油和压缩天然气进行冷却。通过压缩机自带的风冷散热器对冷却介质进行冷却。压缩机通过

14、判断系统内部温度，自动控制三个散热风扇启停，在保证设备温度处于正常范围的条件下，最大限度的达到节能降耗的效果。压缩机液压油设置自动加热系统。当环境温度偏低时，液压系统自动加热，油温达到设定值后，压缩机正常启动。室外机型隔声罩子站压缩机的整体防水隔音主要是通过隔音箱体实现的。工艺结构：箱体主框架采用方钢管焊接而成；内层采用多层隔音、吸音材料按照特定顺序及工艺安装，分别起到吸收高频噪音，阻断低频噪音传播，防止面板振动等作用，有效阻止了设备运行时噪音向环境传播。箱体各面板与框架结合处、箱体门边门缝处均采用了密封处理方式，防止噪音从缝隙处外漏，并起到防水的作用。箱体专门设计了通风消音器，起到了既能通风

15、而又有效降低噪音的作用。电机技术参数所有防爆电机采用防爆等级为dIIBT4及以上的隔爆型电机，启动形式为软启动，主电机在额定电压±10%内能正常工作；主电机电源配单独接线盒。电气系统1) 电气配置a) 橇体上所有电缆（压缩机主电机电缆除外）通过防爆接线箱转接后在撬上穿镀锌钢管规则布线，布线走向远离有可能受机械损伤、高温受热、震动、腐蚀的区域，钢管连接的螺纹部分涂以铅油或磷化膏防腐；有可能凝结水的地方，管线上装设排除凝结水的密封接头。b) 各电缆与电气设备的连接处采取严密的防爆隔离密封措施，采用防爆挠性软管保护连接；各仪表外壳作安全接地。c) 各电缆采用整线，中间无接头。d) 压缩机配

16、套的PLC 电控柜电源进线端具有隔离功能（便于检修断电时具有明显断点）。PLC 电控柜具有接受外来控制接点的功能，如可燃气体检测报警器信号、站控ESD 信号，在事故报警时能切断压缩机组供电电源。e) 压缩机组的冷却器风机电机电控装置由PLC 电控柜成套于其柜内。2) PLC功能控制系统设计a) PLC 程序逻辑控制:上电自检设备运行条件手/自动操作判断控制面板状态打开进出气电控阀冷却循环及风机自动启动油泵启动自动判断动态数据进出气压力正常范围压缩机启动。b) 进气单/双缸工作选择：PLC 程序逻辑控制:程序控制首先自动检测管束车压力和储气瓶压力并自动调整A/B系统的工作模式，同时选择压缩机进行

17、单缸运行或双缸运行，做到自动顺序切换。c) PLC 程序逻辑控制:程序控制阀组首先选择向高压管路供气；当高压管路压力达到25.0MPa时，自动切换到中压管路供气；当高压、中压管路压力达到25.0MPa 时，系统自动停机。d) 拖车作为低压组供气。e) PLC 程序逻辑巡检：进气压力、排气压力异常，PLC 柜触摸屏显示、报警停机。f) PLC 程序逻辑控制：进气压力、排气压力、油温、环境温度、燃气泄漏超报警及故障设定值时，PLC 柜显示报警及故障内容、报警或保护性停机。g) PLC 控制系统必须留有外部紧急停机信号接口，信号源为站控ESD开关信号。h) 预留通信扩展接口：RS422/RS485接

18、口，支持标准MODBUS 协议。3) PLC 系统组成a) 系统构成采用PLC 自动编程控制，它由标准PLC 电气控制系统、软启动器、触摸屏、A/D转换器、压力变送器、温度及液位传感器、位置变送器、可燃气体探头传感器、电磁阀等组成；可实现自动操作界面，PLC 电器控制柜远程监控。机组控制PLC系统包括撬座上防爆从站控制箱和控制室内主站控制柜两部分。压缩机控制柜能完成压缩机油泵电机自动启停机、进气、排气程控阀组，冷却器风机、压缩缸加载等的控制，并完成其联锁控制。撬座上防爆控制箱与控制室PLC控制柜进行数据交换，可以自动完成启动、报警信息、紧急停机等所有日常控制功能。并能显示汽缸活塞位置、进气及排

19、气压力。PLC控制柜(采用欧姆龙PLC可编程序控制器，配置5 英寸真彩色液晶触摸显示的人机界面，油泵电机采用软启动器启动)设置压缩机自动保护。在控制柜上设有人机对话液晶显示触摸屏，实现各种参数的在线修改、机组的控制、监测报警、停机之功能，实现机组的自动运行和保护。有压缩机运行故障记录功能，记录缸工作时间循环周期达9999小时。设置ESD紧急停车功能。b) 技术要求符合国家标准和国家电气规范的电源开关、隔离变压器、接线端子板。触摸屏可编程序控制器（PLC）能够检测和控制整个运行过程、紧急故障和设备启动、自动动态检测、自动停止到压缩机工作状态，并能够显示故障原因及处理措施，同时显示报警状态。自动监

20、测系统在监测到以下状态时，系统将自动显示并关机并报警。c) 压缩机信号监测及控制功能检测项目仪表安装位置显示控制报警停机进气压力-低控制柜排气压力-高控制柜排气压力-超高控制柜液压油温度高控制柜/防爆控制箱液压油温度低控制柜/防爆控制箱液压油位低控制柜/防爆控制箱进气气动阀门控制柜/防爆控制箱程序控制阀门控制柜/防爆控制箱水循环压力低控制盘可燃气体浓度高控制盘各电机运行状态控制柜（4）PLC控制仪表技术条件序号名 称基本技术参数用途及功能描述标准及防爆标志1压力变送器低压压力监测ExdBT42压力变送器中压压力监测ExdBT43压力变送器高压压力监测ExdBT44压力变送器超压保护监测ExdB

21、T45温度变送器液压油温度检测ExdBT46液位变送器液压油油位检测ExdBT47气动阀控制控制及开关位置检测ExmbIIT58流量变送器冷却水流动检测ExdBT49位置变送器液压缸活塞位置检测ExdBT4仪表风系统仪表风采用压缩空气，设置1.5KW空气压缩机一台，仪表风管道系统设计压力为0.8MPa。储气瓶组技术参数设计压力27.5 Mpa，工作压力25 Mpa。单瓶容积80L，总容积2.24m3 ,外形尺寸2200x1800x1550。设置手动放散阀、安全阀、放散口、压力表，全部管件采用不锈钢，预留20卡套接口，整体撬装。压缩机场站工艺流程压缩机共有4个天然气管路接口，其中三个接口分别为压

22、缩机低压管路（进气接口），压缩机中压出气接口，压缩机高压出气接口，接口形式均为20卡套接头。另外预留28卡套接头，接总放散管路。卸气柱来气管路在压缩机外用三通连接分成两路，一路直接进入售气机低压管线，一路接压缩机低压管路（进气接口）；压缩机中压出气接口接入站内储气瓶组，然后接入售气机中压管线；压缩机高压出气接口直接接入售气机高压管线。加气时，拖车气瓶组内的天然气先经过低压管线直接进入售气机进行加气，压力低于充气压力时，中压储气瓶组内高压气体通过中压管线进入售气机进行加气，如果压力仍然低于汽车的额定充装压力，压缩机自动启动，通过高压管线进行加气，直到达到汽车的充装压力。加气结束后，压缩机自动检测

23、中压系统即储气瓶组的压力，如果储气瓶组的压力低于压缩机出口设定压力，压缩机自动给储气瓶组充气到指定压力后停机，始终保持储气瓶组的压力保持在高压状态。在连续加气状态下，压缩机优先向高压管线充气，只有当高压管线压力高于设定值时，压缩机出口才与中压管线联通。所有这些都通过压缩机本身的优先顺序控制系统实现自动转换。压缩机设有最小入口压力保护，最大出口压力保护，压缩机自动启停保护和自动安全控制系统保护,压缩机天然气系统设计压力为27.50MPa。 加气站设计方案和基本条件加气站设备配置 加气站主要由压缩机、储气设施（储气瓶组或储气井）、加气机、卸气柱、各种控制阀门、电气控制系统及管路组成。设计规模 日供

24、气量：10000-40000Nm3/d 可选压缩机型号（平均流量）：750 Nm3/h；1200Nm3/h；1500Nm3/h；2400 Nm3/h 充气方式：快充 CNG子站内配套较大流量的压缩机和卸气、储存、加气装置，运用顺序控制盘控制，实现顺序加气。子站拖车充当“低压瓶组”，占用储气瓶组充当“中压瓶组”，压缩机管线充当“高压瓶组”。工艺优势汽车加气能量消耗低在国外市场，普遍使用方式是储气瓶组储气。子站转运车作为低压瓶组，储气瓶组作为中高压瓶组，压缩机出口管线作为高压瓶组，通过顺序控制盘实现汽车加气。汽车加气时，子站转运车直接流向汽车钢瓶，如果压力不能达到20MPa，由储气瓶组充装，如果仍

25、然不能达到20MPa，压缩机自动启动为汽车充装。储气瓶组只是作为辅助设备，并不起主要储气作用。充装过程中天然气直接流向汽车钢瓶，节省了充入储气井，然后再由储气井充入汽车钢瓶的能量损失。建设及运行成本低使用地下储气井储气，可以节省转运车的周转时间，但根本上讲，转运车在加气站内的停留时间仍然需要在2/3以上，地下储气井建设费用相当于1台转运车的价格。而使用储气瓶组方式，加气站内只要保证有1台常用转运车，另1台转运车调节时间用，在站内停留时间为常用转运车的运输时间（具体考虑运输路程），因此，当建设多座加气站时，只需要设置调节时间用转运车1-2台，其余，每个加气站只需要1台转运车，相当于节省了2/3台

26、转运车费用，并且通过转运车调节气站运行时间，机动灵活。适合方案的液压驱动式压缩机 由于没有大容量储气井作为储气设备加气，使压缩机必须频繁启动，而液压驱动式压缩机刚好解决了这个问题。因为液压式压缩机结构简单，磨损件少，不需要卸压启动，频繁启动不会造成设备故障，而且用顺序控制盘控制压缩机给汽车加气，速度快，全部过程自动化实现，不需要手动控制。（国外加气站多采用此方式，因此，液压驱动式压缩机成为国外一种主要研究发展方向，技术成熟，性能可靠，使用寿命长。）压缩机基本配置（WT750-A2为例）4.1 两套液压驱动系统4.2 两台防爆电机（每台功率30KW）4.3 油/冷却液热交换器两台4.4 天然气/

27、冷却液热交换器（一、二级热交换器各两台）4.5 压缩机撬装箱体 具备防雨、隔音降噪功能。l 燃气泄漏检测报警装置：1套l 安全通风孔：1个l 防爆灯：1只4.6 电气控制系统：子站控制系统采用PLC自动编程控制，电气控制面板上有一个液晶显示窗，可显示或查询设置值、故障报警运行状态。另外，通过给PLC控制器输入数字和模拟信号并编程，还可显示设备的其它运行状态。l 安装在远处的电气控制柜，可以在压缩机运行时，安全地检查、监测运行状态；l 包括开关、电机启动器、保险、接线端子板；l 可编程控制器（PLC）监测和控制整个运行过程、紧急故障和设备启动停止；l 自动监测系统在监测到以下状态时将自动显示报警

28、信号并关机，并具有故障自诊断和排除功能，当故障排除后，压缩机需要手动恢复工作的几种情况：排气温度过高电机启动失败可燃气体检测器检测到泄漏气体浓度超标紧急切断按钮被按下4.7 制冷系统压缩机撬体配置外置的高效闭式冷却系统， 冷却介质是防冻剂，冷却介质流经压缩机自带的热交换器，将气体压缩过程中产生的热量带到散热器，再通过强制冷却为散热器散热。这种高效、经济的冷却方式提高了压缩机潜在的排量，减少了燃气汽车充气的时间。冷却介质的流量由一个流量转换器来控制。储气设施6.1 储气瓶组：设计压力：27.5MPa最大工作压力：25 MPa安装形式：撬装容积：2.24m3（80L/只钢瓶×28只）6.

29、2 储气井：设计压力：27.5MPa最大工作压力：25 MPa容积：1-3m3加气机主要技术要求7.1 型式：三线双枪；7.2 加气机配备监控系统：能够监测充气过程的温度、压力和流量，并控制充气速度；7.3 加气机配备安全联锁系统，当加气软管过压、过流时能够自动切断气源；7.4 加气机配备拉断保护功能，当加气软管被拉断时，能够自动切断气源；7.5 IC卡加气机必须具备IC卡自动结算功能；卸气柱的主要技术要求8.1 型式：单枪；8.2 配备加气截断阀；8.3 必须配备数据传输接口，可与计算机管理系统连接； 供货清单序号项 目数 量1带撬装箱体的压缩机主机1套2散热器主机包含3PLC控制柜主机包含

30、4随机备品备件1套5随机出厂图样文件1套第六章 备件清单保证货物正常连续运行期间所需的备品及备件清单如下表所示：序号货物名称供货来源数量1密封圈进口1套 液压活塞式子站压缩机质量和质量保证书1、制造质量保证1) 严格控制每一步制造安装工序。2) 所有外协和外购设备、材料，供应方必须提供完整的质量出厂合格证明，并经过技术人员严格验收，保证质量。3) 高压阀组和电气控制部件，均使用国内外知名品牌。标准组件，互换性强，性能可靠。4) 出厂以前，按照相关标准严格检验，填写试验报告单，使出厂合格率达到100%，保证现场调试一次成功。2、售后服务保证1) 设备出厂，安装调试完毕，免费提供全套、完整的项目技

31、术资料2) 协助客户完成工程验收，提供完整的竣工资料和图纸3) 协助客户建立加气站运营管理体系，免费对加气站工作人员进行日常维护、故障排除等方面专业培训，使工作人员达到上岗条件4) 专业售后服务人员，随时接受并处理顾客维修要求和技术咨询，力争在最短时间内掌握用户反馈信息，24小时现场服务5) 所有设计保证合理、先进、可靠、适用6) 产品保修期一年，终身服务a) 从设备运行之日起一年内，如因本公司产品质量出现问题，本公司免费更换或维修；b) 从设备运行之日起一年内，因意外或工作人员操作失误导致的产品损坏，由用户承担零部件费用，本公司负责免费维修，更换 ；c) 设备运行期间，本公司提供终身技术支持。3、售后服务内部保障制度秉承“一流产品，一流服务”的企业宗旨，为保证客户得到及时、周到的售后服务，维护本公司良好信誉，