天然气汽车加气站用CNG压缩机

天然气汽车加气站用CNG压缩机 天然气汽车加气站用CNG压缩机(续三) 第6章CNG压缩机,机组结构示例 世界面对着原油仅可开采40余年，而天然气却能再采70年以上的现实。我国正面临实施西部大开发、西气东输战略，大力强化环境保护工程，积极开采,使用蕴藏量丰富的陆,海天然气，进口液化天然气，不远的将来还能实现天然气(进口)管路国际联网，蕴藏量甚丰的煤层气(油气田天然气的后续天然气)开发力度加大的大好形势。 天然气汽车具有技术成熟、清洁、最安全和经济性好等显著的环保,技术,经济综合优势。在我国，压缩天然气汽车及其配套装置技术，较液化石油气汽车更成熟。 天然气汽车时代确已到来! 自1931年意大利北部建成世界近代首座天然气汽车加气站和1988年在四川省建成首座国产装备天然气汽车加气站以来，国内外CNG压缩机品种、销量和技术进展渐趋活跃。时至今日，CNG压缩机已跃升为全球压缩机市场的最热卖点之一，尤以我国、东南亚和南美洲为最。CNG压缩机单机功率并不很大，然而在近年却高度富集了当代往复活塞式工艺流程用压缩机多项先进技术。客观上，CNG压缩机几乎成为全球工艺流程用往复活塞式压缩机中唯一能够形成批量生产的门类。随着石油的更加短缺，治理城市汽车尾气污染的紧迫，以及我国西气东输和后续工程分期实施，居民社区燃气能源的逐步普及，CNG压缩机在国内外必将有更大的发展。 无疑，我国拥有颇为可观的CNG压缩机市场，而CNG压缩机的制造和技术开发也正方兴未艾!CNG压缩机由卖方市场向买方市场的过渡已近完成。这就必然使国产CNG压缩机向品质更高、性能更佳、适用性更强等目标迈进的步伐大为加速。 虽然起步甚晚却直逼世界先进水平的国产CNG压缩机，在新世纪之初奇葩争艳、异彩纷呈，自不同的角度逐步地将其综合技术水准升华至不亚于舶来品的程度。从而不但为国内NGV加气站的建设作出了新贡献，而且拥有了在我国加入WTO之后与国外著名品牌抗衡的不凡实力，同时踏入了国际市场，销往海外的国产CNG压缩机品牌和台数逐渐增多。 在国内外CNG压缩机制造与运行实践的沃土上，本章方得以给出CNG压缩机/机组丰富的结构示例。 6(1橇装、低噪声、全风冷、2D4系列CNG压缩机组 中国石油化工集团公司于2001年6月30日在湖北省潜江市江汉石油管理局主持了集团公司重大科技攻关项目《压缩天然气汽车加气站装备》省部级鉴定，中石化江汉第三机械厂(以下简称三机厂)研制的2D4系列CNG压缩机组，经专家会审鉴定通过。 鉴定意见指出:2D4系列压缩机的各型排气量大，单机供气量为8000m,d,10500Nm,d，并能适应宽广的天然气管网压力条件。经检测证实，其创新点为: (1)首创国产CNG压缩机组全风冷整体橇装结构，无需冷却水循环系统，扩大了运行地域，在水冷式压缩机难以应对的缺水、高寒地区，也能正常运行。 (2)机组为对称平衡型，在国产CNG压缩机中实现了运动件惯性力精确平衡、活塞组件精确直线性运动以及传动件承载面的低比压值设计。比功率指标先进，易损件寿命长。 (3)机组自动化、数字化程度高，PLC自动化监控，实现了无人值守的加气站单台机组运行，降低了建站及运行成本。 (4)全机组屏蔽噪声值符合城市CNG加气站建站要求。 (5)机组本地化率95,以上，性能价格比优于进口同类机型，具有良好的社会经济效益。 鉴定委员会认为:该项目全面达到了开发 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 和设计任务书的要求。2D4系列CNG压缩机组的图样、资料齐全完整，设计先进合理，诸样机运行状况良好，整体达到国内领先技术水平，可以替代进口同类机型，并具备了批量生产和推广的条件。 2D4系列CNG压缩机组的代表性机型: 2D4-3,3-250型，开创了国产全风冷CNG压缩机组先河的该机组，2001年始最先服役于中国石油化工集团公司中原石油勘探局的河南省濮阳市中原油田二号加气站，后装机于成都市公交压缩天然气有限公司的石羊场、成仁路加气站等处，主机运行状况皆堪称优秀。如成仁路站之2D4机，自2002年2月8日至2004年5月1日累计运行13349小时45分钟，第I,III级各吸排气阀(PEEK阀片) 和第?级吸排气阀(金属阀片)的阀片、弹簧无一破损，第?,?级各(金属)活塞环、(金属)导向环和第?级(三、六瓣金属平面)填料从未更换。其间，仅因第I级活塞杆外协热处理硬度不够导致单边磨损而更换活塞杆和第I级填料、活塞环。2004年5月8日夜，第?级排气阀片工作逾13400小时后破损。再如西安市天然气总公司北二环路加气站之2D4机，单机(无备机)运行，自2003年3月至2004年5月12日累计运行8757小时29分钟，仅8000小时计划检修，一直无零件损坏。全国清洁燃料汽车专家组拟待该站气瓶组储气容积达3000Nm时即将该站列为国家级示范站。 三机厂具有自主知识产权、获得国家专利证书(外观专利号ZL01328250(6，实用新型专利号ZL01239761(X)的2D4-3,3-250型CNG压缩机组，是针对CNG特定工况实施的全新设计，系国产首台橇装、无基础、低噪声、全风冷、对称平衡型、大排量CNG压缩机组。此四级压缩机，吸气压力0(3MPa、排气压力25MPa、转速980r,min、主电机功率160kW、风冷器用轴流式风扇电机功率7(5kW。经华中科技大学检测其各项技术经济指标优异:规定工况下空气介质时供气量11Nm,min(容积效率高达76,)、无基础机组振动烈度18mm,s、噪声声功率级95dB(A)，比功率13(57kW,(Nm-，两列填料处的总漏气率仅为供气量的0.1136,,0.1364,，当第一级的吸气温度为36(34?时，各级中最高排气温度169?(换算为天然气介质时为140?)，压缩机本体质量1800Kg、外形尺寸 2700×1200×800mm;包括风冷器、主电机、PLC控制系统设备、隔声罩在内的机组质量14.82t(当橇装内浇灌高强度混凝土时)，噪声声压级79dB(A)，1m。全风冷结构和气缸、传动机构润滑油电加热系统，使机组最适合在干旱、高寒地域运行，而配置隔声罩则便于将机组用在城市。 该压缩机按美国石油学会 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 API*"618《石油、化工和气体工业用往复压缩机》实施设计其惯性力、惯性力矩完全平衡;各级级差式活塞均设有宽的金属导向环和径向调心机构;传动件承载面比压值甚低【如连杆小头衬套6.8MPa(数万台在役安全运行的L3.5-20,8型空压机为9.8MPa，中欧某压缩机名厂产3D80-2A,1D65-1A,1D85-1A三种机型为9.3,9.4,8.3MPa)，球铁十字头滑动面0(2775MPa(L3(5机为0.34MPa，1D65-1A,1D85-1A二机型为0.355,0.384MPa)，十字头销座孔5.69MPa,连杆大头瓦5.51MPa(3D80-2A,1D65-1A,1D85-1A三种机型为9.22,9.97,9.27MPa)】;各级气阀阀隙、气缸气套、吸排气管处气流速度甚低;精心选配的奥地利Hoerbiger公司产中低压PEEK气阀和高压全金属气阀，其阀片升程均低，在1.6mm,0.8mm之间。 2D4-3,3-250型CNG压缩机与国外同类先进机型比较如表6-1，其传动件承载面比压值比较如表6-2，机组图如图3-6，工艺气流程图如图3-3，主机剖面图如图6-1。 作为国产首台高吸气压力(达2.1MPa)的2D4-0.5,22-250型CNG压缩机组，平稳运行于成都市北郊青白江区四川博能燃气 CNG加气站。该机为三级压缩、对称平衡型，排气压力为25MPa、供气量为630Nm,h，转速740r,min，轴功率78kW，主电机功率90kW，各级气体冷却器和传动机构润滑油泠却器皆由风扇吸风冷却，填料配用进口高新工程塑料元件。冷却用电机功率7.5kW。 2D4-3,3-250型CNG压缩机的传动件承载面的极低比压值，可以其连杆组件(图6-2)、 十字头组件(图6-3)为代表。 图6-1 2D4-3/3-250型橇装全风冷CNG压缩机剖面图 (中国石油化工集团公司江汉石油管理局第三机械厂制造) 表6-1 2D4-3/3-250型CNG压缩机与国外同类先进机型比较 注:1)供气量标准状态:0.1013MPa(绝对压力)，0?。 2)华中科技大学压缩机实验室检测2D4CNG压缩机 3)ZM公司数据为2000年书面数据 4)覆有隔声罩的机组噪声声压级，2D4与德国C211*"CNG压缩机皆为75dB(A)，1m。 图6-2 2D4系列CNG压缩机连杆组件图 表6-2压缩机传动件承载面比压值比较 MPa 连杆小头连杆大头球铁十字头滑球铁十字头销制造厂家 压缩机型号 衬套 瓦 动面 孔座 中石化三机2D4-3/3-250 6.8 5.51 0.2775 5.69 厂 国产(多厂) L3.5-20/8 9.8 4.41 0.34 13.2 3D80-2A 9.3 9.22 瑞士苏尔寿1D65-1A 9.4 9.97 0.355 公司 1D85-1A 8.3 9.27 0.384 注:1)L3.5-20/8型即4L-20/8，数万台在役安全运行。 2)苏尔寿公司三个机型皆为迷宫活塞式，有高的运行可靠性声誉。 图6-3 2D4系列CNG压缩机十字头组件图 中石化集团江汉三机厂的CNG压缩机设计策划要点是: (1)确保安全性，严格控制各级排气温度和填料工作状态。 (2)全风冷橇装机组化，全天候运行于各种地域条件。 (3)优选压缩机结构型式和结构参数，合理配用天然气发动机。 (4)无高压填料，并确保活塞—活塞杆组件运动的精确直线性，使压缩机供气量稳定、不衰减，填料、活塞环长寿。 (5)传动件设计力学处理优化，并采用反向润滑系统，确保运行可靠。 (6)承载面比压值极低的传动件，其材质又经优选，磨损极小，保证长寿工作。 (7)优选气阀，气路系统又为极低流速设计，确保加气站运行节能。 (8)实施惯性力精确平衡，相对两列往复运动质量差控制到10克级，又采取降噪声、整机起吊、油系统加热、气缸极小注油量等人性化设计，操作者工作条件良好。 (9)机组各系统的配置周全、精良，确保压缩机组性能优异，可无备机，智能化自动控制装备允许无人值守。 6.2机身承受内气压的橇装风冷CNG压缩机组 自1931年意大利建成近代首座天然气汽车加气站以来，作为站的关键动力设备的CNG压缩机之外泄漏气，一直是困扰人们的难 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。它不仅造成能源浪费和二次污染、温室效应，某种程度上还是安全隐患。 近年，对环保极为重视的欧洲国家，率先实现了CNG压缩机的技术飞跃——推出了无泄漏CNG压缩机。迄今为止，美国和日本尚无此类产品。无泄漏CNG压缩机皆为机身(曲轴箱)承受吸气压力、曲轴的轴伸处配有机械密封者。 笔者以为，德国茨维考机械和设备制造有限公司(ZM)于1997年研发之C200系列CNG压缩机，由于汲取了数百台用于独联体国家的老产品制造和使用经验而更胜一筹。其2003年6月推出之新系列则更代表了当今国际天然气汽车加气站用CNG压缩机技术的新进展。 ZM公司’2003*"CNG压缩机系列(参看表6-3、表6-4及图3-5)之特色，笔者以为核心是: 1(将该公司风冷CNG压缩机的最大气缸直径由原来已是全球之冠的250mm更增至300mm。 2(十分注意拓展极低吸气压力机型，如吸气表压力为0(001MPa、0(02MPa的若干机型。 3(着力研发小功率、小供气量机型，且适应广泛的多种吸气压力，主要由行程为85mm的C208系列构成。 笔者剖析、归纳其结构特色有6(参看图3-4、图3-5、图6-4): 1(整机结构保证无CNG外泄。填料处的微量漏气，被机身贮留、密封并返回第?级气缸吸气口。机身承受内气压高达全球之最的2(4MPa(表压)，适应绝大多数CNG加气站进气管线气压条件。球墨铸铁制机身设计压力4MPa，进行6MPa水压试验，还作渗透性极强的氦气介质气密性试验。机身与曲轴两端配合处特设长寿命的专用机械密封。 2(活塞——活塞杆组件的导向、支承状态优良，确保其运动的精确直线性和活塞环、填料的气密性。 图6-4 ZM公司CNG压缩机的连杆、十字头及中压/高压活塞组件 表6-3’2003德国茨维考机械和设备制造有限公司(ZM)C211系列CNG压缩机参数 注:供气量标准状态:绝对压力0.1013MPa、温度0?D——双作用 表6-4’2003德国茨维考机械和设备制造有限公司(ZM)C208系列CNG压缩机参数 注:供气量标准状态:*"绝对压力0.1013MPa、温度0? D——双作用 组合式的各级活塞体上皆设置几何位置恰当、比压值低的PTFE导向环(开有对称斜向卸荷槽)。自润滑高性能各级PEEK,PTFE活塞环和气缸极少注油润滑条件相配合，遂获优良的减磨、密封工作条 件。在压缩机外输极低含油量高压CNG的同时，导向环、活塞坏寿命有保障。 3(传动件承载面的低比压值，尤其是十字头销、十字头滑动面的甚低比压值之负荷实际和最高润滑油压条件相配合，使传动件工作面温升低、零件热膨胀小、磨损率甚低、更换期甚长，还使活塞组件运动直线性的绝对精确度高且其保持性优良。 4(刚性上乘的机身，“反向”的传动机构压力润滑系统和单独制造的强刚性、全圆筒形十字头滑导，是传动机构可靠运行的重要保证。 5(传动机构“反向润滑”使曲轴无需钻削油孔，遂彻底摆脱了油孔产生的严重应力集中之阴影，曲轴强度高、刚性好、加工易。和飞轮间采用胀紧套实现传动，又使曲轴免开键槽。在将16枚螺钉对称、交叉、逐渐、多次旋紧后，楔形断面的张力环即完成了曲轴和飞轮间的径向胀紧联接，能有效地实施传动。胀紧联接是由以锥面相互贴合，并挤紧在轴、毂之间的弹性钢环组成的联接。在轴向压紧力的作用下，轴、毂孔和锥面胀套相互抵紧，内弹性环的内径减小以箍紧轴，外弹性环的外径增大而撑紧毂孔，并在内、外弹性环的接触面间产生径向压力。由径向压力产生的摩擦力矩和摩擦力，用以传递力矩和轴向力。弹性环的常用材料有65Mn、55Cr2、60Cr2等钢。胀套锥面的锥角愈小，配合面的压力愈大，承载能力愈强。但锥角过小则不便于拆卸，一般取为12(5?,17?。 6(结构参数先进、合理，刮油环紧邻填料设置，主机结构极其紧凑。气体及润滑油用风冷器、冷却风扇顶置于压缩机——主电动机上部的空间，不需单独占据安装面积。故而橇装CNG压缩机组的占地面积远远小于相同气量、压力参数的其它CNG压缩机。 ZM公司制造之C211—316型，系两列对称平衡型机，各级冷却器为风冷式(置于机组隔声罩之顶部)，由两台并联的轴流式风扇向上鼓风冷却，各级气缸自然冷却，各级冷却器设后分离器。 行程110mm，以980r,min或1470r,min的转速运行，活塞平均速为3.953m,s或5.39m,s。排气压力为25MPa，吸气表压力范围为0(3MPa,0(85MPa，三级压缩。当吸气压力0(3MPa时，转速980r,min、供气量5.716Nm,min、轴功率72kW;转速1470r,min、供气量8.433Nm,min、轴功率109kW。 当吸气压力0(85MPa时，转速980r,min、供气量16.166Nm,min、轴功率152kW;转速1470r,min、供气量23.75Nm,min、轴功率222kW。 级在列中的布置:自飞轮端看，左列为双作用的第?级，缸径155mm;右列为第?级一平衡容积一第?级如此之级差式结构，向轴行程的第?级缸径为11Omm，向盖行程的第?级缸径为45mm。 该机以高运行可靠性为谋画前提，实现了高度紧凑的结构设计，将机身承受内气压、杜绝气体外泄漏和气缸极少油(压缩机油DIN*"51506)润滑、改善供气品质，这两项设计策划的核心意图巧妙地融合为一体。 配有专用机械密封的机身，承受内气压(表压)可达2.4MPa。这就彻底剔除了机身不承受内气压的CNG压缩机固有之瑕疵—微量天然气外泄漏入大气。C211—316型CNG压缩机填料泄漏气皆在被机身贮留、密封后，返回第?级吸气口。 组合式的各级活塞体上均设置开有对称斜向卸荷槽的PTFE导向环，各级活塞环材质为PTFE或PEEK。高性能自润滑元件的采用，再辅以极少油润滑的优良减磨、密封工作条件，压缩机在外输极低含油量高压CNG的同时，工程塑料制导向环或活塞环的使用寿命当获保障。 锻钢曲轴既不钻润滑用油孔，也不铣传动用键槽。免钻油孔，是因其传动机构润滑油路设计为“反向润滑”，压力油首先注入单铸之十字头滑导处，以确保十字头销的润滑条件优良。不铣键槽，是因为曲轴和飞轮之间由若干枚螺钉通过“弹性环”实现胀紧传动。锻钢连杆大头剖分，由栽入连杆杆身的双头螺柱和连杆螺母锁紧连杆大头盖。全浮动十字头销的大直径抉择，有效地降低了比压值，不仅利于油的可靠润滑，还控制了小的磨损量。“反向润滑”油路同大直径全浮式十字头销相得盖彰，剜除了“病根”，使该机十字头销不再是往复活塞式压 缩机传动部件的最薄弱环节。传统设计中，十字头销直径值被拘泥于不大的尺寸，故其比压值较高;而十字头销又恰恰是“正向润滑”油路的终端——强弩之末——该处油压值甚低。传统设计里这般弱弱结合，十字头销处润滑不足、衬套“镀铜”甚至烧研以及磨损量大等不良状况的屡见不鲜，就不足为怪了。 大直径十字头外圆柱面挂有巴氏合金减磨并开有十字形油槽。油槽边缘和十字头外圆柱面轮廓之间务须有恰当的距离，以控制自油槽外溢润滑十字头的油量，以保证初始注入十字头滑导的压力油在油槽内有足够的压力，满足油路设计之需。两列十字头滑导的压力油注入点均为上方，便于将可能存在的粉屑状污物顺油路向下冲刷。大直径十字头之比压值自然趋低，对于十字头强度和减轻磨损都有利。每一列的十字头滑导，仅以两枚斜向螺钉在十字头法向力铅垂面内透过机身壁锁定。当然，十字头滑导和机身之间存在配合圆柱面及定位凸台。单独铸造并可精密机械加工的十字头滑导，进一步改善了十字头的润滑条件，更与各级活塞的导向环一道，为各级活塞—活塞杆组件运动的精确直线性提供了保障。受相对列连杆大头运动的干涉，十字头滑导为非整圆筒形，即必须沿铅垂面局部削去之。 可承受内气压(表压)达2.4MPa的气密性机身，刚性甚佳，并拥有大容量的贮油池，还在非动力输入侧开有两处装、拆十字头销的圆形孔(十字头滑导的相应部位亦开圆形孔)。与机身配合的两只主轴承座完全通用。 曲轴两端的专用机械密封处，和十字头滑导一样，也是传动机构压力润滑油的最先注入点。与机械密封紧邻的两只滚动主轴承，不间断地获得来自机械密封的压力油，其润滑和冷却，当获确保。 可否将曲轴非动力输入端轴头封闭在机身盲法兰之内，从而省去一套专用机械密封呢?笔者以为，若如此则得不偿失。因为由此节约了一套专用机械密封，却无可避免地招致了曲轴和机身承受沿曲轴中心线方向的、达10kN的附加轴向力，而为处理此附加力产生的不良后果必将付出巨大代价。 不容忽视的是，由于机身内气压的存在，向两副专用机械密封和两处十字头滑导同时注油(压缩机油)的传动机构润滑油泵工作压力，必须高于机身内气压值。亦即油泵属循环油泵。 第?级和第?级的铸造气缸毛坯通用。第?级气缸镶有干式气缸套。第?级气缸的堵头式气缸盖所处位置，在第?级气缸中成为锻钢制第?级气缸的插入配合处。?级缸亦镶有干式气缸套。 各级气阀均为单独的吸、排气阀组件，不采用高压级同心组合气阀。各级气阀的安装、工作位置，和气缸中气体流动方向完全一致，即:各级气缸均为上方吸气、下方排气，各级吸气阀，皆置于气缸上部，各级排气阀则皆置于气缸下部，这也完全符合API*"618标准的要求。 活塞杆,活塞杆套管组合结构，既用于双作用的?级列，也用于级差式的?—平—?级列。活塞组件因之获结构简化、尺寸紧凑之益。该压缩机整体结构极其紧凑，也部分受惠于活塞杆,活塞杆套管组合结构。覆有隔声罩的机组噪声声压级为75db(A)，1m。如有要求，可达65db(A)，1m。 C211-316型CNG压缩机的零部件装拆，确有欠方便之问题。但不妨注意前已提及的，该机设计以高运行可靠性为前提。 6.3对称平衡型、气缸不注油、DW系列橇装CNG压缩机组 2002年4月24日，江苏省经济贸易委员会主持了无锡压缩机股份有限公司DW系列CNG汽车加气站压缩机组评审会，专家委员会对该产品评审意见如下: (1)采用对称平衡型，结构合理，动力平衡性优，振动小，合理的转速与行程匹配，橇装整体布置占地面积小，安装、维护方便。采用无油润滑结构，减少油污染。 (2)单机容量大，效率高，适应吸气压力范围宽(0(2MPa,0.5MPa)。 (3)主机结构设计的主要特征是传动件承载面比压值低、气缸设有高精度并经氮化处理的气缸套、活塞杆表面处理技术及杆内深孔通 油冷却等，从而有效地保证使用可靠性，提高了易损件的寿命。气阀及密封元件的设计、选材拥有专用技术。采用的PEEK气阀及组合式填料技术，降低了噪声，提高密封性能。 (4)采用了先进、可靠的PCS(工控机+PLC)仪表计算机控制系统。该系统功能除对压缩机运行全面进行监控外，还具有数据采集、数据保存、少人操作、远程传输、故障诊断等功能，并具备采集点易扩充、控制多台、系统运行安全性等特点，且操作、维护简便，处于国内领先水平。 (5)机组系统配管及综合辅助配置实施了优化设计，配置的辅助油站系统具有强制润滑措施。 与会专家及代表一致认为:该样机的研制及工厂负荷试验是成功的。产品体现了绿色设计，主要技术性能适应CNG汽车加气站用，其技术水准处于国内同类产品领先水平，与国际同类产品水平保持同步。 压缩机基础件采用对称平衡型、往复活塞式、整机为二列四级压缩，气缸分别为?—平—?及?—平—?列级差式气缸，作水平布置，并分布在曲轴两侧，相对两列气缸的曲柄错角为180?。整个压缩机与辅助设备及各工艺管线共同组成橇装型机组，结构布置紧凑，该压缩机的惯性力(一阶与二阶惯性力)可完全平衡，惯性力矩也小接近零，压缩机的转速可相对提高。主机运行平稳，振动小、噪声低，且 安装、管理和维修方便。由于相对两列的活塞力方向相反，能相互抵消，改善了主轴颈的受力与磨损。对中、大容量、高压多级的CNG或其他易燃易爆的介质的工艺流程用压缩机，采用对称平衡型是理想的结构型式。 采用气缸、填料无油润滑设计结构，可最大限度的降低气体在气缸内的污染，简化CNG加气站的工艺操作，降低运行成本，为获得优质CNG气体提供了保障。机身采用卧式箱形、上端开口的匣式结构，与滑道接筒铸成一体，具有较高的刚性，并镶有十字头筒体滑道，可提高滑道加工精度与几何公差，保证十字头运动的均衡性。机身两端的主轴承采用水平剖分的滑动轴承，导热性能好，承载能力大，噪声低。 曲轴为双拐整体式，采用优质碳素钢锻制。主轴颈与曲柄销直径与机座能承受的最大负载相匹配。过渡圆角处均采用高精度的磨削加工，能保证足够的强度和刚度。 连杆是传递活塞推力及将旋转运动转为往复运动的机件，采用优质碳素钢锻制。为降低作用在十字头滑板的压力，采用了较合理的连杆比。连杆大头轴承采用可更换的精密镗削薄壁轴承，小头采用磷青铜衬套。结构设计采用低比压设计，可有效保证十字头或销工作的可靠性。连杆螺栓为滚制螺纹。 十字头采用铸钢铸造，滑履外圆采用巴氏合金层。十字头销采用优质合金钢，表面经渗碳淬火处理，有优良的耐磨性。十字头与活塞杆采用经滚压的螺纹连接，结构简单，使用可靠。 气缸部件:一、二级气缸为轴侧单作用气缸，并设有平衡容积腔，采用HT*"300高强度灰铸铁材质铸造成形。三、四级高压缸为盖侧单作用气缸，采用优质碳素钢锻造经车削成形。各级气缸均设采用气体软氮化的处理，材质为高强度球墨铸铁材质的干式缸套，工作表面有良好的耐磨性。经长期运转导致缸套磨损超限后，可更换缸套，不必报废气缸。整个气缸组合具有足够强度。气缸采用水冷、无油润滑设计，不必注油润滑。但对三、四级高压缸仍保留设有注油接口，以供用户必要时少油润滑使用。本机各级气缸的压力比分配与缸径的选择，除已考虑各列活塞力的均衡性和运动机构利用系数，同时满足适应一定范围的吸气压力区间，以适应压缩机所在地管网压力的适量变化。各级排气温度设计在135?以内。 活塞部件:活塞由一、三及二、四级组成级差式活塞，低压级活塞由HT*"250灰铸铁铸成，加工后表面经镀层处理，高压级活塞由不锈钢锻制磨削加工而成。级差活塞连接均采用双球面调心结构，可使活塞获得空间几何位置的微量补偿，达到自如运动并保持直线性要求。同时，各级活塞前后端均设置采用低比压值设计的导向环，可有效保证无油润滑条件下活塞部件中活塞环和填料密封的工作可靠性。 各列活塞杆依照API*"618标准选材，采用38CrMoAlA或42CrMo材质，同时与填料对磨的表面，采用辉光离子氮化或表面金属喷涂合金(碳化钨)处理，以提高表面硬度。若气体介质含硫量较高，则活塞杆材料采用17-4PH。 填料、活塞环、导向环等无油润滑密封元件的寿命是衡量可靠性的重要方面，除采用特定的结构设计外，重视了密封元件的材质的选用。对其材质配方采用了列入部级科研攻关项目的研制成果，并多年来已成熟使用于高压差工况下活塞填料密封的填充CRFE(填充碳纤维)材质。该材质有良好的耐磨性及与对磨件的匹配性。除材质保证外，同时制定有严格的无油润滑密封元件坯料内控标准和压制工艺，从配方、成型、加工等各环节实行质量监控。 为保证填料工作的冷却条件，防止对磨温度升高导致“冷流”使密封失效，除填料夹套外通水冷却外，采取的主要结构是活塞杆内加工有深孔，配有导管，通入冷却油循环冷却，该结构是相当成熟的，能有效保证填料的可靠工作。 一、二级气阀采用网状双联环阀，三、四级气阀采用特宽通道环状阀。为适应CNG压缩机在苛刻工况及无油润滑条件下正常运行，除气阀阀座、升程限制器材质采用不锈钢外，一、二级阀片均采用Peek(聚醚醚酮)材质。Peek气阀可获得较合理的阀片升程，低的阀隙流速和低的气流及撞击噪声，有良好的使用寿命和工作可靠性。气阀弹簧采用17-7PH不锈钢丝。 气阀除特别注重弹簧的结构设计和材料的选材外，另一方面重视了缸体气流通道的形状设计和气阀的配置方式。总体结构上，选择了合理的转速，为力求降低因CNG气体净化较差而造成的影响，选择了较低的阀道流速。同时，三、四级高压级气阀都采用了单独的吸、排气阀配置，而非同目前国内外许多CNG压缩机的高压级采用的同心组合阀带来的阀隙流速高、流损大、高温排气对吸气的加热、导致不利于控制高压级排气温度等弊端。 DW系列橇装CNG压缩机组之主要技术参数见表6-5，主要零件材料见表6-6，典型品种DW—2.62,(4—250)—X型之总剖面图如图3-8、总布置图如图3-7。 冷却系统采用循环水冷却，并采用闭式循环方式。机组内冷却水管线采用了串、并联组合，阀类采用钢阀。一至四级气体冷却器均采用管壳式，采用管程走气，壳程走水，所有换热管均用高效不锈钢换热管。对含有重碳高组份的烃类易液化的天然气，为防凝析，冷却水进入气缸的温度可控制高于进气温度5-8?。 表6-5DW系列CNG压缩机组主要技术参数 表6-6DW系列CNG压缩机主要零件材料 (按API*"618标准) 6.4紧凑级差式气缸、曲轴箱承受内气压的CNG压缩机 本机(图3-15)具有鲜明的结构特色，压缩机为风冷、两列对称平衡型、曲轴箱承受内气压(等于吸气压力)、4级压缩者，最高排气压力27(5MPa。由于采取了倒级差——级差式活塞、免除了十字头、不用活塞杆——填料密封而仅以活塞环实施各级压缩容积的密封，遂使得整机结构极为紧凑，外形尺寸(长×宽×高)小到1400×810×598mm，质量轻至545kg，主轴承中心线高度仅279(4mm，制造成本降低。 压缩机的行程为82(55mm转速1475r,min，活塞平均速度达4(0587m,s，压缩活塞力44(13kN、拉伸活塞力39(227kN、曲轴箱传递功率110kW，由电动机直联驱动。 曲轴箱承受内气压高，当无CNG外泄漏入环境大气。包括顶部盲法兰盘配合孔在内，曲轴箱上开的都是受力状况优良的圆形孔。曲轴箱油池容量15L。曲轴——曲轴箱间的机械密封，被供以高品质的润滑——冷却油。主轴承是双列球面滚子轴承。牌号为100—70—3的球墨铸铁曲轴，其曲柄销直径88(8mm。兼起十字头作用的倒级差——级差式活塞的硕大支承面长度为行程值的2.5倍。活塞环处均获得压力油润滑。配用Hoerbiger气阀。不仅气缸具有散热翅片，而且夹在曲轴箱、气缸之间，支承倒级差——级差式活塞的“滑导”定位,固结法兰亦铸有散热翅片。曲轴的非动力输入端外伸轴头，驱动冷却用轴流式风扇及传动机构循环润滑油泵。第?级气缸镶有干式气缸套。 级在列中的布置状况是:级差式的左列(高压列)自盖侧至轴侧为?—平—?，倒级差式的右列(低压列)自轴侧至盖侧为?—?。当然，曲轴箱内气压对两列活塞在向盖行程和向轴行程时，均产生作用力。 笔者经估算后认为:若高压列的平衡容积联通第?级吸气压力，将使该列内、外止点气体力几近相等，可获上佳之运动机构利用系数。但若气密措施失当，则将导致自第?级及第?级向平衡容积漏气过多。压缩机的级在列中的配置方式，能以活塞力稍小的传动机构提供 相同的气量、压力参数;但其功率值难以超过110kW。两列活塞长的支承面和“滑导”配合部位，不仅承受传动机构的法向侧压力，同时还因为其间不能不设有活塞环而增大了载荷——活塞环的自弹力及由密封气体压力产生的张力。因此，“滑导”内孔的较快磨损将难以避免。自各压缩级泄漏入曲轴箱的气体，虽然因为曲轴箱与第?级吸气管联通而不致于进入环境大气造成温室效应二次污染和能源浪费，但是从压缩机设计角度看，这已经是外泄漏了。亦即这降低了压缩机气缸工作容积的利用程度。“滑导”处活塞环的密封周缘长度，显然大大超过采用活塞杆——填料结构的密封周缘长度，故可断言其相对泄漏量大。 6.5水冷、对称平衡型CNG压缩机组 本对称平衡型CNG压缩机组，采用了循环水冷却系统，其各级气缸、各级冷却器、传动机构润滑油冷却器皆由循环水冷却，且气缸为无油润滑者，在最末级冷却器之后还设置高压滤油器。 压缩机转速为880r,min(电源频率60Hz)或980r,min(电频50Hz)，压缩级数为4，吸气压力为0(15MPa，排气压力为25MPa，吸气温度25?，末级冷却器后气温50?。干气组份(mo1(,):CH(0，C(0，CH(0，C(0。电动机直联驱动，排气量调节为0、100,，适应环境温度-30?,40?。 A型，行程100mm，转速880r,min，活塞平均速度2(93m,s，供气量4(16Nm,min，轴功率67kW，电动机功率75kW，机身油池容量17L，机组质量10t、外尺寸4(5m×2(5m×3(2m，散热器(空气一热水)风扇电动机功率2(2kW(6极)，隔声罩排风扇电动机功率0(5kW(4极)，循环冷却水泵电动机功率1(5kW(2极)。A型压缩机剖视图如图3-12。 B型，行程120mm，转速880r,min，活塞平均速度3(52m,s，供气量8(33Nm,min，轴功率125kW，电动机功率150kW，机身油池容量30L，机组质量13t，外形尺寸5(2m×4(2m×5(95m，散热器(空气—热水)风扇电动机功率3(7kW(10极)，隔声罩排风扇电动机功率0(4kW(4极)，循环冷却水泵电动机功率2.2kW(4极)。机组布置如图3-11，而双机组布置则如图3-13。机组噪声声压级75dB(A)，1m。 A型CNG压缩机为2列对称平衡型。动力输入远端列，盖侧为第?级、轴侧为第?级，平衡容积居中;近端列轴侧为第?级、盖侧为第?级，平衡容积居中。 机身镶有单独铸制的十字头滑导，并以中间接筒和两端的气缸组件相联结。右侧的?—平—?列之十字头，异于左侧的?—平—?列之十字头，是特意加重以平衡相对两列的往复惯性力用的。斜剖分的连杆大头，以两枚连杆螺钉旋紧入连杆体，联接了连杆大头盖。斜剖 分结构，方便了连杆的装拆。机身的动力输入端设置一套机械密封封油。 两列的级差式活塞，分别以小直径的钢制活塞体上的阴螺纹，和低压、大直径活塞端部露出的主活塞杆阳螺纹相联接，方才完成组装。各级活塞体皆设有导向环。第?、?级活塞均取一道活塞环槽内共置两道活塞环的结构，?级为4槽、8环，?级为6槽、12环。第?、?级活塞都是组合式的，分别设有9道和12道活塞环。各级活塞环、导向环均由非金属自润滑材料制成。 第?、?级气缸为铸制;第?、?级气缸为锻造，并设有由钢板兜成之冷却水套。第?,?级气缸都镶有干式气缸套。十字头滑导下方的机身底平面与底座相固结，是支承压缩机的主要部位。第?、?级气缸端部设有支承于底座的摆动支承。 活塞杆以螺纹与十字头联接。近十字头处的刮油器之功能得到强化，设有两处回油孔。采用了低噪声的PEEK阀片。第?级虽取同心组合气阀结构，但仍使该级气缸为上方吸气、下方排气，与?,?级气缸气流方向完全一致。 第?,?级冷却器被架在压缩机——主电动机的上方、机组隔声罩之内。将循环水冷却的散热器和轴流式风扇，及隔声罩排风扇皆置于罩之顶部。 6.6橇座含高压储气瓶组的对称平衡型CNG压缩机组(图3-9) (1)最主要的结构特色 其一，各级冷却器为风冷式，各级气缸为自然冷却。此种冷却方式无需冷却水，节省了宝贵的水资源，既便于压缩机在无(缺)水地区、寒冷冰冻地域运行，又无水垢积结恶化冷却效果之虞，更使得气缸结构大为简化，降低了气缸造价。当然，冷却器组件(含冷却用风扇)之成本比水冷式冷却器会有所增大。其二，在外止点活塞力较小、内止点活塞力较大的列，采用活塞杆,活塞杆套管组合结构，从而大大简化了活塞组件中零件间的联结与定位，活塞组件及相关组件(如气缸)制造成本皆得以降低。 活塞杆,活塞杆套管组合结构这种新颖设计，直至近几年始见于德国、美国个别CNG压缩机制造公司的产品中。该结构完整适合于双作用活塞，但当被级差式活塞所用时，其简化机构和减少零件种类与数量的作用更强劲，制造方经济性更佳，使用方拆装零件更方便。 (2)低压列新颖的活塞杆,活塞杆套管组合结构设计 1.I级压阀罩螺纹销柱 2.I级阀—销接头 3.I级阀转销 4.I级排气阀(1只) 5.I级阀座垫圈6.I级缸盖O型圈 7.I级缸盖螺栓 8.I级气缸盖 9.I级吸气阀(1只) 10.I级气缸体 11.I级压阀罩O形圈 12.I级压阀罩 13.I级压阀罩螺栓 14.活塞杆螺母螺栓 15.I级活塞杆螺母 16.I级活塞 17.I级活塞环(3道) 18.碗形垫圈 19.前部活塞杆套管 20.I-II级活塞杆 21.I-II级气缸体O形圈 22.气缸螺栓螺母(4只) 23.I-II级气缸螺栓(4枚) 24.II级气缸 体 25.II级压阀罩螺栓 26.II级压阀罩O形圈 27.II级压阀罩 28.II级吸气阀(1只) 29.II级缸盖定位销 30.后部活塞杆套管 31.活塞杆平衡块 32.II级气缸螺栓 33.气缸螺栓螺母 34.II级气缸体O形圈 35.II级气缸盖 36.II级缸盖O形圈 37.II级阀—销接头 38.II级压阀罩螺纹销柱 39.II级阀转销 40.II级排气阀(1只) 41.II级阀座垫圈 42.II级活塞 43.II级活塞环(3道) 44.活塞平衡块 45.螺栓(8枚，活塞平衡块用) 图6-5CNG压缩机低压列(I—平—II)剖视图 众所周知，活塞杆允许承受的拉伸应力值较高，而允许承受的压缩应力值因顾及其压杆稳定性而取的较低。图6-5所示之低压列(第?级—平衡容积—第?级)配置了特殊的级差式活塞，向轴行程时?—?级活塞杆承受拉伸应力，而?、?级活塞之间的前部活塞杆套管承受压缩应力;向盖行程时?—?级活塞杆承受压缩应力，前部活塞杆套管和?级活塞、十字头之间的后部活塞杆套管亦皆同?—?级活塞杆一道，共同承受了压缩应力。显然，前、后部活塞杆套管均应具有与其工作负荷相称的刚性和硬度。穿过填料和刮油器的后部活塞杆套管，它和填料环、刮油圈配合工作段的耐磨性要求，自不待言。被前、后部活塞杆套管包容之细长的?—?级活塞杆，亦当具有高强度机械性能。和活塞杆套管的两端相配合的活塞或十字头处，均设置专用碗形承压垫圈，以承接来自活塞杆套管的极高比压值。碗形承压垫圈的内圆柱面和活塞杆套管的外圆柱面相配合，还使后者获得径向定位。活塞杆和活塞杆套管之间，遂得以保持不大的隙值。十字头处的专用碗形承压垫圈，亦作平衡相对两列往复运动质量之用。低压列活塞组件中各相关零件(当然包括前、后部活塞杆套管在内)的定位和固紧，最终需由旋入第?级活塞顶部的活塞杆螺母来完成。活塞杆与十字头的螺纹联结处，无专用防松零件，仅有甚小之活塞杆螺纹旋入限位凸台，活塞杆杆身上也未铣出拧紧螺纹用的扁方。不能忽视对此种 结构活塞组件中各零件相关尺寸、几何精度和形位公差的严格控制。否则，活塞杆和活塞杆套管协同承担工作负荷的功能必将欠佳。 第?级和第?级活塞体上均未专设导向环。 (3)高压列之简洁设计 高压列(第?级—平衡容积—第?级)布置在近压缩机的动力输入端，如图6-6所示。一体的钢制?-?级活塞体，以阴螺纹和具有阳螺纹及活塞体轴向限位凸台的?-?级活塞杆固结。活塞体在自身的?级部位处，铣有拧紧螺纹用之扁方。此列的外止点活塞力较大而内止点活塞力很小，若采用活塞杆,活塞杆套管结构则很不相宜。更何况，公称直径仅63(5mm的第?级气缸(内径实际控制尺寸63(6778,63(8048mm)匹配之活塞(外径实际控制尺寸63(2968,63(1952mm)与直径已达31(75mm的活塞杆直接以螺纹联结，又何其简便、得当!?-?级活塞杆与十字头螺纹连结处并紧螺母的设计，在轴向高度上刻意增高以兼作为平衡重，增大本列往复运动质量到接近低压列往复运动质量的程度。联结螺纹长度并未加长的并紧螺母，其长母线圆柱形内孔兜往活塞杆，以求自身往复运动时的平稳性。 第?-?级活塞体上，亦未专设导向环。 1.(气缸润滑油用)分流器2.,7.O形圈 8.高压接口衬环 9.,10.O形圈 11.有头螺栓(2枚，?-?级缸体联接用) 12.?级压阀罩 13.?级气缸盖 14.?级缸盖定位销 15.?级组合气阀 16.带热电偶接口的?级气缸盖 17.?-?级活塞 18.?级活塞环(8道) 19.?级气缸套 20.?级气缸体 21.?-?级活塞杆 22.?级压阀罩螺栓 23.直法兰(共2只) 24.有头螺栓(2枚，?-?级缸体联接用) 25.O形圈 26.?级缸盖有头螺栓(4枚) 27.六角螺栓(1枚，拆?级缸盖用) 28.有头螺栓(共8枚，2只直法兰用) 29.?级阀—销接头 30.?级压阀罩螺纹销 31.?级阀转销 32.?级吸气阀(1只) 33.?级排气阀(1只) 34.?级阀座垫阀 35.O形圈 36.并紧十字头平衡螺母 37.?级活塞环(4道) 38.?级气缸体 39.?-?级气缸有头螺栓用六角螺母(共4枚) 图6-6CNG压缩机高压列(?—平—?)剖视图 (4)主要性能与结构参数 该CNG压缩机是两列、对称平衡型，气缸注油润滑，由电动机(可改用天然气发动机)以较新颖的膜片联轴器(全金属弹性元件挠性联轴器，图6-7)和飞轮直联驱动(飞轮和曲轴间为半月键联接)。转速1475r,min，行程76(2mm，活塞平均速度3(7465m,s，电动机功率75kW，四级压缩，各级气缸直径—203(2,101(6,63(5,31(75mm，吸气压力0(1378MPa，排气压力31MPa，供气量4(91Nm,min。第?级活塞排量为3(645m,min。与填料环内孔配合的活塞杆公称直径(活塞套管公称外径)31(75mm，主轴颈直径76(1492,76(1365mm，曲柄销直径74(1299,74(1172mm，十字头滑导内径111(125,111(1504mm。 低压列平衡容积联通第?级吸气压力，高压列平衡容积联通第?级吸气压力。 图6-7CNG压缩机用膜片联轴器(上:配电动机;下:配天然气发动机) (5)主要优缺点评说商榷 笔者经推算得知:压缩机最大活塞力为24(54kN，低压列外止点气体力-19(54kN、内止点气体力+21(87kN，高压列外止点气体力-24(54kN、内止点气体力+7(58kN。可见:低压列内外止点活塞力均匀性良好，而高压列内外止点活塞力均匀性很差:压缩机的外止点活塞力较均匀，内止点活塞力却很不均匀。按气体力计之列的运动机构利用系数μ(理论最优值1(0、最劣值0(5)，低压列甚佳高达0(947，高压列则颇差仅为0(655。 由此推断，该CNG压缩机的连杆大头瓦、滑动主轴承(整圆形衬套式滑动轴承，内孔直径76(2,76(2508mm)、十字头销、曲柄销和主轴颈之磨蚀皆难以均匀。 相对余隙容积高达32,的第?级气缸配以同心组合气阀，这就从三个方面造成了不利于控制其排气温度的局面:第一方面是组合气阀的高温排气使阀体对该级吸入常温气体加热;第二方面是相对值甚高的余隙容积内存留的相对质量较大的高压、高温气体膨胀对该级吸入气体加热;第三方面是组合气阀的排气通道布置在不便于散热的内环。同时存在、但居第二位的对控制第?级排气温度不利的另两项因素是:第?级气缸体、气缸盖都是自然冷却条件最差的厚壁锻钢件;在各级压力比分配方面，第?级压力比又对于排温不利。第?级压力比3(2459仅低于第?级压力比4(2714，却略高于第?级压力比3(2139和第?级压力比2(9637。 该CNG压缩机主体结构的简化程度，可谓尽显于图6-5及图6-6之中。除了前已提及的结构简化状况，还可与其低压列结构作比较的是，美国德莱赛兰公司对称平衡型HOS系列三级天然气压缩机的左列。具有补充余隙容积的缸径较大的第?级位于该列的最前端，平衡容积居中，近轴侧为缸径较小的第?级。显而易见，本压缩机活塞、气缸结构简单的多。当然，其缸径较小，工作压力较低，也不无关系。然而该机零件尺寸的小巧，却有利和弊两说。弊乃因多处承载部位比压值偏高而可能带来某些不足，如可能影响到易损件的更换期趋短。利则是原材料费节省、加工费减少，制造与维修均称方便。 斜剖分的连杆大头，以连杆螺钉拧入锻钢制连杆体实施连接;机身和气缸之间的中间接筒上的窗口，不但可拆装十字头销，还能拆装连杆和小尺寸的十字头。这些设计都方便了装配与检修。 机身上镶的整圆筒形十字头滑导和无滑履的十字头配合工作(参看图6-8)，其润滑条件因滑导可获精细加工而改善，同时方便了它们在磨损超限后的更替。第?,?级的小尺寸吸气阀、排气阀组件，通过阀—销接头、阀转销、压阀罩螺纹销(有螺纹的联接杆件)和压阀罩(与阀盖铸为一体，压住阀座周缘)联接，既方便地实现了气阀组件和压阀罩的一体装拆，又省却了以中心螺栓顶紧压阀罩的纷繁结构，还杜绝了中心螺栓和阀盖间固紧或密封不当所招致的气体外泄漏。连杆小头配有滚针轴承。锻钢制双曲拐曲轴的二外侧曲柄处均有一体锻成的平衡重，以谋求相对两列的往复惯性力矩平衡。小尺寸的曲轴和连杆，仍然都钻有润滑用油孔。 (6)曲轴非动力输入端机构 曲轴的非动力输入端传动辅助组件的机构，虽甚复杂却不失为紧凑。压缩机的传动机构润滑用齿轮油泵和气缸润滑用注油器，都由它带动。油泵还将部分油量泵送至注油器油池。注油器输出的高压力油经分配器注入气缸、填料。曲轴非动力输入端还驱动同轴安装、和曲轴同转速工作的轴流式冷却风扇，为风冷式各级冷却器鼓风冷却。外径约800mm的扇叶，其翼尖圆周速度约62m,s。曲轴非动力输入端之如此负荷，如若仅以二主轴颈处之滑动主轴承(整圆筒形衬套)来悬臂支承，显然欠妥。事实上，该CNG压缩机在曲轴非动力输入 之外伸端，特增设一只与主轴承中心线同心的外伸滚动轴承。此轴承镶在与机身配合的前盖上。前盖和机身之间的封闭空间，容纳了润滑油系统的传动和供油机构。受惠于风扇，机身下部油底壳内所贮存之润滑油，可收最先吸纳冷风冷却之良效。风扇所吸之冷风，对气缸的冷却作用当然很小。 (7)气阀及填料的结构、参数(图6-9、图6-10) 第?,?级排气压力为0(9095,3(14,9(499MPa。第?,?级阀隙流速:27(6,27(17,16(83,19(78m,s。第?,?级气缸相对余隙容积:14(16,15(9,25(92,。 第?,?级气阀，采用PEEK整体网状阀片并在其中心设置金属导向柱销，以碟形簧片作为气阀弹簧。第?级组合气阀，配用合金钢环状阀片(吸、排气各一片)，亦采用碟形簧片，外环通道诸圆形孔吸气，内环通道诸圆形孔排气。设计成内环通道排气，可以减小阀座、升程限制器承受最高气体压力部位的直径，减小气缸盖、排气管也承受最高气压部位的直径。 高压列和低压列一样，活塞杆(活塞杆套管)以平填料密封。两列填料的最大气密压差分别等于第?级,第?级排气压力—9(499,3(14MPa。 平填料组件设有一副前置填料，它由切口恒错开(设计保证)的两只PTFE密封圈(皆三瓣、切向切口)组成。前置填料和机身间的刮油器，由三道铸铁制刮油圈(三瓣、切向切口)构成。填料组件轴向近气缸处设有起阻流作用的一只铸铁制压力断口环(径向三处切口)。填料 组件主体处共设四组密封圈，每组由切口亦恒错开的一只三瓣PTFE环(近气缸侧，气压稍高处，切向切口)和一只三瓣铸铁环(近曲轴侧，气压稍低处，径向切口)配对构成。PTFE环,铸铁环的这般匹配设计，乃因充分注意到了以强度较高的铸铁环为依托，来支承强度较低、“高温”“冷流”的PTFE环的必要性。实际上，密封气体压力差对PTFE环所产生的作用力，有时是很大的。特别是当填料组件的密封气压差大，而其密封圈组数少之时。 (8)变型功能 该CNG压缩机各级气缸许用最高工作压力为2(0684,8(6183,17(2366,41(3679MPa。换言之，允许的各级气缸工作压力范围都甚宽，即无需改动各级气缸(或仅个别调整余隙容积)，压缩机就能适应于较宽的吸气压力区间工作。此乃其变型功能的变吸气压力方面。车用压缩天然气气源的气压，各地不一。因此，同一台CNG压缩机能在多种吸气压力下工作，是很可贵的重要功能。 再者，该CNG压缩机第?级气缸具有堵头式气缸盖，并布置在列的最前端，还隐含着便于派生供气量稍减的机型之重要意图。当设计有简单补充余隙容积结构的第?级气缸盖取代了堵头式缸盖，再转动螺纹传动杆将补充余隙容积活塞调整至预定位置并以螺母锁定之后，旋即喜获变型CNG压缩机。此即其变型功能的变供气量方面。 当然，适当改变压缩机转速，也能够变更供气量。 主要件号:11.注油器 14.螺旋齿轮(注油器传动用) 20.顶盖 20/23.呼吸器(带滤油网) 29.吊环螺栓 30.主轴承 31.曲轴抛油圈 32.连杆螺钉 33.曲轴 39.主轴承座 43.连杆 44.十字头销轴承 45.连杆大头瓦 46.机身 48.滑道套筒(十字头用) 50.十字头 52.填料组件 56.中间接筒 61.十字头销 图6-8 2列对称平衡型CNG压缩机机身——传动件图 图6-9CNG压缩机的气阀组件(中低压:碟形簧片、PEEK阀片; 高压:同心组合气阀) 图6-10CNG压缩机的填料组件(PTFE元件) 6.7JG系列对称平衡型、橇装、低噪声、全风冷CNG压缩机组 JG系列CNG压缩机组，由北京兰天达汽车清洁燃料技术有限公司采用美国ARIEL公司主机(压缩机本体)成套而成。系列涵盖了三种类型的CNG压缩机组:NGV加气母站用的，NGV常规加气站用的及NGV加气子站用的。其典型机组布置图示于图3-17,图3-19，典型机组主要技术参数如表6-7。 表6-7JG系列对称平衡型、橇装、低噪声、全风冷CNG压缩机组主要技术参数 机组由压缩机、防爆电动机、风冷系统、油水分离系统、回收系统、优先控制输出系统及PLC控制系统和隔声罩等所组成。在结构上采用了先进的橇装设计，产品集成度较高、运行噪声较小、维修方便、占地面积小，便于安装使用，同时在系统上设置了多个控制点、安全监控点、故障显示和多种安全保护装置，从而有效地提高了设备的全自动化运行程度，不仅能使设备安全可靠地运行，而且又减少了由于人为误操作所可能带来的各种安全隐患。 机组紧跟了国际先进水平，在国内首次成功地成橇了先进水平的美国ARIEL公司的CNG压缩机，并获该公司认可。利用ARIEL公司提供的应用软件包，根据给定的技术要求对压缩机的各级压缩过程进行热力计算、气体排量计算、配置优化计算，由此对整个系统进行了优化设计。该产品是全自动、无人值守的安全可靠性高的橇装式压缩天然气加气站设备。还可根据用户需要，配置远程数据通讯和监控管理。 系列中的JGM/2-810/10-250型橇装式机组，经检测、试验及在CNG加气站实际运行一年多(近600个小时)证明，其技术指标达到设计要求。机组的综合技术性能达到了国内领先水平，性能价格比优于全进口设备，可以替代全进口设备。在此基础上，北京市经济委员会委托北京市技术创新服务中心于2002年9月30日主持召开了北京兰天达清洁汽车燃料技术有限公司研制的 JGM/2-810/10-250型橇装式天然气加气站设备新产品鉴定会，并获一致通过。 JG系列CNG压缩机特别注重了: 1.系统优化设计 橇装式CNG加气站成套设备设计中的技术关键最重要的是对系统进行优化设计。CNG加气站成套设备要求较高的自动化控制，极高的可靠性和安全性，是一个比较典型的高压加气设备，在我国刚刚兴起，还没有适合我国国情的成熟设计和制造经验。外国虽然比较成熟，但也不能照搬，还需要消化吸收才能加以利用。这就需要按我国的实际情况进行优化设计，以便降低成本和控制关键工艺。例如，需要调查清楚北京地区天然气成分及供气压力，建站环境(如温度、湿度、气压等)，以及汽车用气的量和规律，做出最佳 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 。还有如前处理设备的能力和净化精度最佳方案;压缩机的功率与储气瓶的容积以及顺序充气的最佳方案;售气的最佳方案等。 2.根据ARIEL公司提供的压缩机热力学及压缩机设计性能参数应用软件，根据北京地区的气质情况及地理位置，进行计算得出应选择的压缩机性能参数，并得出相应的型号。根据压缩机级间温度、压力状况进行冷却器设计计算。 3.减少振动与噪声由于压缩机本身的振动及吸气、排气管道脉动气流影响，会导致管道振动。当振动频率与管道固有频率相同时，将产生共振噪声，其结果将导致管道接头松脱以致漏气等后果，同时引起较大的噪声。解决这个问题的关键一是要采取有效的防振隔噪措施，二是可通过计算和改变管路的固有频率以避免与压缩机的脉动频 率相同或接近，三是选择结构紧凑、噪声低的机械本体(如压缩机、电机等)。 4.提高安全性保证系统安全运行，就要保证系统部件和元器件能耐高压、密封性好、能防爆。因此要合理选择好以易燃易爆气体为介质的压缩机、阀门元件(高压电磁阀、气动阀等)、各种传感器，保证其耐高压、密封性好和防爆;采用防漏(实验室检测)、检漏(管路安装后检测)、防爆(防止过压、气体回收集中排放、防爆电气)等措施;建立故障诊断模式，以便及时对危险隐患进行报警(故障诊断模式的建立还可对系统其它故障及时采取措施，对设备起到保护作用)。 5.提高可靠性元器件的优化和合理选择是保证系统经久耐用、可靠性高的关键。对采购的电子元器件应进行老化和可靠性筛选。对选用的气动元件、传感器均必须经试验认可。 6.节能CNG加气站成套设备中压缩机的驱动可以采用天然气内燃机或电动机。国内目前没有生产定型的天然气内燃机，因而选用电动机驱动较为方便。由于电动机与压缩机采用直连，因要满足启动扭矩，故电动机的启动功率远远大于稳定运行时的功率，实际上加大了对加气站配电电网功率的要求。为此，要开发软起动装置，使驱动电动机与压缩机实行“软连接”。这样驱动电动机的启动功率可减少1,3以上。 在安全监控和保护措施方面则关注: 1.橇装结构。使主要设备都集中在一个封闭的金属箱体(类似集装箱)中，该箱体具有防雨、降噪和便于运输等优点，在发生危险时还具有隔爆作用。 2.防爆设计。橇装体内和售气机中所有电机、控制箱、阀门、仪表、管线等均采用防爆元器件和防爆措施。 3.集中排空系统。压缩机停机后滞留在系统中的气体，各气动阀门的回位气体，安全阀释放的气体，压缩机润滑系统所泄漏的气体，售气机软管中的剩余气体等，皆集中通过压缩机站顶部的排空系统，排放到大气中去(部分在未超过安全压力之前，先进入回收罐)。 4.紧急关闭阀。在压缩机入口前，压缩机和气瓶组与售气机之间，安装了两组紧急自动关闭阀，在系统中多处安装了单向截止阀，一旦系统出现异常情况(如局部泄漏使该处压力下降;管路或系统堵塞，造成压力升高，以及突然断电等)，机组会自动关闭，确保天然气封闭在系统中，不会泄漏，也不会倒流。 5.手动紧急制动阀(ESD按钮)。系统在压缩机站主控制屏上，橇装体外墙壁上，以及售气机旁分别安装了三组手动紧急制动阀，一旦出现异常情况，自动控制系统未动作或者失灵时，可保证工人能及时切断电源和气路。 6.强劲的风冷系统。可在橇装体内产生强风，保证机组运行时，即使系统有天然气泄漏，也会立即被排出到大气中，不会产生爆炸的危险。 7.橇内可选装天然气泄漏报警器。确保在停机时一旦有天然气泄漏可立即报警(一般设定为天然气在空中的含量等于爆炸下限的20,时)。 8.露天安装的橇装结构。即使出现一些泄漏也会立即扩散到空气中，可保证机组是安全的。 9.安全阀。整个系统共设置了多个安全阀，分别保证压缩机各级出口压力、回收罐最高压力、储气瓶组压力、高压管路、以及售气机压力等关键环节不会超压，否则安全阀会自动泄压，确保系统安全。 10.控制系统的重点在确保运行安全。在关键环节和重点部位都设置了各种传感器，以保证某部位出现异常，如压缩机入口压力过高、润滑油压过低、压缩机出口温度过高等，都可使控制系统及时测得，并立即紧急停机。 11.计算机远程监控功能。可使管理人员在远离压缩机站的营业室，或加气站的集中控制室里，及时发现加气站的工作异常情况，并采取紧急措施。 6.8风冷、对称平衡型、气缸不注油、4级CNG压缩机组压缩机轴测剖视与机组图。 机身结构简化到类似于曲轴箱，其顶部开了非矩形而是整圆形的大孔，和曲轴配合处也是整圆形孔，有助于机身获得良好的刚性(参看图6-11)。与平衡重为一体的曲轴，由两只双列球面滚柱轴承支承，非动力输入端轴头驱动内齿轮油泵，以润滑传动机构(参看图6-12)。 和中间接筒铸为一体的全圆筒形十字头滑导，插入机身，支承了十字头;同时又以两端的内法兰面分别联接机身和气缸(参看图6-11、图6-12)。 大头剖分的连杆，由4枚连杆螺钉拧入连杆体实施联结。十字头分普通和加重型两种，后者呈全圆柱形并在端部增添附加质量，配用于往复运动质量较轻的一列(参看图6-12)。 十字头处的活塞杆并紧螺母，设有径向凹孔，供插入棒板手后旋紧之用。配于往复运动质量较轻列的该螺母，则刻意加重，使之成为平衡螺母，力求相对两列往复运动质量接近(参看图6-12)。 活塞杆为合金钢制。各级活塞均没有导向环。各级导向环、活塞环皆由PTFE制(参看图6-12及图6-13)。PTFE制平填料和刮油环具有切向或径向切口。 自然冷却的各级气缸皆不注油润滑，其典型气缸轴测剖视图如图6-13。各级冷却器为风冷式。 低压级气阀采用非金属联体环状阀片，阀片上的小孔和限位销钉配合，根除了阀片沿周向转动的可能性。高压级气阀设有导向销，导引金属环状阀片的启闭。阀片升程被控制在1.27mm,1.524mm之间。本机的性能参数:吸气压力0.1986MPa、排气压力24.82MPa，供气量4.586Nm?/min，行程76.2mm，转速1460r/min，活塞平均速度3.708m/s，许用最大活塞力26.69kN，活塞杆直径28.575mm。 该机为两列对称平衡型，四级压缩。第一列盖侧为第?级、轴侧为第?级，中部为平衡容积。第二列轴侧为第?级、盖侧为第?级，中部为平衡容积。各级缸径为177.8/88.9/57.15/34.925mm。各级表压力:?吸0.1986/?排1.081/?吸1.05764/?排2.5731/?吸2.5193/?排7.2525/?吸7.1065/?排24.82MPa。各级压力比分配:第?级最大达3.956，第?级次之为3.46，第?级最低为2.31，第?级为2.81。?,?级相对余隙容积:14.84/18.10/17.39/21.33%。?,?级容积效率:64.6/78.3/72.8/64.4%。?,?级轴功率分配: 15.97/10.22/12.31/14.4kW，合计52.91kW。 实际活塞力:第一列向盖行程18.28kN、向轴行程15.2kN，第二列向轴行程1.89kN、向盖行程23.5kN。 6.9L-13/7-250型CNG压缩机 南京压缩机股份有限公司研发的该型机在设计策划阶段时，国内外CNG压缩机的结构型式已是多种多样，经过综合分析比较后，确定采用L型。L型的结构型式，有条件实现一阶往复惯性力完全平衡，便于机组橇装化。这既与企业拥有40余年L型压缩机的设计、制造、试验、运行的丰富经验有关，又可以此种结构型式使CNG压缩机结构最紧凑、零件尺寸小、占地面积小、制造成本低，还能使加气站所占城市昂贵地皮的面积小、建站资金投入减少。同时，一改国产L型CNG压缩机的机组构成单元分散安装模式为机组整体橇装化，既提高了CNG压缩机组水准，又极大地方便了业主的设备安装就位与运行、维护。在择定性能参数方面，也充分注意到了由于天然气管网压力趋高而应开发进气压力高的机型。传动机构采用了反向润滑技术，曲轴无需钻削油孔，大直径十字头外圆柱面挂有巴氏合金减磨并有十字形油槽。油槽边缘和十字头外圆柱面轮廓之间有恰当的距离，以控制自油槽外溢润滑十字头的油量，以保证初始注入十字头滑道的压力油在油槽内有足够的压力，满足油路设计之需。立列十字头滑道的压力油注入点在两侧，卧列十字头滑道的压力油注入点为上方，便于将可能存在的粉屑状污物顺油路向下冲刷。大直径十字头之比压值自然趋低，于十字头强度和减轻磨损都有利。精密铸造并用数控机床加工的机身与十字头滑道做成一体，提高了精度，进一步改善了十字头的润滑条件。 各级活塞体上皆设置几何位置恰当、比压值低的PTFE导向环。自润滑高性能各级PTFE活塞环和气缸极少注油润滑条件相配合，遂获优良的减磨、密封工作条件。在压缩机输出极低含油量高压CNG的同时，导向环、活塞环寿命有保障。级差式高压活塞——活塞杆组件采用球面调心结构，可使级差活塞自如运动并保持直线性。 压缩机的气阀及气缸、气路设计精良，高压气缸镶有耐磨缸套，各级气阀均为单独的吸、排气阀组件，不采用高压级同心组合阀。当压缩机气缸卧置时，则 有条件造成气缸吸气口在上方、排气口在下方，而气阀也能布置为吸气阀在上方、排气阀在下方。如此之气缸中的气流方向与气阀布置，从结构上去除了气缸发生液击的可能性。如若气体带有少量凝聚液，也不会滞留在气缸中，而将迅即自气缸内向下排出。这也是API618标准所要求的。各级气阀的安装、工作位置和气阀中气体流动方向一致。 专门开发了可视化智能控制系统。该系统充分利用和发挥了计算机及自动化控制最新技术成果，具有以下特点: (1)安全可靠性控制系统主要采用本安防爆技术，现场PLC控制柜采用正压防爆控制柜，确保控制系统安全;同时系统所集成的主要设备全部采用符合国际标准、技术成熟、并在国内外众多行业有成功应用先例的国际名牌产品。控制、操作和显示均采用SIEMENS公司产品。 (2)智能化系统采用智能指令控制，自身检测设备负载运行的变化，跟踪设备过程实时控制，自动地调整设备的负载，从而大幅度提高设备的利用率，节约能源。能自动跟踪天然气用气量的变化，结合工艺要求调整进气状态，在用气量增大时，加大进气阀开度，在用气量减少时关小进气阀开度，始终使设备运行在最佳工作点，达到了降低电机运行时的电力损 耗、实现节能的目的。对经常处于空载的压缩机，其节能效果最为显著。 (3)控制过程的可视化可视化是近年来迅速发展起来的新生技术，某种意义上代表着机电一体化发展的潮流，是衡量该系统整体控制水平高低的尺度。与传统的仪表控制模式相比，可视化操作界面直观、简洁、形象，丰富的图形、曲线、列表更加完整准确地实现了人机对话。强大的智能化管理功能为使用者和管理者提供了多种可行的选择，完善的运行和故障监控系统保障了设备安全运行。可视化界面的使用彻底替代了传统设备上所安装的各类仪表、器件，使设备从使用、记录、维护等各方面有了一个整体的提高，彻底地改变了自动化仪表的概念。 (4)网络化该可视化智能控制系统不仅可以单机运行控制，而且多台设备之间互相通信，在多台设备共同使用的情况下，可自行定义主、从关系和使用优先 级别，组成一个小型网络群控自动化控制系统，也可以和当今流行的PLC和DCS、FCS控制系统通信，为MIS系统提供设备 运行数据。 (5)结构新颖，维护方便为适应不同的用户需求和不同的应用场合，采用三层硬件结构:最低层为测量元件即温度变送器、压力变送器等;中间为主控制层即SIEMENS公司S-200的CPU224、EM223开关量扩展模块和EM231模拟量扩展模块;上层为操作及显示层采用SIEMENS公司TP27-10人机界面。该设计方案组态灵活、多样，应用简单、维护方便。 (6)兼容性、可扩充性本系统的建立遵循开放性原则，具有良好的可扩充性和开放性。 (7)简便性、经济性本控制系统主机设备采用SIEMENS系列产品，可靠性高，维护工作量小，并且都是模块化结构，更换简单，不影响生产的连续性。同时有效地降低了设备的成本，使其具有极高的性能价格比。 (8)工艺设备运行状态显示;压缩机动态参数显示;有关参数趋势显示、历史数据显示、记录等功能。 (9)过程控制回路参数设定值的打印;事故报告打印等功能。 (10)具有报警优先权，可在当前画面显示任何报警提示。 (11)在操作面板上具有启动、停车等软手操功能，或其他方式对天然气压缩机组启动、停止等功能。 (12)系统界面真正全部汉字化，包括各种显示画面、报警、记录。 (13)操作简易、方便、可靠且易于掌握。 (14)设备表查询功能，可以在操作面板上，随时查看主要设备的档案和运行状态。 (15)故障和问题管理功能，对设备发生的故障在人机界面有详细的记录。 (16)系统开机自诊断功能，贮留监控及编译程序。 (17)友好的人机界面，操作菜单密码设定，既方便设定又防误操作。 (18)该控制系统编程指令丰富、性能稳定、测控精度高，方便地组合各种控制逻辑，进行系统功能的扩展和性能的自定义，使用方便灵活。 L-13/7-250型CNG压缩机之外观如图6-14，剖面如图3-26，机组图如图3-25，性能参数参看表6-20。 6.10重庆气体压缩机厂有限责任公司CNG压缩机系列 我国的川渝地区，在全国最先改低压橡皮囊天然气汽车为现代高压气瓶天然气汽车，并于1988年实现了天然气汽车加气站装备的全部国产化。其中的CNG压缩机，技术难度大，“骨头”实在难啃。然而，它却是加气站的最关键装备，不能不啃。重庆气体压缩机厂有限责任公事对此作出了开创性贡献，于1987年研制成功国产第一台天然气汽车加气站用CNG压缩机(VW-1.55/3-250型)，功不可没。 经过多年的不懈努力，重庆气体压缩机厂有限责任公司的CNG压缩机已形成全系列并日趋完善，可提供进气压力从0,15MPa，供气量从100Nm,/h,2000Nm,/h的V型、L型、W型、D型、Z型CNG压缩机，压缩级数2,5级，驱动方式为电动机，也可为天然气发动机，并已形成批量生产，产品覆盖大中小型固定站和子母站。 1.V型 该系列压缩机为国内第一代CNG压缩机，采用双V型，结构紧凑，占地面积小，便于运输、安装、维修。该机排气量较小，适合于建中小型固定站。 2.L型 L型压缩机采用级差式结构，微漏气体通过平衡腔回收，该机型以高可靠性为其显著特点，无故障运行时间高达6000,8000h。常用级数为3,4级。该机型为水冷式、少油润滑、进气压力0.056MPa,2.5MPa、供气量从250Nm,h,1500Nm?h，具有高可靠性、低维护量、低转速、运行平稳、振动小等特点。该系列天然气压缩机适用于各种类型大中型加气站。 3.W型 W型压缩机综合了V型和L型的特点，不仅具有结构紧凑、重心低、占地面积小，便于运输、安装、维修的优点，还保持了L型压缩机可靠性高的特点，常用级数为4,5级。该系列压缩机采用倒级差、气缸无平衡段设计，少油润滑，使整机摩擦力小、节能省功，可靠性高，进气压力为0,2.5MPa，供气量为250Nm,/h,1500Nm,/h。在低管网压力、高温地区，该系列压缩机可采用五级压 缩，降低级间温度，保持可靠性。冷却方式为水冷或混冷。 4.D型 D型压缩机结构型式为对动式，动力平衡性好，振动小。采用倒级差、气缸无平衡段设计，少油润滑，使整机摩擦力小、节能省功，可靠性高。该机型还具有以下特点: 1. 进气压力范围宽、排气量大。 2. 进气压力0.3MPa,2.5MPa，供气量500Nm,/h,2000N,/h，单机日供气量 可大于30000Nm,。 3. 可采用水冷、风冷或混冷等多种冷却方式。 4. 箱式橇装，噪声低，箱外噪音小于70dB(A)。 该系列压缩机适用于建母站、大型固定站以及主城区建站。 5.Z型 该机型为子站用机型，主要特点如下: 1. 采用立式，占地面积小。 2. 气缸无平衡段，少润滑油，节能省功，比功率低。 3. 进气范围广:3MPa,20MPa，供气量300Nm,/h,1500N,/h。 4. 自动切换进气，实现一级或二级压缩。 6.11成都天然气压缩机厂CNG压缩机系列 四川石油管理局成都天然气压缩机厂系中国石油天然气集团公司定点生产压缩机与动力机械的专业厂，具有三十多年制造、修理石油天然气勘探开发设备及油气田集输专用压缩机、CNG压缩机的历史。 1.结构与参数简介 CNG压缩机系列各机型之结构型式为W型，压缩缸呈W型布置，各缸中心线夹角为60?，水冷、三级压缩。一级可以单作用，也可双作用，二、三级单作用。曲轴为单曲拐，三只连杆均装在同一曲拐上，缩小了机器的轴向长度。该机配套动力为燃气发动机或电动机，机组(图3-23)为橇装结构，外形紧凑，美观大方，安装极为方便。 2.W型系列CNG压缩机的特点 W型CNG压缩机经500小时以上的型式试验、用户使用考核并经四川省技监局检测，证明该机动转平衡、振动小、噪声低、使用可靠、监控系统自动化程度高，表现了优良的性能特性和使用特性。 (1)该机的结构型式有利于机器的动力平衡，有利于气阀通流面积的增加，外形紧凑、美观。 (2)该机运动部件经优化设计，各列一阶惯性力的合力通过精确的曲轴平衡块配重得以完全平衡，使得该系列机组获得优良的动力平衡性，振动小，噪声低，对安装基础要求低。 (3)该机主要易损件如气阀、活塞环、填料等委托奥地利外商独资企业贺尔碧格公司设计和制造，十字头滚针轴承、高压球阀、高压卡套式接头、出口单向阀等关键件均由国外进口，机身、曲轴、连杆、十字头等大件由厂技改后的精密数控设备加工。装配由熟练技术工人严格按装配工艺执行，因而使机器的质量、可靠性和寿命都得到了充分的保证。该机经500多小时型式试验后解体检查，曲轴、缸孔、十字头基本无磨损，气阀、活塞环、填料完好如初。 (4)该机监控系统集国内外CNG站用压缩机控制系统之优点于一身并有自己的独创之处，其有别于传统的CNG压缩机控制系统，主要特点如下: ?将电气传动控制和过程数据采集监控系统(CSADA)二者综合为一体，全自动地完成对W系列CNG压缩机的启动、停止、加载、减载控制，工况参数的采集监控，对机器提供完善的故障保护，可实现无人看守。 ?利用人机对话(DU)，在中文界面上，通过触摸屏完成对机器的自动控制，参数设定，历史参数查询，控制程序的编排和修改等操作。 ?机器的各种工况参数(电流、电压、各级进排气压力、温度、转速、流量等)和各种故障信息可用多种形式(如曲线图、参数表等)在中文界面上显示，并可根据需要存储、打印，供事后查询分析。 ?根据需要，一台综合控制柜可对多台压缩机提供数据采集监控，可降低成本，便于设备的集中管理。 ?控制柜的现场工况参数采集接口具备本质安全防爆性能，电气控制部分满足隔爆要求。因此该系统能在爆炸危险场所/区中安全可靠的使用。 ?配有通信口，便于数据的远传和组网控制，可根据需要与上位机或网络相连，构成远程管控一体化系统。 ?控制柜设计新颖，外形美丽大方，易扩展，可靠性、稳定性高，调试简单，安装维修使用方便，抗干扰能力强。 (5)该机适应工况范围广，吸气压力可在0.2MPa,0.5MPa范围内变化。满足不同气源压力的使用要求。 (6)该机采用少油润滑，并采用先进的气液分离技术，使压缩后的天然气基本不含油水等杂质，减轻了加气站深度脱水装置的负荷。 (7)该机冷却系统优化设计，采取高效的管翅冷却技术，使供气温度低于40?。 (8)该系列机型比功率经测试计算为11.68kW/(Nm,.min-1)，达到奥地利W型CNG压缩机的水平，节能效果是明显的。处于国内领先地位。 (9)W型系列压缩机采用橇装结构，驱动机(电动机或燃气发动机)、冷却器、分离器及各种管道均布置在一个橇座上，用户只要接上进排气管线和放空管线即可投入使用。设备占地面积小，安装维修方便，基建费用低。 6.12安瑞科(蚌埠)压缩机有限公司CNG压缩机系列 安瑞科(蚌埠)压缩机有限公司之前身——蚌埠压缩机总厂/蚌埠空气压缩机厂，早在廿世纪六十年代就已自行研发成功工艺用高压气体压缩机和油田开发等用途的高转速、高压空气压缩机，廿世纪八十年代又引进了奥地利LMF公司W型高压压缩机制造技术和德国曼内斯曼?德马格公司V型空气压缩机制造技术。 作为最早关注CNG压缩机的国内少数压缩机制造企业之一，该公司早在1998年就研制成功了V-1.5/3-250型CNG压缩机。 将公司的设计、制造经验和LMF公司高压压缩机制造技术、德马格V型空压机传动基础件技术紧密结合，其颇具特色的V型——W型CNG压缩机，现已形成完整系列，性能参数覆盖面宽泛。系列中各机型的每一列活塞力都不算大，但通过列数和级在列中配置的多种变化，交织成功了可满足客户各种性能参数需求的CNG压缩机系列。由于将角度式压缩机在中等功率范围内能实现极紧凑结构的突出优点予以充分发挥，该V型—W型CNG压缩机系列各机组外形尺较小，占地面积较少。该系列较多的较小尺寸的传动件，对于组织生产而言，较比方便。V型、W型的结构型式也有条件实现一阶往复惯性力的完全平衡。 6.13北京京城环保产业发展有限责任公司CNG压缩机系列 北京京城环保产业发展有限责任公司的前身——北京第一通用机械厂，是国内最早致力于石油天然气工业用压缩机开发的少数压缩机制造企业之一，也是廿世纪八十年代中期国内接触、研究现代CNG压缩机和天然气汽车加气站其它装备的第一家压缩机制造企业。 该公司独立研发的DF-1.5/3-250型CNG压缩机剖面图如图6-20，DF-DS系列CNG压缩机系列主要参数如表6-14。 DF-DS系列CNG压缩机以风冷的冷却方式为特色，根据加气站业主的需要，也可采用水冷或混合冷却等多种冷却方式。由于采用了对称平衡型的结构型式，动力平衡性好，运转平稳，振动小，维修方便。如DF-1.5/3-250型CNG压缩机，其相对两列的往复运动件质量差，控制到高水准的50g级。DF-DS系列的橇装CNG压缩机和高性能PLC控制系统，都为客户提供了方便:无需专用压缩机房，机组安装迅速，大大降低土建费用和周期，自动保护功能齐全，实现对机组运行状态的自动检测和控制。 6.14自贡通达机器制造有限公司产CNG压缩机 自贡通达机器制造有限公司是国内最早供应CNG压缩机的两家制造企业之一，在廿世纪八十年代就已进入四川地区CNG压缩机市场。该公司在国产小氮肥 厂用L型高压氮氢混合气压缩机基础上派生的L型CNG压缩机，是国产L型CNG压缩机中的最早机型(参看图6-21)。 历经廿年之发展，自贡通达机器制造有限公司研发了多型号CNG压缩机，其结构型式和冷却方式也已多样化，且不但在NGV常规站、而且在加气母站和加气子站用CNG压缩机范围也已作积极开拓，市场占有率较高。自贡通达机器制造有限公司产之CNG压缩机，本书的其他部分尚有详细介绍。 6.15自贡山川气体压缩机有限责任公司CNG压缩机系列 在历史上，发祥于重庆市的山川公司是国内制造压缩机历史(已逾50年)最悠久的极少的几家企业之一。 L系列CNG压缩机是在设计精良、结构紧凑、性能优越、市场反映良好的L型方外形气缸动力用空气压缩机的基础上设计而成，继承了原型机稳定、可靠、运转平衡、工艺成熟的优点，三、四级级差活塞浮动，确保了运动机构自动对中。级间冷却采用高效三维内肋管水冷式冷却器或高效风冷式冷却器，确保了整机性能。完善的PLC控制或继电器控制，能满足用户不同层次的需要，从而达到用户界面友好、操作性强、控制灵活、直观舒适。整体橇装，减少了安装周期，节省征地费用。系列化的设计，适用于进气压力为0.1MPa,1.0MPa，供气量为360Nm,/h,600Nm,/h，冷却型式多样化和全天候建站。 D系列CNG压缩机是在对国内外CNG压缩机技术和市场进行广泛调研的基础上，充分吸收先进技术并结合工厂50多年来生产压缩机累积的经验，考虑到天然气的特性及建站规范和特殊要求而开发的，具有以下特点:结构紧凑、性能稳定、对置平衡、运行平稳、相同的比重量可获得最大的排气量，气缸自然冷却，水冷级间冷却器采用三维内肋管，确保下一级进气接近一级进气温度;压缩机气缸润滑采用注油器高压注油，曲轴机构为油泵压力润滑;电机直联、整体撬装。采用手动或自动操作，运用PLC或继电器实时控制。 其L型——对称平衡型CNG压缩机系列主要参数如表6-15，所产L型CNG压缩机参看图6-22。 6.16上海康普艾大隆高压设备有限公司CNG压缩机系列 上海康普艾大隆高压设备有限公司是英国康普艾集团有限公司与上海电气集团公司共同投资，于2004年组建的中英合资企业，专业从事天然气汽车加气站及其它高压设备的设计、制造和服务。就全球范围而言，英国康普艾集团有限公司既是百余年前即已最早制造近代往复活塞式压缩机的企业，又是最早制造近代舰船用中高压空气压缩机的企业，还是在廿世纪最早涉足CNG压缩机与天然气汽车加气站其它装备的极少数大企业之一。上海大隆机器厂则在我国民族工业发展史上拥有重要的一席之地，是民族冶金及机械制造工业的发祥地之一，成功地制造了化工/石油化工用多种型号规格的大中型工艺气体压缩机、制冷机，并于本世纪初实施了高水准、60kN活塞力、4列对称平衡型CNG压缩机的研发。 上海康普艾大隆高压设备有限公司CNG压缩机主要技术参数如表6-16，其GP37、GP70型CNG压缩机参看图6-23。 系列中的GP37、GP50及GP70采用V型或W型结构，占地面积小，效率高;GP80、GP100、GP150采用对称平衡M型，其运行平稳，振动小。整个压缩机系统(包括压缩机、电机、进出口缓冲器、风冷却器、回收罐、气路、油路、放散管道及就地仪表盘、PLC控制等)集成在一个橇体内，整个橇体外覆隔音防雨板，便于安置在露天场地。橇体内装有气体泄漏报警器及安全阀，对安全更有保障。上海康普艾大隆高压设备有限公司产之CNG压缩机，本书的其他部分另有详细介绍。 6.17四川金星压缩机制造有限公司CNG压缩机系列 廿世纪末崛起的四川金星压缩机制造有限公司，现已形成完整的立式ZW系列CNG压缩机(主要参数如表6-17，由天然气发动机驱动的3列立式机参看图3-33)，并积极拓展了L型、对称平衡型CNG压缩机。 该公司产之CNG压缩机，以倒级差式气缸、取消“平衡段”、气缸按无油润滑设计、采用“气垫式”气阀与镀膜优质气缸套为特色。四川金星压缩机制造有限公司产之CNG压缩机，本书的其他部分另有详细介绍。 6.18奥地利LMF公司注:雷泊尔斯道夫(Leobersdorf)机械制 造公司，近萨尔茨堡。CNG压缩机系列属德国巴高克(BABCOCK)集团公司的LMF公司，系全球范围内开发CNG压缩机的先驱者之一。 LMF在原有高压空压机系列基础上，开发了W型VP系列及VGd系列CNG压缩机。VP系列为单作用、水冷或风冷，压缩机级数3,4级，最高吸气压力1.66MPa，排气压力25MPa，功率13,100kW。VGd系列为双作用、有十字头、水冷却，压缩级数2,5级，最高吸气压力6.0MPa，排气压力25MPa，功率75kW,166kW。VGd系列产品剖视之例如图3-29。 出自更深层次的环境保护意识的远虑，和极少数CNG压缩机制造公司雷同，LMF也在近年开发了曲轴箱承受内气压的CNG压缩机。自压缩机的压缩容积部分通过活塞环泄漏到曲轴箱的微量气体，被曲轴与曲轴箱之间设置的机械密封所闭锁，使曲轴箱内气压有所升高。当然，此气压的升高不会是无限的。曲轴箱和压缩机第I级吸气管路联通，但其间务必特设止回阀，以确保曲轴箱内积纳的泄漏气体能顺畅地进入吸气管道。止回阀的设置，断然摒除了吸气管路气流(无论其压力值是否波动)大量引射曲轴箱内传动机构润滑油雾的可能性。于是乎形成曲轴箱承受了内气压，其值恒等于当时第I级吸气压力的状况。由此导致的曲轴箱成本增高，换取了压缩机泄漏气绝不致于逸散入大气酿成对环境的温室效应污染。即:压缩机微量汇漏气的唯一去向，是经由曲轴箱返回至第I级吸气口再进入气缸。 LMF制造了功率达100kW、吸气压力达2.3MPa的曲轴箱承受内气压的CNG压缩机。其中，角度式的VP系列为风冷或水冷式，单作用，压缩级数2,4或至6，标准型排气压力25MPa。VP系列CNG压缩机主要传动件材质:曲轴为50CrMo3锻造合金钢，连杆为28Mn6锻造合金钢，活塞销(十字头销)为37MnSi5合金钢。连杆小头轴承为滚针轴承。 曲轴箱承受内气压的VP2N型、VP3N型CNG压缩机之结构状况是: 1.VP2N型CNG压缩机 风冷、单重(单曲拐)扇型，四列，各列气缸中心线夹角45?，曲轴转向为顺时针。最左列为第?级，向右依次各列为?、?、?级。级在列中之如此布置， 乃基于如下思路:利用位于左侧的“超前”的第?级和第?级之吸气压力，使之作用于该二级的活塞，进而帮助推动曲轴旋转(推动转向和原动机驱动曲轴旋转方向一致)，再通过第?级连杆使第?级活塞在向盖行程完成压缩过程。这样的设计，有助于减小压缩机所需飞轮矩和节能。第?级列，近动力输入端。 第?,?级设计有直接和活塞体联结的十字头(假活塞)。压缩机转速1200r/min。 第?,?级气缸直径:155/80/45/27/mm。各级吸气管直径:88.9/30/20/20mm。各级列排气管直径: 60.3/25/16/mm。曲轴与飞轮的键联接配合部位锥度1:10，其大端处直径为80mm。飞轮外径570mm，宽度200mm。曲轴非动力输入外伸端，以皮带轮增速驱动轴流式冷却用风扇，向各级冷却器鼓风冷却，扇叶外径700mm。具有散热翅片的风冷式各级气缸，由被风扇引掠的环境空气冷却。 压缩机主机宽度1300mm，高度1340mm，曲轴方向长度(飞轮外端面到风扇外端面)950mm。 2.VP3N型CNG压缩机 风冷、双重(双曲拐)W型，6列，各列气缸中心线夹角60?。第?,?级气缸数及其直径:2?Φ140/1?Φ105/2?Φ45/1?Φ30。级在列中的分布状况:近动力输入端的曲拐(自左向右)为?级缸(1只)—?级缸—?级缸(1只)，另一曲拐(自左向右)为?级缸(1只)—?级缸—?级缸(1只)。第?、?级设计有直接和活塞体联结的十字头(假活塞)。 各级吸气管数及其直径:2?Φ76.1/1?Φ48.4/2?Φ25/1?Φ20。各级排气管数及其直径:2?Φ60.3/1?Φ42.4/2?Φ20/1?Φ16。曲轴非动力输入外伸轴头，装有轴流式冷却用风扇，其扇叶外径1000mm，与曲轴同转速工作，向各级冷却器鼓风冷却。有着散热翅片的风冷式各级气缸，由被风扇引掠的环境空气冷却。飞轮外径500mm，宽度224mm。 压缩机主机宽度1280mm，高度1300mm，曲轴方向长度(飞轮外端面到风扇外端面)1180mm。 6.19意大利新比隆公司立式CNG压缩机系列 1931年，意大利的第一座天然气汽车加气站建成于北部的Salsomaggiore，安装有Nuovo Pignone(现属美国通用电气集团公司，GE)制造的两台CNG压缩机，其排气压力为15MPa。1939年新比隆将压缩机更换，其排气压力达25MPa，1998年时这两台压缩机仍在正常运行。 1998年时，意大利拥有40万辆CNG汽车(绝大部分是私家车)和由275座加气站组成的加气网络。新比隆的车用天然气压缩装置分为: 1. 组合型，适合于安置在压缩机房内; 2. 带开敞式的罩壳，适用于大气温度在-25?到45?的范围内; 3. 带封闭式的罩壳，适用于大气温度低至-55?的环境。 新比隆开发的单元站(CUBOGAS)体现了其在加气站方面的策划原则: 1.加气站必须座落在有大量用户的地方，在城市里，在车流量大的路上和高速公路旁，必须容易运输和安装。 2.尽可能座落在压力较高的天然气管线附近，这样其投资和运行费用都将最低。站的加气能力应保证收回投资，即站的供气量符合实际需要。 3.设备模块化，便于增容和投资随着需求的增加而增加。 4.将安装和开车的时间和费用降低到最少。 5.设备要能适应变化的管网压力同时不要浪费能量。 6.安全性:积极的防护系统优于被动系统。本安型的装置可保证人员及设备的安全，预防性的(积极的)系统可以避免发生损坏;因此，这类系统比被动的采用机械保护的系统更为有效。 7.可靠性:保证长周期连续运转，以确保回收投资。 8.适合于快的加气速度:加注时间一定不能比液体燃料的加注时间长很多。 9.设备的供应商一定是可靠的和有实力的制造厂，使用不可靠的制造厂提供的设备将会造成巨大的经济损失。CUBOGAS是橇装的，其中S型覆有隔声罩，噪声声压级可达70dB(A)，1m。CUBOGAS配用立式、气缸不注油压缩机，列数有1、2、4列共叁种，行程175mm，曲轴中心线距地面330mm。气缸由封闭循环水冷却。 传动机构润滑油冷却器亦由封闭循环冷却。轴流式冷却风扇使各级冷却器和循环水工作正常。循环水泵自然必不可少。主电动机以同步三角皮减速驱动压缩机，或为直联驱动(机组型号中有“2”者)。天然气汽车加气站的站用高压气瓶组也装在橇内。 图6-24为CUBOGASS70型机组(含2BVTN/3型压缩机)轴测图。表6-18为立式BVTN系列CNG压缩机参数。 图6-24新比隆公司的CUBOGASS70型低噪CNG压缩机组 BVTN系列压缩机的活塞平均速度都较高。如CUBOGASS100型机组配的2BVTN/4型压缩机(2列、4级压缩)以转速750r/min运行，活塞平均速度高达4.375m/s。 甚可嘉许的是，BVTN系列CNG压缩机的设计策划，充分注意到了对车用天然气源压力的广泛适应性。车用天然气源压力因地域不同而异，甚至差别很大，即使同一地点也可能出现气源压力有所波动的情况。BVTN系列压缩机的吸气压力在0,6MPa表压力的广泛范围，而每一机型又尽量合理地占有宽的吸气压力区间。 如表6-18中序号1,3的二级压缩机型，适应吸气压力1,6MPa;序号4及5的三级压缩机型，适应吸气压力0.18,2.6MPa;序号6及7的四级压缩机型;适应吸气压力0.07,0.48MPa;序号8及9的四级压缩机型，适应吸气压力0.05,0.3MPa;序号10及11的四级压缩机型，适应吸气压力0,0.15MPa;序号12的四级压缩机型，适应吸气压力0.15,0.5MPa;序号13的四级压缩机型，适应吸气压力0.06,0.3MPa。 6.20瑞士苏尔寿—布克哈德公司注:瑞士苏尔寿—布克哈 德(Sulzer-Burckhardt)公司CNG压缩机系列 1.角度式中小型高压筒形往复活塞压缩机系列 系列于九十年代初推出，其性能参数范围:排气量?500m,/h、排气压力?35MPa。风冷式CV、CN、CU型为W型，容量稍大的水冷式CT型为?(倒T)型，气缸有油润滑。参看图3-28。系列产品的压缩介质广泛:氢气、氦气、压缩天 然气、烃类气体、氮气、氢气、二氧化碳、乙烷、空气和其它非腐蚀性气体及混合气体。其应用场合首推天然气汽车加气站，乙炔工厂，装瓶、装罐工厂，电解工厂，氦回收系统，空气分离装置，电流断路器，地震研究，石油化学工厂等也广泛采用。 该系列产品的优点是: (1)标准筒形活塞式重负荷压缩机，具有设计先进和高可靠性的特色; (2)设计成3,5级压缩，各级压力比低、容积效率高、排气温度低; (3)有综合启动卸载系统和凝结物自动排放装置; (4)采用吸排气同心组合气阀，以求余隙容积小和阀零件数量少(布克哈德的同心组合气阀组件外径为60,250mm)，其内圈吸气/外圈排气(或与之相反)，阀座和升程限制器之间以埋头内六角螺钉固紧，组件外缘被气缸盖和气缸体卡紧就位。 (5)连续负荷下具有有效的冷却和少的维修操作工作量; (6)结构紧凑、操作方便，在制造厂内装配调试毕的成套机组由减震器支承，无需特制基础，安装简单，也不需专门的安装空间; (7)气密性耐压曲轴箱承受压缩机吸气绝对压力至1.6MPa，压缩介质不会泄漏至大气。 水冷却、双曲拐的CT型产品，呈倒T型，行程125mm，转速1030r/min，活塞平均速度高达4.29m/s。各级皆单作用，气缸及传动部件皆压力润滑。2只第I级气缸之缸径皆为230mm，3,5级压缩的各级皆只有1只气缸。各型号皆为皮带传动。无电动机的机组质量:3级机4200kg，4级机4500kg，5级机4800kg。机组外形尺寸:空气介质时3800?2000?2000mm，其它介质时仅宽度变为1955mm。 当压缩天然气时，其主要零部件材质为:气缸、活塞—铸铁，活塞环—特种铸铁，连杆、曲轴、曲轴箱—球墨铸铁，分离/冷凝器—碳钢，气体冷却器/气管路—碳钢。气阀为碳钢，内件镀铬，组合气阀的内三环为吸气阀片，外一环为排气阀片(由组合式波纹状弹簧片压紧)。苏尔寿—布克哈德工程公司(MSB)之NGV 站所供之CNG的含油量，符合美国汽车工程师协会标准SAEJ1616。而机组噪声声压级在覆以隔声罩后已降至65dB(A)，1m，符合闹市区噪声限制标准。出于倒T型压缩机惯性力平衡的需要，其立列往复运动质量应为任一卧列往复运动质量之倍，以便通过配制适当的平衡重使压缩机一阶往复惯性力完全平衡。所以，CT型把直径大、质量重的第I级活塞布置在立列，其它级布置在卧列。 2.CT系列中的风冷气体压缩机 为更好地适应运行场所自然环境条件的多样性，特别是汽车用压缩天然气加气站对冷却方式的要求，苏尔寿—布克哈德公司实施技术开拓，将?(倒T)型、筒形往复活塞压缩机CT系列由仅有水冷式发展成同时具备风冷式，并于近年推向市场。CT系列是苏尔寿—布克哈德公司角度式中小型高压往复活塞压缩机系列中的最大、较大容量部分。CT系列中的风冷压缩机组，其曲轴非动力输入端之轴头，同轴、同转速驱动大直径的轴流式冷却风扇，各级冷却器和各级气缸均得以冷却。 CT系列压缩机的成套橇装方式，因配有较压缩机转速高的电动机而降低了购置电机费用，此为一得;又因采用皮带传动而降低了飞轮矩值、减轻飞轮质量，是又一得。 CT系列压缩机皆以皮带传动，并呈橇装形式供货。其标准型压缩机转速(r/min)，电源频率为50Hz时—570、640、680、720、760、810、910、1030;电源频率为60Hz时—610、650、680、770、820、860、920、970。其水/风冷压缩机质量(不包括电动机)，4气缸者4.2/4.4t，5气缸者4.5/4.6t，6气缸者4.8/4.8t。水/风冷压缩机组外形及尺寸如图3-28左/右部分所示。 CT系列压缩机的曲轴箱有两种:不设机械密封;设有机械密封，曲轴箱可承受内气压达1.6MPa(绝压)。作CNG压缩机用时，依其吸气压力之不同，CT系列压缩机可为3,5级压缩。 3.无连杆往复式CNG压缩机 (1)工作机构 无连杆往复式压缩机，是美国泰康公司(TecumsehCo.)开发并于1990年公开的。它是一种十字滑块式压缩机，最主要的结构特征是采用止转框架机构取代了曲柄连杆机构。运用正弦机构原理，将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动。曲轴转动时，曲柄销带动滑块在两个框架内上下或左右滑动的同时，推动止转框架作相应运动，与框架刚性联接的4根活塞杆随之移动，4只活塞遂完成压缩机的工作循环。4只活塞处于同一平面内，活塞端部设吸气通道并装有吸气阀。曲轴上还装了两块平衡重，以平衡运转时产生的惯性力。由其独特结构所决定的优点是:振动小，制造工艺性好;结构高度紧凑，机械效率高于传统的往复活塞式压缩机;工作转速范围广;吸气阀和排气阀不在同一区域之内，吸气受排气的热影响小。止转框架间的质量差控制很严，如功率0.11kW的此类4级氮压机(EDM型)之质量差规定为2g。 (2)家用汽车天然气灌充柜用FM4型CNG压缩机 苏而寿—布克哈德公司无连杆往复式CNG压缩机，起初仅有FM4型，配于家用汽车天然气灌充柜，是1992年4月始用的。工作4,8小时，即可将小轿车内装的压缩天然气瓶充足20MPa压力。FM4型压缩机系4级、无油、风冷、封闭型，4只气缸呈十字形，最高排气表压力20MPa，吸气表压力0.0017,0.014MPa，在220/240V交流电时，额定供气量3.0Nm,/h(60Hz)或2.5Nm,/h(50Hz)，电流 6A(60Hz)或5A(50Hz)，所需最大功率1.6kW(60Hz)或1.3kW(50Hz)，噪声声压级45dB(A)，5m，工作环境温度-40?,+40?。柜质量63kg，外形尺寸540?500?900mm。天然气进入压缩机后经过支承法兰、曲轴箱到达第I级活塞顶部的吸气阀处。吸气阀依靠活塞运动的惯性力控制阀片的开闭，不受阀腔内气流脉动的影响。级间气体通道借用并汇集于气缸盖和压缩机壳体。热量被转移到铸有高翘片的铝气缸盖和铸铝外壳。气缸为硬化铝，?,?级活塞配置了有特殊PTFE—化合物的活塞环。添加的化合物依气体品质(如含水量)而定。曲轴由位于曲柄销和电动机转子间的两只密封轴承(内径不等)支承。压缩机、支承法兰和电动机构成一封闭体，故而无需轴封。安装在封闭体底部、电动机端盖上的风扇，向上鼓风将压缩机冷却。 气阀组件应用了PEEK注塑成型体，工作平稳、无金属撞击。第?级缸的无油动密封是靠间隙保证的，柱塞以径向间隙5μm在气缸套内浮动。球形支承使柱塞不受侧向力。活塞(柱塞)、导向环外表面材料为特制的塑料或工业陶瓷。 由于FM4压缩机为无油润滑，故其止转框架机构运动表面的磨损需妥善处理。在滑块内孔和外侧工作面都采用了滚针轴承，并施加一定的预载荷，使滑块、滚针和框架间有一定的过盈量。这些表面涂有合成润滑脂，滑道表面有塑料涂层。 FM4压缩机的行程为16mm，转速为1750r/min(60Hz)，各级气缸直径—68/32/18/10mm，各级排气压力—0.35/1.70/6.50/20MPa。 (3)NGV加气站用DM型压缩机 在FM4型压缩机基础上，苏尔寿—布克哈德公司近年推出了加气站用新型DM压缩机(如图6-25)，功率高达30kW。此乃按正弦机构原理工作的无连杆往复式压缩机时下的巅值功率。DM压缩机亦为无油、风冷、封闭型，4只气缸亦呈十字型，可实施3,5级压缩。和FM4型压缩机相比较，DM压缩机的最高吸气压力、最高排气压力、功率及额定供气量皆有大幅度提高。DM压缩机的最高排气表压力为31MPa，吸气表压力范围0.001MPa,1.5MPa，额定供气量30Nm?/h,10Nm,/h(0.5Nm,/min,1.833Nm,/min)，按转速1450r/min、50Hz运转，依吸气压力而变。其转速亦可为960r/min或735r/min。电气参数:电压400/690V，最大功率30kW。 图6-25苏尔寿—布克哈德公司DM型十字滑块传动CNG压缩机组 DM压缩机由磁力联轴节直联驱动，无需飞轮，更无需三角皮带。电动机的下方轴伸驱动冷却风扇向上鼓风，以冷却各级气缸和各级冷却器。 具有隔声罩的低噪声DM压缩机组，其噪声声压级为65db(A)，1m,?3db(A)，按DIN45635,，外形尺寸(长?宽?高)1800?1100?1980mm。显然，和供气量、 功率等级相同的一般往复活塞式CNG压缩机相比较，DM压缩机具有噪声低、占地面积小、外形高度紧凑的优势。 6.21美国飓风公司《CNG250》型摩托式CNG压缩机组 HurricaneCompressors公司《CNG250》型压缩机组，系由两台《CNG125》型压缩机组合而成，其排气压力达34.473MPa，供气量6.696Nm,/min，为四级压缩者。橇装/移动式机组质量3810/4037kg。机组中间单元为风冷式冷却系统组合体，包涵天然气动力缸的循环冷却水散热器、压缩机的第I,?级冷却器和一只后冷却器。高压天然气排气最高温度高于环境温度12?。机组两端处为各一台《CNG125》型压缩机。 《CNG125》系摩托式压缩机，呈V型，一侧为FordLSG875透平增压天然气动力缸(四缸)，额定转速2100r/min，额定轴功率56kW，另一侧是四只压缩缸。动力缸活塞行程97.79mm，活塞平均速度达6.8453m/s。 《CNG250》型摩托式CNG压缩机，以不需电力、仅用NGV站自身气源和配用双压缩机增大供气量为最大应用特色，方便了在接电困难场所建CNG加气站。而其结构特色，自然是采用了摩托式压缩机的型式，天然气动力缸和风冷式压缩缸以及共用之曲轴箱，浑然构成为一完整的压缩机。这就免除了配用独立的驱动机所带来的诸多相关问题，诸如机组轴向尺寸过长、离合器等结构纷繁且零件过多、机组成本增高等。 6.22美国艾里尔公司对称平衡型CNG压缩机系列 ARIELCorp.自创建之初的1966年生产功率150kW以下压缩机发展至今，已成为重要的能源用压缩机制造商，压缩机最大功率可达4500kW。因以石油天然气工业为主要服务对象，驱动机又多为天然气发动机，其压缩机遂形成如下风格:气缸注油润滑自然冷却，无需冷却水套:采取卧式对称平衡型偶数列的结构型式;转速甚高，活塞平均速度亦较高;往复运动质量较轻的列设置附加平衡重，力求惯性力平衡优良;压缩机可整体起吊。 艾里尔公司开发CNG压缩机较早，已形成的系列参数见表6-19。直至九十年代前期，其所供排气量2.8317m,/min及以上的CNG压缩机仍为水冷式。ARIEL的CNG压缩机全采取气缸自然冷却、各级冷却器风冷的方式，始自九十年代中期。现其CNG压缩机系列的排气压力为27.6MPa，吸气温度26.7?吸气压力0.0345MPa,2.76MPa，供气量2.683Nm,/h,53.583Nm,/min，轴功率15kW, 749kW，由多档活塞力基本型压缩机交织为网络构成。列数最多为4，压缩级数2,5级，因吸气压力高低和供气量大小而异。吸、排气压力皆相同时，供气量大的压缩机，其压缩级数多一级。盖因为了便于供气量大、缸径必然也大、散热条件却差的压缩机控制各级排气温度所致。其JGP/2-4型CNG压缩机，为2列、4级压缩，排气压力37.92MPa。级在列中的分布:左列自端部气缸起为第?级平衡容积—第?级，右列自曲轴侧起为第?级—平衡容积—第?级，各列填料中最高密封压力为第?级排气压力。各级气缸均自其上部吸气口吸气、下部排气口排气。第?,?级气阀皆水平方向布置。第?级气阀为同心组合气阀，位于锻钢制气缸盖内。构成CNG压缩机系列的诸机型有JGI、JGP、JGA、JGM、JGW、JGR、JGJ、JGH、JGE等。其中，JGA/4型，活塞力44.49kN，4列，行程76.2mm，最高转速1800r/min，最高活塞平均速度4.572m/s，最大功率298kW，曲柄销直径76.2mm，主轴颈直径82.55mm主轴承宽度50.8mm，连杆大头瓦宽度42.86mm，连杆小头衬套宽度50.8mm，连杆长度209.55mm，十字头外径146.05mm、长度117.475mm，浮动十字头销直径63.5mm、长度105.568mm，镶在十头上的十字头销衬套(2只)宽度25.4mm，活塞杆直径28.575mm，4只连杆螺栓直径12.7mm，传动机构润滑油泵流量30.2836L/min，油池容量37.853L，曲柄半径—连杆长度比λ=R/L=38.1/209.55=0.181818=1/5.5。 6.23国产CNG压缩机典型品种 表6-20国产CNG压缩机典型品种制造者压缩机型号结构型式冷却方式表 注:1)供气量对应标准状态，容积流量对应吸气状态;2)蚌压机之曲轴箱、传动部件借用引进技术:德国曼内斯曼?德马格V型机，奥地利LMF之W型机;3)*4190T天然气发动机;4)D250W、W500均为橇装内循环水冷机组。 参考文献 ,1,高其烈.石油、天然气资源与压缩机〔R〕.交通大学建校100周年暨迁校40周年、压缩机专业成立周年校友技术报告会，1996. ,2,高其烈.石油、天然气资源与压缩机〔C〕.机械工业压缩机科技情报研究成果选编.沈阳气体压缩机研究所，1996. 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