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      液壓活塞式壓縮機(jī)與液壓平推式壓縮機(jī)性能分析

      2016-07-29 07:46:18王普超杜昱龍安鋼集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司河南安陽(yáng)455000
      關(guān)鍵詞:往復(fù)運(yùn)動(dòng)

      王普超,李 恒,杜昱龍,馬 寧(安鋼集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司河南安陽(yáng)455000)

      液壓活塞式壓縮機(jī)與液壓平推式壓縮機(jī)性能分析

      王普超,李恒,杜昱龍,馬寧
      (安鋼集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司河南安陽(yáng)455000)

      摘 要:通過(guò)對(duì)CNG加氣站兩種不同結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)的工作原理進(jìn)行分析比較,在CNG加氣站中確定最合適的壓縮機(jī)。

      關(guān)鍵詞:CNG加氣站;天然氣壓縮機(jī);往復(fù)運(yùn)動(dòng)

      D01:10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.04.005

      引言

      在我國(guó)CNG汽車加氣站領(lǐng)域,子站壓縮機(jī)[1]經(jīng)歷了傳統(tǒng)機(jī)械式壓縮機(jī)和液壓平推子站系統(tǒng)后,出現(xiàn)了最新一代產(chǎn)品——液壓活塞式子站壓縮機(jī),液壓活塞式子站壓縮機(jī)繼承吸取了前兩代壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)克服了前兩代壓縮機(jī)的不足[2],較好地解決了現(xiàn)階段子站運(yùn)行過(guò)程中存在的能耗過(guò)高、噪聲過(guò)大、泄漏較大、油氣直接接觸、液壓油揮發(fā)量大等問(wèn)題,促進(jìn)和加快了CNG子站設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步和更新?lián)Q代。液壓活塞式子站壓縮機(jī)[3]充分利用了槽車內(nèi)天然氣壓力能,具有節(jié)能環(huán)保、占地少、投資省、建站流程簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。液壓壓縮機(jī)[4]在國(guó)內(nèi)的使用經(jīng)歷了從進(jìn)口到國(guó)產(chǎn)的發(fā)展過(guò)程,因具有上述優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)CNG子站中得到了越來(lái)越多的使用(液壓活塞式子站壓縮機(jī)的大量使用代表了子站壓縮機(jī)的發(fā)展方向)。

      現(xiàn)將立式與臥式兩種液壓活塞式子站壓縮機(jī)從結(jié)構(gòu)原理、工藝流程、特點(diǎn)三個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明和比較。

      1立式液壓壓縮機(jī)

      1.1結(jié)構(gòu)原理

      工字形活塞桿將上面氣缸分隔為A、B兩個(gè)腔,將下面氣缸分隔為C、D兩個(gè)腔,如圖1:

      圖1 立式液壓壓縮機(jī)

      1.2工藝流程

      液壓站輸出的高壓油進(jìn)入C腔,B腔的油回油箱(近似認(rèn)為回油箱的油壓力為0),活塞桿向下運(yùn)動(dòng),槽車內(nèi)氣體進(jìn)入A腔,(一級(jí)進(jìn)氣),而D腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出(一級(jí)壓縮),進(jìn)入冷卻器,完成一級(jí)壓縮過(guò)程;當(dāng)活塞運(yùn)行到極點(diǎn)時(shí),液壓站換向閥將會(huì)換向,輸出的高壓油進(jìn)入B腔,C腔的油回油箱,活塞桿向上運(yùn)動(dòng),槽車內(nèi)氣體進(jìn)入D腔,(一級(jí)進(jìn)氣),而A腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出(一級(jí)壓縮),進(jìn)入冷卻器,完成一級(jí)壓縮過(guò)程。當(dāng)兩個(gè)這樣的氣缸串聯(lián)時(shí),就構(gòu)成了兩級(jí)壓縮。

      1.3特點(diǎn)

      氣缸和油缸雙缸一體結(jié)構(gòu),液壓油每運(yùn)行一個(gè)行程,都會(huì)將氣缸壁冷卻一次,因此氣體和氣缸壁的溫度較低,不需水套缸冷卻;一組氣缸只有一級(jí)壓縮,要想兩級(jí)壓縮就用兩組氣缸;軸向尺寸相對(duì)較短,大于兩倍行程,可以立式安裝;各支承環(huán)和液壓活塞環(huán)不存在偏磨現(xiàn)象;油附著在缸壁上形成極薄油膜,使輸出氣體內(nèi)含極少量油;當(dāng)密封件損壞時(shí),天然氣會(huì)向液壓油中泄漏(受力分析可知:A腔氣壓總是大于B腔油壓、D腔氣壓總是大于C腔油壓),導(dǎo)致油泵聲音異常,易診斷。

      2液壓平推式壓縮機(jī)(臥式液壓壓縮機(jī))

      2.1結(jié)構(gòu)原理

      中間一個(gè)油缸帶動(dòng)兩邊的兩個(gè)氣缸,每個(gè)氣缸分為兩級(jí)壓縮,如圖2。

      圖2 臥式液壓壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

      2.2工藝流程

      活塞桿向右運(yùn)動(dòng)時(shí),槽車內(nèi)氣體由A進(jìn)入左邊氣缸的一級(jí)腔(一級(jí)進(jìn)氣),而右邊一級(jí)腔的氣體則壓縮后經(jīng)B流出,進(jìn)入冷卻器,完成一級(jí)壓縮過(guò)程;同時(shí),冷卻后的氣體由G進(jìn)入二級(jí)腔(二級(jí)進(jìn)氣),左邊氣缸二級(jí)腔內(nèi)的氣體則壓縮后經(jīng)D流入二級(jí)冷卻器,然后排出。

      相反,活塞桿向左運(yùn)動(dòng)時(shí),槽車內(nèi)氣體由E進(jìn)入右邊氣缸的一級(jí)腔(一級(jí)進(jìn)氣),而左邊一級(jí)腔的氣體則壓縮后經(jīng)F流出,進(jìn)入冷卻器,完成一級(jí)壓縮過(guò)程;同時(shí),冷卻后的氣體由C進(jìn)入二級(jí)腔(二級(jí)進(jìn)氣),右邊氣缸二級(jí)腔內(nèi)的氣體則壓縮后經(jīng)H流入二級(jí)冷卻器,然后排出。

      2.3特點(diǎn)

      氣體與液壓油是分開的,液壓油只能通過(guò)活塞桿上形成的油膜與氣體相溶,氣體含油量低;一組氣缸可滿足兩級(jí)壓縮;由于一組氣缸滿足兩級(jí)壓縮,則其活塞桿的桿徑必須較大(根據(jù)壓縮機(jī)原理,如果活塞桿的桿徑較小,則相當(dāng)于一級(jí)雙作用壓縮,而不是兩級(jí)壓縮),因此活塞桿的重量較大,各支承環(huán)和液壓活塞環(huán)存在偏磨現(xiàn)象;氣體溫度較高,最高可達(dá)160℃。氣缸散熱較差,為保證壓縮效率和密封件壽命,需要增加水套缸,用水冷卻氣缸,使出口氣體溫度保持在135℃以下;軸線尺寸長(zhǎng),至少有三倍行程的長(zhǎng)度,臥式安裝較為合理;經(jīng)過(guò)受力分析,所需油壓=排氣壓力-進(jìn)氣壓力,額定壓力為31Mpa的油泵工作范圍始終在27Mpa以上;當(dāng)密封件損壞時(shí),天然氣會(huì)向空氣中泄漏,不易察覺(jué)和診斷,維修困難。

      立式和臥式液壓活塞壓縮機(jī)綜合比較如表1:

      表1 立式和臥式液壓壓縮機(jī)比較

      3結(jié)束語(yǔ)

      液壓活塞式子站壓縮機(jī)(立式液壓壓縮機(jī))不僅克服了液壓平推式壓縮機(jī)(臥式液壓壓縮機(jī))的不足,也繼承了臥式工藝流程簡(jiǎn)單、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),更具經(jīng)濟(jì)環(huán)保性。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,材料技術(shù)的更新,生產(chǎn)成本的降低,更會(huì)促進(jìn)加氣站的建設(shè)和使用,CNG加氣站[5]以后的發(fā)展會(huì)更加智能化、小型化。

      參考文獻(xiàn):

      [1]楊秀瑩,劉曉紅.壓縮天然氣加氣站設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].石油工程建設(shè),2005,31(2):46-47.

      [2]李云.CNG加氣站液壓壓縮機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行中存在問(wèn)題分析與對(duì)策[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012,(18):140-141.

      [3]雷建平,周三平,李珊.節(jié)能液壓式CNG汽車加氣子站的應(yīng)用[J].石油庫(kù)與加油站,2010,19(6):33-34.

      [4]鄒虎,雷玉勇,吳雄.液壓活塞式天然氣壓縮機(jī)余隙控制研究[J].液壓與氣動(dòng),2011,32(2):31-32.

      [5]張健.汽車加氣子站CNG壓縮機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].淮南:安徽理工大學(xué),2013.

      (責(zé)任編輯:郝安林)

      中圖分類號(hào):TE974

      文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

      文章編號(hào):1673-2928(2016)04-0012-03

      收稿日期:2015-10-22

      作者簡(jiǎn)介:王普超(1987-),男,漢族,河南安陽(yáng)人,安鋼集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司,研究生,主要從事設(shè)備的維修點(diǎn)檢。

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