應廣大讀者和本刊編輯部之邀,特撰本文,希冀能夠澄清某些模糊理念及技術(shù)問題,以有助于壓縮機等天然氣汽車加氣站裝備采購方之優(yōu)選及制造方產(chǎn)品設(shè)計的改進。
一. 天然氣汽車加氣站成套裝備基本要求
1. 對加氣站成套裝備的工藝性基本要求
a. 進氣壓力好在一點范圍內(nèi)變動的氣源壓力一致。
對常規(guī)站、母站裝備而言,進氣壓力和進站天然氣管線壓力應相匹配,而不應過低,以免浪費能源。
對子站裝備而言,進氣壓力則與轉(zhuǎn)運長管半掛車的天然氣氣瓶組壓力一致。
b. 排氣壓力為20Mpa-25 Mpa。
母站裝備的排氣壓力,目前多為20 Mpa;常規(guī)站、子站裝備的排氣壓力的25 Mpa。
c. 所供車用壓縮天然氣之品質(zhì)(水份、潤滑油含量等),應符合有關(guān)標準規(guī)定。
d. 所供車用壓縮天然氣的流量,符合加氣站的實際需要,不宜嚴重過?;虿蛔恪?/p>
e. 成套裝備的配置模式,以模塊化組合為佳,既便于加氣站可能之增容,又方便了加氣站不同發(fā)展階段里裝備的維護。
2.天然氣凈化系統(tǒng)裝備
前置,中部或高壓天然氣除濕及濾油裝備,應起到的作用是:避免進站天然氣所含水份影響壓縮機正常工作;所供車用壓縮機天然氣品質(zhì)符合有關(guān)標準要求。
合格的車用壓縮天然氣,既保證了汽車燃氣系統(tǒng)工作正常,又利于加氣站裝備和轉(zhuǎn)運氣瓶的安全運行,可杜絕關(guān)鍵工藝喉頸處的“冰堵”等故障。
3.天然氣壓縮系統(tǒng)裝備
由壓縮機及其驅(qū)動電動機和相關(guān)裝備構(gòu)成的天然氣壓縮機組,是天然氣壓縮系統(tǒng)的核心,還是天然氣汽車加氣站的關(guān)鍵的動裝備。
天然氣壓縮系統(tǒng)裝備的電力消耗,占據(jù)加氣站總電耗九成以上的份額,壓縮系統(tǒng)裝備的購置費,約為加氣站裝備總購置費的四分之一左右。
天然氣壓縮系統(tǒng)裝備在加氣站如此至關(guān)緊要,對其基本要求又是哪些呢?
a確保壓縮機和加氣站的安全運行。
盡管天然氣的物理化學性質(zhì)并非“易燃易爆”,而是“能燃可爆”,其密度甚低、在大氣中逸散很快,燃點高達650℃,在空氣中的爆炸極限范圍又很窄,為4.8%-13.46%(體積比),但是,務必防患于未然,應盡量減少加氣站裝備的天然氣泄露量。
壓縮機氣缸處的活塞桿填料,是壓縮機天然氣外泄漏的主要部位,是加氣站安全運行的隱患所在。故應嚴格控制該處的天然氣泄漏量在允許的安全范圍內(nèi)。
b提高壓縮機的機、電零部件的運行可靠性。
壓縮機是加氣站關(guān)鍵的動裝備,又因其機、電零部件重量和數(shù)量眾多,故而同時又成為加氣站易產(chǎn)生故障的動裝備。
提高壓縮機的機、電零部件運行可靠性,避免非計劃停車與檢修,其重要性不言而喻。
c節(jié)電、減震與降噪。
壓縮機是加氣站裝備里大耗電者,也是機械振動和氣流壓力脈動的主要源頭,還是機械噪音、因冷卻目的而產(chǎn)生的空氣流動噪聲的主要根源。
在確保安全運行和提高機、電零部件運行可靠性的前提下,應力求壓縮機節(jié)電、減震于降噪。
d天然氣壓縮機組的運行壓力與流量
(a) 天然氣壓縮機組的進氣壓力
常規(guī)站及母站用天然氣壓縮機組,其進氣壓力和進站天然氣管線壓力應相匹配。盡量各站的進站天然氣管線壓力有所不同,甚至有時相差懸殊,但是壓縮機組的進氣壓力必須依據(jù)本站的管線壓力確定。若壓縮機組的時間進氣壓力低于進站天然氣管線壓力太多,必將造成很大的能量損失。此類教訓慘痛,決不可重蹈覆轍。
子站用天然氣壓縮機組,其進氣壓力則在一個變化幅度很大的范圍內(nèi)遞減,大體是由20Mpa降為2.0Mpa(也有由20Mpa降為5.0Mpa的)。和常規(guī)站及母站用壓縮機組不同,子站用壓縮機組的進氣壓力狀況皆雷同,而不是千差萬別的。究其原委卻十分簡單,子站用壓縮機組的氣源,無一不是來自轉(zhuǎn)運長管半掛車的天然氣氣瓶組。
(b) 天然氣壓縮機組的排氣壓力
常規(guī)站及子站用天然氣壓縮機組,其排氣壓力皆為25Mpa,且其排出的高壓天然氣都輸至本站的站用天然氣儲氣瓶組(或儲氣井),再由售氣機向汽車內(nèi)置的車用天然氣氣瓶(或氣瓶組)注氣。
母站用天然氣壓縮機組,目前通行的額定排氣壓力為20Mpa,所排出的高壓天然氣悉數(shù)注入轉(zhuǎn)運長管半掛車的天然氣氣瓶組,以供子站作氣源用。
(c) 天然氣壓縮機組的流量
常規(guī)站、母站及子站用天然氣壓縮機組的流量,皆由加氣站的總流量和配置的壓縮機組數(shù)量所確定。制造方應按照和加氣站業(yè)主、專業(yè)設(shè)計院共同商定的流量等參數(shù)供應天然氣壓縮機組。
4.天然氣儲存系統(tǒng)裝備
a.務必確保站用儲氣瓶組安全工作
儲氣瓶組(儲氣井)是加氣站內(nèi)工作壓力高的關(guān)鍵靜裝備,是加氣站的天然氣儲存系統(tǒng)的主體,他們所儲存的天然氣壓力都高達25Mpa。
確保站用儲氣瓶安全工作,意義重大。
b.“高壓”、“中壓”、“低壓”三組氣瓶
為了實現(xiàn)向汽車快速加氣這一個現(xiàn)實且有必要解決的問題,儲氣瓶租被人為地劃分為“高壓氣瓶組”、“中壓氣瓶組”、“低壓氣瓶組”,并由順序控制盤來控制其工作順序。這里的高、中、低壓氣瓶組的初始工作壓力都是25Mpa高壓,只是在向汽車加氣過程中,氣瓶組的實際壓力有所降低而成為“中壓”、“低壓”狀態(tài)。此時的“中壓”、“低壓”也只是相對于25Mpa的高壓力而言罷了,其瓶中的實際壓力并不低。處于“中亞”、“低壓”組的各儲氣瓶,也將適時被增壓到25Mpa,轉(zhuǎn)入新一輪工作循環(huán)。
c.氣瓶類型的選擇
筆者以為,綜合分析各種因素,站用儲氣瓶以單只大水容積者更為經(jīng)濟、合理。他們皆可在站內(nèi)露天放置,不像多多只小水容積氣瓶組成的氣瓶組需置于陰涼、通風的專用建筑物內(nèi)。那樣既增大了加氣站寶貴的站區(qū)面積,又多花土建費用,在定期對氣瓶安全檢查時還多花銷人力、財力。多多只小水容積氣瓶之間的更多個連接接頭,還是造成天然氣泄漏的安全隱患。如果定期安檢時不采用無損聲發(fā)射技術(shù),而是對小水容積氣瓶實施水壓試驗,則瓶中殘留水份更是可怕的“冰堵”禍根。
5.天然氣售氣系統(tǒng)裝備
無疑,該系統(tǒng)的核心是售氣機。計量正確。力求精準,是對售氣機的基本要求。售氣機配單加氣搶還是雙加氣槍,售氣機設(shè)置幾臺,以及對汽車加氣的位置按島式還是站式處理,皆應由加氣站業(yè)主和專業(yè)設(shè)計院盡早更加估算的進站加氣汽車在單位時間內(nèi)的臺數(shù)來合理明確。針對加氣車輛拖拽加氣槍這種可能發(fā)生的事故,自動切斷加氣槍氣源的機件務應保持動作可靠。對汽車加氣完成后,回收加氣槍的余氣,其實很有必要,應落實到每一次加氣作業(yè)之中。其環(huán)保和節(jié)能意義,自不待言。
6.自動控制系統(tǒng)裝備
對天然氣汽車加氣站而言,知道控制系統(tǒng)不可或缺。而關(guān)乎安全性的重要控制項目的缺失或設(shè)定量值不當,或傳感器件失靈,或伺服機構(gòu)故障,其后果當然嚴重。
加氣站內(nèi)(尤其是壓縮機組處)環(huán)境空氣中天然氣濃度超標,壓縮機各級其他壓力、溫度超標等,這些重要的控制項目的報警及聯(lián)動處理動作,皆需確保有效、無誤。
自控元器件、程序軟件和電腦的品質(zhì)自當嚴格保證。
二.關(guān)于加氣站用CNG壓縮機
在確認加氣站的天然氣壓縮系統(tǒng)裝備,應安全運行、應提高零部件的運行可靠性、應節(jié)電、減震與降噪這些前提下,對CNG壓縮機作深一步的探究,這對于任何優(yōu)選壓縮機,甚有裨益。
1. 壓縮機的流量、壓強單位機器換算
壓縮機的流量這一泛指名詞的金一步明確化,就分解成壓縮機的容積流量和壓縮機的供氣量,此二名詞。
a. 壓縮機的容積流量釋義
壓縮機飛容積流量,是指在額定排氣壓力下壓縮機在單位時間內(nèi)排出的其他容積值;該值在排氣端測得并折算到
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