液压活塞式压缩机与液压平推式压缩机性能分析

2016-07-29 07:46王普超杜昱龙安钢集团冷轧有限责任公司河南安阳455000

安阳工学院学报 2016年4期

王普超，李　恒，杜昱龙，马　宁（安钢集团冷轧有限责任公司河南安阳455000）

王普超，李恒，杜昱龙，马宁
（安钢集团冷轧有限责任公司河南安阳455000）

摘要：通过对CNG加气站两种不同结构压缩机的工作原理进行分析比较，在CNG加气站中确定最合适的压缩机。

关键词：CNG加气站；天然气压缩机；往复运动

D01：10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.04.005

引言

在我国CNG汽车加气站领域，子站压缩机［1］经历了传统机械式压缩机和液压平推子站系统后，出现了最新一代产品——液压活塞式子站压缩机，液压活塞式子站压缩机继承吸取了前两代压缩机的优点，同时克服了前两代压缩机的不足［2］，较好地解决了现阶段子站运行过程中存在的能耗过高、噪声过大、泄漏较大、油气直接接触、液压油挥发量大等问题，促进和加快了CNG子站设备的技术进步和更新换代。液压活塞式子站压缩机［3］充分利用了槽车内天然气压力能，具有节能环保、占地少、投资省、建站流程简单、运转成本低等优点。液压压缩机［4］在国内的使用经历了从进口到国产的发展过程，因具有上述优点在国内CNG子站中得到了越来越多的使用（液压活塞式子站压缩机的大量使用代表了子站压缩机的发展方向）。

现将立式与卧式两种液压活塞式子站压缩机从结构原理、工艺流程、特点三个方面进行说明和比较。

1立式液压压缩机

1.1结构原理

工字形活塞杆将上面气缸分隔为A、B两个腔，将下面气缸分隔为C、D两个腔，如图1：

图1　立式液压压缩机

1.2工艺流程

液压站输出的高压油进入C腔，B腔的油回油箱（近似认为回油箱的油压力为0），活塞杆向下运动，槽车内气体进入A腔，（一级进气），而D腔的气体则经压缩后流出（一级压缩），进入冷却器，完成一级压缩过程；当活塞运行到极点时，液压站换向阀将会换向，输出的高压油进入B腔，C腔的油回油箱，活塞杆向上运动，槽车内气体进入D腔，（一级进气），而A腔的气体则经压缩后流出（一级压缩），进入冷却器，完成一级压缩过程。当两个这样的气缸串联时，就构成了两级压缩。

1.3特点

气缸和油缸双缸一体结构，液压油每运行一个行程，都会将气缸壁冷却一次，因此气体和气缸壁的温度较低，不需水套缸冷却；一组气缸只有一级压缩，要想两级压缩就用两组气缸；轴向尺寸相对较短，大于两倍行程，可以立式安装；各支承环和液压活塞环不存在偏磨现象；油附着在缸壁上形成极薄油膜，使输出气体内含极少量油；当密封件损坏时，天然气会向液压油中泄漏（受力分析可知：A腔气压总是大于B腔油压、D腔气压总是大于C腔油压），导致油泵声音异常，易诊断。

2液压平推式压缩机（卧式液压压缩机）

2.1结构原理

中间一个油缸带动两边的两个气缸，每个气缸分为两级压缩，如图2。

图2　卧式液压压缩机结构示意图

2.2工艺流程

活塞杆向右运动时，槽车内气体由A进入左边气缸的一级腔（一级进气），而右边一级腔的气体则压缩后经B流出，进入冷却器，完成一级压缩过程；同时，冷却后的气体由G进入二级腔（二级进气），左边气缸二级腔内的气体则压缩后经D流入二级冷却器，然后排出。

相反，活塞杆向左运动时，槽车内气体由E进入右边气缸的一级腔（一级进气），而左边一级腔的气体则压缩后经F流出，进入冷却器，完成一级压缩过程；同时，冷却后的气体由C进入二级腔（二级进气），右边气缸二级腔内的气体则压缩后经H流入二级冷却器，然后排出。

2.3特点

气体与液压油是分开的，液压油只能通过活塞杆上形成的油膜与气体相溶，气体含油量低；一组气缸可满足两级压缩；由于一组气缸满足两级压缩，则其活塞杆的杆径必须较大（根据压缩机原理，如果活塞杆的杆径较小，则相当于一级双作用压缩，而不是两级压缩），因此活塞杆的重量较大，各支承环和液压活塞环存在偏磨现象；气体温度较高，最高可达160℃。气缸散热较差，为保证压缩效率和密封件寿命，需要增加水套缸，用水冷却气缸，使出口气体温度保持在135℃以下；轴线尺寸长，至少有三倍行程的长度，卧式安装较为合理；经过受力分析，所需油压=排气压力-进气压力，额定压力为31Mpa的油泵工作范围始终在27Mpa以上；当密封件损坏时，天然气会向空气中泄漏，不易察觉和诊断，维修困难。

立式和卧式液压活塞压缩机综合比较如表1：