用與測試文章編號:1006-2971(2013)040072-04天然氣增壓機在CNG系統(tǒng)中的應用胥晉(自貢東方通用壓縮機有限公司,四川自貢643000摘要:介紹了CNG壓縮機依據(jù)供氣條件的不同,要在其前再串聯(lián)一臺天然氣增壓機,閘述了串聯(lián)方案及根據(jù)實際情況應用幾種方法進行匹配。關鍵詞:CNG壓縮機;增壓機;串聯(lián);匹配中圖分類號:TH457文獻標志碼:BApplication of Natural Gas Booster on CNG SystemXU Jir(Zigong Dongfang Tongyong Gas Compressor Co, Ltd. Zigong 643000, China)Abstract: According to the different conditions of gas supplied for compressor, a natural gas booster can be installed in series infront of the compressor. This paper has specified the series program and several methods for match according to actual situationKey words: CNG compressor; booster; series matching1CNG壓縮機前串聯(lián)增壓機的客觀要求另有一些加氣站的供氣壓力在0.1MPa以下隨著天然氣汽車的推廣應用,我國的CNG加(如孟加拉和巴基斯坦的供氣壓力多為氣站用設備的生產(chǎn)廠家也在不斷增多,尤其是0.056-01MPa)。這就使得國內(nèi)普遍生產(chǎn)的4級壓CNG壓縮機的生產(chǎn)廠家由原來的兩三家迅速發(fā)展縮的機器,大多因壓比過大,導致排氣溫度上升,到了十幾家。雖然生產(chǎn)廠家增加了,但幾乎所有可靠性能下降,且普遍排氣量偏小不能很好的滿廠家都按標準站:3、4級壓縮(母站三級壓縮,足客戶的要求,雖然有些廠家針對情況專門設計子站兩級壓縮)模式來進行。生產(chǎn)了5級壓縮的機器,但其成本和可靠性均不由于每個CNG加氣站的供氣條件各不相同,盡人意。且同一個加氣站每季、每月、甚至每天的供氣壓為了應對上述的不同情況,廠家不得不生產(chǎn)力(即CNG系統(tǒng)的進氣壓力)均會出現(xiàn)大幅度的適應各種進氣壓力以及各種排氣量的壓縮機,有變化,如:白天壓力低,晚上壓力高,一些供氣的廠家甚至采取了一站一套設計的方法。這就使管線與民用氣管線合用的站甚至會出現(xiàn)早、中、得CNG壓縮機主要零部件的通用化、標準化程度晚3餐做飯時間供氣壓力極低的現(xiàn)象。而一些加很低,從而使其生產(chǎn)加工的難度增大,成本增高。氣站在設計時只考慮了供氣管線的靜態(tài)壓力,當即使如此,我們?nèi)匀徊荒苓m應各加氣站供氣壓力壓縮機開始工作后,其進氣壓力下降幅度遠遠偏的變化。由于CNG壓縮機長期偏離設計工況運離設計工況。有的站建成時供氣壓力正常,但隨行,使得其工作效率及使用壽命降低,運行成本增著同管網(wǎng)用氣客戶的增多,其供氣壓力逐年下降,加。以某CNG加氣站為例:該站設計進氣壓力為無法達到設計要求,有的CNG站幾乎從運行開始06MPa,配排氣量為600Nmh及1020Nm的的那天起,就沒有達到設計要求。壓縮機各一臺在試運行期間每天銷售6000Nm3天然氣。這中國煤化工需開600Nm沿h收稿日期:201307-05的壓縮機CN/的壓縮機72|a技州2013年04期(總第240期)■應用與測6h左右即可滿足售氣需求。然而,該站試運后,可將天然氣增壓機直接串聯(lián)在CNG壓縮機前面其進氣壓力只能達到025MPa左右,這就使該壓將天然氣壓力提高到設計進氣壓力,并經(jīng)冷卻后縮機的排氣量只能達到其設計要求的一半,從而使送至CNG壓縮機,如圖2。該站的CNG壓縮機及相關系統(tǒng)的運行成本大幅度采用本方案的優(yōu)點是:上升,使其壽命幾乎縮短一倍,經(jīng)初步測算,該站(1)由于天然氣增壓機的電機功率較小,用本的毛利約40%被上述因素消耗掉了。(據(jù)筆者所知,方案運行的能耗將遠遠小于用CNG壓縮機直接壓上述情況在建成的CNG加氣站中較為普遍,筆者縮G進氣壓力偏離設計值越遠,節(jié)能效果越顯著);所在城市的10個站中,大多設計進氣壓力為04(2)減少CNG系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的運行時間06MPa,而實際進氣壓力在03MPa以下)。并確保其在最佳工況下運行,以提高該系統(tǒng)的可綜上所述,筆者將上述問題歸納為以下3類:靠性,延長其使用壽命;(1)進氣壓力波動幅度大,使壓縮機工況變(3)減少了相關人員的實質(zhì)工作時間?；?(2)實際進氣壓力遠遠低于設計壓力;對于一些進氣壓力低,排氣量要求較大,交(3)進氣壓力過低,4級壓縮難以達到要求,而生貨周期較短的場合,用天然氣增壓機與CNG壓縮產(chǎn)5級壓縮的機器有困難或不合算。機串聯(lián)應不失為一種即經(jīng)濟實惠,又安全可靠的針對上述問題,筆者認為最簡單易行,經(jīng)濟好辦法。性及可靠性均較好的方式是在上述CNG壓縮機前由于可用改變天然氣增壓機的壓比及排氣量再串聯(lián)一臺天然氣增壓機。來達到改變整個CNG系統(tǒng)的排氣量。故這種方法的適應性極為廣泛,甚至可以在進氣壓力為負壓2天然氣增壓機的串聯(lián)方案時正常工作。例如一位用戶要求提供一套進氣壓對于進氣壓力波動幅度大的場合,建議在壓力為0.056MPa,排氣量不小于600Nmh的CNG縮機進口管道上安裝一截止閥,天然氣增壓機的壓縮機,交貨期為2個月,筆者認為按上述條件,進氣口接在截止閥前,排氣口接在截止閥后。如如果沒有正好對應該工況的成熟機型,要在這么圖1所示。短的周期內(nèi)新開發(fā)一臺適應該工況的CNG壓縮機,難度較大,并且也不經(jīng)濟,其可靠性也難以歌心從上太CNG壓縮機保證。而用一臺排氣量大于600Nm沿h,進氣壓力為0056MPa,排氣壓力為05MPa的單級增壓機與一臺進氣壓力為05MPa,排氣壓力為25MPa,排氣量為610Nm/h的CNG壓縮機串聯(lián)。由于該CNG壓編機系成熟機型,已經(jīng)過長期運轉(zhuǎn)的考驗。當進氣壓力達到或接近設計壓力時,打開截而一臺壓比為3.85的單級增壓機其結(jié)構(gòu)簡單,技止閥讓天然氣直接進入CNG壓縮機;當供氣壓力術成熟,制造容易,造價低廉,將其與全壓縮系低于最低進氣壓力設定時,開啟天然氣增壓機統(tǒng)放在一個撬上,這樣,對用戶來說即滿足了其關閉截止閥,讓天然氣經(jīng)增壓機將壓力增至設定技術要求及交貨周期,又節(jié)省了投資(該方案的的進氣壓力,并經(jīng)冷卻后進入CNG壓縮機。若將售價低于一臺同條件的5級壓縮的機器),圖3為截止閥選為氣動或電動閥門,本系統(tǒng)可通過控制該機的布置圖。系統(tǒng)實現(xiàn)自動切換。我們還可以利用增壓機來提高現(xiàn)有壓縮機的本方案可保證CNG壓縮機始終保持最佳工作排氣量(超過設計值)這是因為當壓縮機在每次運狀態(tài),確保其排氣量不變,縮短壓縮機工作時間。轉(zhuǎn)中大部分時間排氣壓力遠低于設計壓力,故其配對于實際壓力遠遠低于設計壓力的CNG站,套電動機功率有較大富余。這時用增壓機將天燃氣進氣管道)壓力提高到壓縮機講口壓力標定值之上,可較大幅然氣增壓機大客積沖器cNG壓機度的提高壓中國煤化工機功率的許用因2值以內(nèi))。CNMH(化的信號去控■2013年04期(總第240期Annam 7 3用與測試ation and TestCNG壓縮機天然氣壓縮機16媯L551-250天然氣壓縮機技術參數(shù)容積總量55m/min軸功率45kW(電機160kW吸氣壓力0.1MPa“排氣壓力25MPa電機轉(zhuǎn)速740rmin6200kg外型尺寸4000mm×1900mm×1900mr圖3制壓縮機的進氣壓力,以獲得最佳工作工況。機,若CNG壓縮機停開一臺或多臺,增壓機與CNG壓縮機的串聯(lián)使用則會出現(xiàn)嚴重的不匹配情3天然氣增壓機的結(jié)構(gòu)形式?jīng)r。增壓機的排氣量會遠遠大于CNG壓縮機的吸對于增壓機的機型選擇,筆者認為仍以活塞氣量,若不采取措施,將會導致增壓機的排氣壓機為首選,雖然大排量高壓空壓機中現(xiàn)已多釆用螺力提高,也意味著CNG壓縮機的吸氣壓力升高。桿機增壓機與高壓活塞機相串聯(lián),而在CNG系統(tǒng)輕則造成兩機過載停車,重則會造成壓縮機等設中,其增壓機的容積流量較小(多在26m/mind左備的損壞。要解決這個問題,可根據(jù)實際情況用右),我們知道,小排量并非螺桿機的強項,螺桿以下方法進行匹配。機后置的油分離系統(tǒng)也增加了管理維護的難度。41回流另外,螺桿機的價格也遠遠高于活塞機,當然,即將多余的氣體從增壓機排氣口經(jīng)冷卻后回我們也不排除有條件的廠家采用螺桿機增壓機的況到進口,這種方式的優(yōu)點是簡單、可靠,投資可能性。極少,只需一個壓力溢流閥門即可控制實現(xiàn)。但其缺點是能源浪費較大,因為回流的氣體都是經(jīng)4天然氣增壓機與CNG壓縮機的匹配過壓縮的,又讓其回到原來的進氣狀態(tài),其壓縮功就白白浪費了,所以這種方式僅適用于短時期增壓機在CNG系統(tǒng)中的應用,即與CNG壓縮或少量回流的情況。機的串聯(lián)匹配使用有幾種方式,如1+1形,即42變頻臺增壓機串聯(lián)一臺CNG壓縮機使用。這種串聯(lián)方即通過電機變頻方式改變增壓機的轉(zhuǎn)數(shù),從式只要增壓機和CNG壓縮機的排氣量一致,它們而改變增壓機的排量。根據(jù)變頻電機的調(diào)節(jié)范圍,之間的串聯(lián)就沒有匹配問題(除非增壓機進氣壓可使增壓機的排氣量在30%-10%之間任意變動力有變化)。即使2臺機組的排量略有差異,也僅并可實現(xiàn)模糊控制,缺點是投資要大一些,調(diào)校困會使CNG壓縮機的吸氣壓力有輕微波動,這對往難一些,但其話應草甲廣白動化挖制容易實現(xiàn)。復壓縮機來講是可以自適應的。4.3停止音中國煤化工但對于一臺增壓機配2臺以上的CNG壓縮對于多CNMH用壓開某缸或74|c才2013年04期(總第240期)■應用與測某側(cè)進氣閥或直接拆除進氣閥的方法來調(diào)整排氣此時管內(nèi)壓力會降至02MPa左右;而當結(jié)算期一量,如一臺雙缸雙作用的單級增壓機,可用這種過,則又會全開閥門,此時管內(nèi)壓力則會上升并方式分別按25%,50%,75%和100%的排氣量來保持在12MPa由于上游開閥時并不通知該站,進行調(diào)節(jié)。這種方式也較簡單,投資低,但只能而此時額定吸氣壓力02MPa的增壓機還正在工分級調(diào)整。比較適合長期需減少排氣量的情況。作,雖有吸氣壓力報警停機裝置,可裝置發(fā)生停也可和方法一一同使用,使其氣量調(diào)整范圍更寬。機反應也多少有個過程。雖然時間短暫,也有但在使用這種方法時要注意增壓機活塞力的平衡兩個行程,此間增壓機一級缸內(nèi)壓縮過程中活塞增減給增壓機帶來的影響。力陡升,短短不到028的時間,增壓機一級活塞進氣壓力變化對增壓機的影響,我們都若忽就已經(jīng)損壞。好在廠家其他運動部件強度均富余略掉壓縮因子的影響,在一定范圍內(nèi)壓縮機的進度較大,才未造成巨大損失。氣壓力與排氣量基本成正比關系,即:針對上述情況,筆者認為對于進氣管道壓力實際排量=額定排量x實際進氣壓力額定進氣壓力波動較大的場合,無論是有無增壓機,均應在壓從上式我們可以看出當實際進氣壓力小于額縮機進口管路上加裝自動限壓裝置,以免類似事定進氣壓力時,實際排量小于額定排量,增壓機故再次發(fā)生。和CNG壓縮機的排量均小于額定排量,兩機的負載也小于額定負載。反之,當實際吸氣壓力大于5結(jié)論額定吸氣壓力時,增壓機的排氣量也會上升。雖綜上所述,筆者認為采用天然氣增壓機與然對于增壓機排氣量的調(diào)節(jié)可用上節(jié)所述方式調(diào)CNG壓縮機串聯(lián),可以加大CNG系統(tǒng)的適宜范整,但對于因進氣壓力大幅上升對增壓機活塞力圍,調(diào)整其排氣量,降低CNG壓縮機的設計和制的影響,是一個必須予以重點關注的問題。造難度,從而降低其制造成本。用此技術對現(xiàn)已在業(yè)內(nèi)由于進氣壓力大幅上升造成的增壓機建成,但進氣壓力波動幅度大,壓力低于設計進或CNG壓縮機損壞,甚至爆炸的事故已發(fā)生多氣壓力較多的CNG站進行改造,可以提高其經(jīng)濟例。如湖南某CNG加氣站采用一臺吸氣壓力效益,增加設備的可靠性及使用壽命,同時還可02MPa,排氣壓力為1MPa的2機壓縮增壓機,以提高CNG壓縮機的通用性和標準化程度。愿該為2臺12MPa進氣壓力的CNG壓縮機增壓。增技術的推廣應用能為我國的CNG事業(yè)增添光彩。壓機投入運行后,竟在2個月內(nèi)3次將增壓機級活塞壓裂。生產(chǎn)廠家反復計算并不斷更換材料,作簡介:胥晉(1951-),男,本科,高級工程師。畢業(yè)于西安交通大仍然無濟于事,不得已廠家只好派人蹲守在該站學現(xiàn)任自貢東方通用壓縮機有限公司總經(jīng)理兼總工程師主要研維修。這才發(fā)現(xiàn)該站的進站氣體壓力因上游供氣究方向為天然氣壓縮機及工業(yè)氣體壓縮機等:主要研究成果:雙向潤滑CNG壓縮機專利;可轉(zhuǎn)換為標準站壓縮機的專利證書;帶滑道部門對其限量供應,當量已供夠,則會關閉閥門,的Nc壓縮機機身專利。(上接第39頁)[3]周云龍,超基于EMD能量的高心泵汽飲故障診斷解,得到了一系列突出信號局部特征的基本模態(tài)研究方法化工自動化及儀表201037(5):41-46函數(shù),并計算各IMF分量熵值。對往復壓縮機氣向4 HUANGNE, etal. The Empirical Mode Dec閥振動信號的分析驗證了EMD和信息熵相結(jié)合在提取信號特征過程中的有效性和準確性,為確診time Series Analysis [].Proc. RSoc Lond. A, 1998, 454903-995往復壓縮機氣閥故障提供了依據(jù)。參考文獻:作者簡介:王金東(1964-),男,山東諸城市人,教授博士研究方[周敏,王慶蜂,劉文彬,等往復壓編機故障診斷模型技向:機械設備故障診斷石油機械系統(tǒng)工程。主持和參加國家自然基術研究及應用J壓縮機技術,2012,(4):13-15金、國家支撐計2]康晨輝,崔玲麗,胥永剛,等EMD熵值譜在軸承故摩信文70余篇,出版中國煤化工目15項,發(fā)表學術論CNMHG項,獲省部級以上號提取中的應用動與沖擊,2010,29(S):204-206.科研教學獎勵7。■2013年04期(總第240期)Gi x 75