CNG加气站常见故障与处理[1].任志杰解析

CNG天然气设备常见故障与维修方法一、天然气中常见烃类的基本性质（101.325KPa,0℃）
三、车用压缩天然气的技术要求
为了满足汽车发动机的需要和安全生产的要求，根据《车用压缩天然气》GB18047-2000，车用压缩天然气应达到以下技术要求：
（1）低热值等于或大于33.4MJ/Nm3
（2）H2S含量小于或等于10mg/Nm3
（3）含尘量小于或等于5mg/Nm3
（4）CO2含量小于或等于3%
（5）脱水后气体在常温常压下露点温度低于或等于-55℃
从天然气的理化性质分析来看，天然气的爆炸下限＜10%的气体，根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006第3.1.1条规定，爆炸下限＜10%的气体属于甲类气体；因此，天然气为甲类火灾危险物质，具有易燃易爆危险性。

五、加气站常见事故现象
1、气体处理系统的危险性
气体处理系统主要包括调压、除尘、脱水、干燥等工序，气体在处理过程中有可能出现阀门、法兰盘及焊缝处泄漏等现象。

2、由于工程设计考虑不周到、施工时埋下事故隐患或设备、管道、阀门等质量原因，造成气体泄漏形成爆炸性混
合气体，遇火源发生爆炸和燃烧。

3、带有天然气的设备、管道、阀门等因为种种原因发生泄漏，其泄漏速度很快，若处置不及时、不得力，容易造成气体大量泄漏，大面积扩散，有发生重大火灾爆炸事故的危险。

4、由于操作、控制失误，使设备、管线内气压超过安全放散阀的额定工作压力，便会自动放散、排气，也具有爆炸燃烧危险。

5、站内有产生着火源的危险。

站内气体处理系统的工艺管道，设备静电接地和防雷接地装置失效而产生的静电火花、雷电火花；电气设备和仪表因丧失防爆性能而产生电气火花；安全管理不严出现漏洞等都会产生着火源，从而引发火灾爆炸事故。

6、气体压缩系统的危险性
气体压缩系统是天然气汽车加气站的核心部分，该系统主要是通过压缩机进行多级压缩，将天然气的压力提高至25MPa，然后通过管线送至储气设施。

气体在压缩时，处于受压、受热状态，工艺管网易造成泄漏，遇火源就会发生火灾和爆炸。

当压缩机房泄压面积不足，同时又没安装通风换气设施，可燃气体检测报警和强制通风，排气、紧急切断等设施时，一旦造成天然气聚集，遇明火就会引发火灾、爆炸事故。

7、气体储存系统的危险性
气体储存系统无论是哪种形式的储气系统都属于高压容器，因此，储气设备的质量问题就非常重要，储气设施基本都是钢质耐压，由于受腐蚀或存在先天性缺陷，如制造工艺不能满足规定的技术要求，加上维修保养不善，安全管理措施不落实等因素，极易造成储气设施或零部件损坏，发生泄漏引起火灾和爆炸事故。

地下储气井使用中出现的事故隐患主要是泄漏、井管爆裂和井口装置上串或下沉。

①泄漏
泄露有两种情况：井口装置泄漏和井下泄漏。

井口装置泄漏发生在井口封头与井管连结螺纹处和井口装置中的阀门、管件处，这类泄漏现象比较容易发现，也较容易处理，一般不致酿成严重后果。

井下泄漏发生在井下，可通过储气井充满CNG后，井口压力表不能稳压而发现。

问题在于很难弄清井下泄漏的确切泄漏位置。

也就很难采取有效的补救措施。

②井管爆裂
井管往往会因腐蚀、“氢脆”而发生爆裂。

若固井质量良好，则爆裂后仅产生天然气的泄漏现象，否则将会导致整个储气井全部井管拔地腾空。

十分危险。

③筒体严重上串或下沉
一些储气井在使用过程中，出现井管慢慢地向上爬的现象，甚至出现处理一次后，又继续上爬的现象；有些储气井在使用一段时间后，出现气井有下沉的现象。

对于上述两种情况，如不及时处理会造成连接管线破裂拉断，联接接箍松动硬冲管事故，导致大量气体从井内喷出，其后果也是较为严重的。

此种情况多数是由于固井质量不良所致。

8、设备控制系统的危险性
设备控制系统主要是对气加站内各种设备实施手动或自动控制。

因此，加气站内存在着潜在的点火源，各生产环节防静电接地不良或者各种电器设备、电气线路不防爆、接头封堵不良，在天然气稍有泄漏时就易发生火灾爆炸事故。

9、售气系统的危险性
售气系统工作时，易产生静电，此外违章操作也容易造成安全事故，例如工作人员违章穿钉子鞋、化纤服，也易造成事故。

在加气时汽车不按照规定熄火加气，还有尤为常见的搭载乘客在车辆加气时吸烟的现象，都为CNG 生产安全埋下了重大隐患。

10、售气系统的管线进入含有微量油污和杂质的气体，造成电磁阀泄漏，由于某高、中或低压阀关闭不严，阀门损坏漏气，遇明火都会引起火灾爆炸事故。

1）售气机接地线连接不牢或松动断开，电阻大地10Ω，甚至无穷大，产生放电，遇泄漏的气体易发生火灾爆炸事故。

2）加气员不按规定对加气车辆的储气瓶仪表、阀门管道进行安全检查，查看其是否在使用期限内，特别是对改装车辆，加气前加气员没有要求驾驶员打开车辆后盖，没有检查容器是否在使用期内以及贴有规定的标签。

3）加气员不按规定，为未经技术监督部门检验合格证的汽车储气瓶加气；为加气汽车储气瓶以外的燃气装置、气瓶加气。

4）加气员在加气时没有观察流量，在加气过程中发生气体严重泄漏时，没有及时关闭车辆气瓶阀和现场紧急关
闭按钮，没有把气体泄漏控制在最小范围内。

11 压缩机危险性
1 ）压缩机活塞环（胀圈）吸入活门，压出活门，填料（盘要）由于气密不好，造成泄漏导致事故发生。

2）活塞环的作用是使活塞两侧气体不互相泄漏，即不使活塞一侧的高压气体漏入另一侧。

同时又不使活塞环与气缸的摩擦力太大。

但往往活塞环并不十分气密，使活塞一侧加高压气体部分漏入另一侧，造成排气量减少，能力降低。

摩擦损坏造成泄漏，遇明火易产出燃烧爆炸。

3）在压缩机的运行中，由于填料和活塞杆之间的摩擦或安装不严密，造成漏气，出现产生事故隐患。

4）吸入气体的温度，压缩机气缸的容积是恒定不变的，如要吸入的气体温度过高，则吸入气缸内的气体密度减少，即重量减轻，在炎热的夏天，此种情况更为突出，加之如果冷却系统温度及高压警报系统失灵，则易造成燃烧爆炸事故。

12、管道、阀门、电器设备危险、有害性
1）压缩系统管道、阀门、仪表、安全阀平时缺少维护保养，压力超过管道设备能够承受的强度；设备管道及配件等在运行中由于腐蚀、疲劳损伤等因素，强度降低，承受能力降低，而发生炸裂和接头松脱；产生泄漏，遇明火高温易发生火灾、爆炸事故。

2）压缩系统电气设备在运行中出现故障，电线接头氧化松动，电气设备封闭不严，金属碰撞产生火花，均能够导致火灾、爆炸事故的发生。

13 输气管道的腐蚀危害
1）腐蚀的危害
输气管道多以金属材料制成，当钢管的管壁与作为电解质的土壤和水接触时，产生电化学反应，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，即为电化学腐蚀。

管道的腐蚀是人们普遍关心的课题，由于腐蚀大大缩短了管道的寿命，降低了管道的输气能力，引起意外事故的发生，给生产管理带来很多麻烦和造成巨大的经济损失。

2）天然气输气管道腐蚀的类型主要是：
按腐蚀部位可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀；其腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

天然气输气管道中所含的H2S或CO2等杂质与金属管壁作用所引起的为化学腐蚀。

在管道低洼积水处，气液交界面的部位，电化学腐蚀最为强烈，是管线易于起爆和穿孔的部位。

外壁腐蚀的情况比较复杂，视管道所处的环境具体分析。

架空管道易受大气腐蚀，埋地管道易受土壤、细菌的杂散电流腐蚀。

14、变配电系统及雷电、静电危害
加气站变配电系统危险、危害因素分为两类：一类是自然灾害如雷击；另一类是电气设备本身和运行过程中不安全因素导致的危险、危害，主要有触电、火灾、爆炸等，分析如下：
1）触电危险
加气站配电设备、设施在生产运行中由于产品质量不佳，绝缘性能不好；现场环境恶劣（高温、潮湿、腐蚀、振动）、运行不当、机械损伤、维修不善导致绝缘老化破损；设计不合理、安装工艺不规范、各种电气安全净距离不够；安全措施和安全技术措施不完备、违章操作、保护失灵等原因，若人体不慎触及带电体或过份靠近带电部分，都有可能发生电击、电灼伤的触电危险。

特别是高压设备和线路，因其电压值高，电场强度大，触电的潜在危险更大。

2）火灾、爆炸危险
各种配电装置、电气设备、电器、照明设施、电缆、电气线路等，如果安装不当、外部火源移近、运行中正常的闭合与分断、不正常运行的过负荷、短路、过电压、接地故障、接触不良等，均可产生电气火花、电弧或者过热，若防护不当，可能发生电气火灾或引燃周围的可燃物质，造成火灾事故；在有过载电流流过时，还可能使导线（含母线、开关）过热，金属迅速气化而引起爆炸；充油电气设备（油浸电力变压器、电压互感器等）火灾危险性更大，还有可能引起爆炸。

3）雷击危险
室外变配电装置、配线（缆）、构架、箱式配电站及电气室都有遭受雷击的可能。

若防雷设计不合理、施工不规范、接地电阻值不符合规范要求，则雷电过电压在雷电波及范围内会严重破坏建筑物及设备设施，并可能危及人身安全乃至有致命的危险，巨大的雷电流流入地下，会在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压，可能导致接触电压或跨步电压的触电事故；雷电流的热效应还能引起电气火灾及爆炸。

（1）加气站的雷电危害分布在爆炸火灾危险环境、变配电电气设备、加气站附属建筑物等。

（2）产生的原因：从雷电防护的角度分析，雷电危险因素的产生主要有：
防雷装置设计不合理：防雷装置安装存在缺陷；防雷装置失效，防雷接地体接地电阻不符合要求；缺乏必要的人身防雷安全知识等。

4）静电危害
气体静电的危害是任何含有颗粒物质的压缩气体的逸出和排放都具有潜在危险，例如，从进出气口、阀门和法兰漏缝处喷出带有水殊锈末的压缩气体时，均可产生危险的静电。

15、加气站天然气泄漏危害
加气站内工艺过程由于大部分工艺设备处于高压状态，工艺设备容易造成泄漏，气体外泄可能发生地点很多，管道焊缝、阀门、法兰盘、压缩机、干燥器、回收罐、过滤器等都有可能发生泄漏；当压缩天然气管道被拉脱或加、运气车辆意外失控而撞毁加气柱时会造成天然气大量泄漏。

泄漏气体一旦遇引火源，就会发生火灾和爆炸。

1）加气站泄漏的主要设备
根据加气站使用设备的实际情况分析认为，加气站易发生泄漏的设备主要有以下几类：输气管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器、泵、压缩机、加气机或放散管等。

①管道：它包括管道、法兰和接头。

②挠性连接器。

它包括软管、波纹管等，其典型泄漏情况为：连接器本体破裂泄漏；接头处泄漏；连接装置损坏泄漏。

③过滤器。

它由过滤器本体、管道、滤网等组成。

④阀门。

其典型泄漏情况为：阀壳体泄漏、阀壳泄漏、阀杆损坏泄漏。

⑤压力容器。

加气站压力容器主要有储气井、缓冲罐、回收罐和容器等。

此类容器泄漏的情况主要有：容器破裂而泄漏、容器本体泄漏、孔盖泄漏、喷嘴断裂而泄漏、仪表管路破裂泄漏、容器内部爆炸等。

⑥压缩机。

其典型泄漏情况为：压缩机壳损坏而泄漏、压缩机密封套泄漏。

⑦放散管。

放散管泄漏主要发生在筒体部位。

2）造成泄漏的原因：从人—机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有四类。

a）设计失误。

①基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等；
②选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等；
③布置不合理，如压缩机和输出管没有弹性连接，因振动而使管道破裂；
④选用的机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等；
⑤储气井未加放散管等。

b）设备原因
①加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；
②加工质量差，特别是不具有操作证的焊工焊接质量差；
③施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等；
④选用的标准定型产品质量不合格；
⑤对安装的设备没有按《机械设备安装安装及验收规范》进行验收；
⑥设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏；
⑦计测仪表未定期校验，造成计量不准；
⑧阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换；
⑨设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。

c）管理原因
①没有制定完善的安全操作规程
②对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决；
③没有严格执行监督检查制度；
④指挥错误，甚至违章指挥；
⑤让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误；
⑥检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转。

d）人为失误
①误操作，违反操作规程；
②判断错误，如记错阀门位置而开错阀门；
③擅自脱岗；
④思想不集中；
⑤发现异常现象不知如何处理。

16、车辆伤害危险：
主要指站内加气车辆和其它机动车辆在行驶中引起的碰撞、挤压等车辆伤害事故。

17、噪声危害
压缩天然气加气站的噪声主要来自天然气压缩机。

噪声对人体的危害主要是引起噪声性耳聋，长期接触强烈的噪声，还能引起各种病患，使人产生头痛、脑胀、昏晕、耳鸣、多梦、失眠、心慌意乱以及全身疲乏无力等症，噪声干扰影响信息交流，听不清谈话或信号，促使误操作发生率上升容易造成工伤事故，影响安全生产。

18、高温、低温危害
高温作业人员受环境热负荷的影响，作业能力随温度升高而明显下降。

高温时，人的反应速度、运算能力、感觉敏感性及感觉动作协调功能都明显下降，从而使劳动效率降低，操作失误率增高。

高温环境还会引起中暑。

低温作业人员受环境影响，操作功能随温度的下降而明显下降。

冷暴露，即使未致体温过低，对脑功能也有一定影响，使注意力不集中，反应时间延长，作业失误率增多，对心血管系统、呼吸系统也有一定影响。

低温环境还会引起冻伤、体温降低易造成不安全事故的发生。

19、压力容器爆炸的主要危害
1）碎片的破碎作用；高速喷出的气体的反作用力把壳体向破裂的相反方向推出。

有些壳体则可能裂成碎块或碎片向四周飞散而造成危害。

2）冲击波危害。

容器破裂时的能量除了部分消耗于将容器进一步撕裂将容光焕发器或碎片抛出外，大部分产生冲击波，冲击波可能建筑物摧毁，使设备、管道遭到严重破坏，所处的门窗玻璃破碎。

冲击波与碎片的危害一样可导致周围人员伤亡。

3）有毒介质的毒害。

盛装有毒介质的容器破裂时，会酿成大面积的毒辣害。

4）可燃介质的燃烧及二次空间爆炸危害。

盛装可燃气体的容器破裂后，可燃气体与空气混合，遇到触发能量（火种、静电等）在器外发生燃烧、爆炸、酿成火灾事故。

其中可燃气体在器外的空间爆炸，其危害更为严重。

20、其他危险、有害因素
1）行为性危险、有害因素
加气站的行为性危险、有害因素主要是人的不安全行为，如：携带烟火，使用手机、穿戴极易产生静电的衣物，领导指挥错误，操作人员操作失误和监护失误以及其他人员的不安全行为，均可能导致事故，造成人员伤害和财产损失。

2）环境的危险、有害因素
加气站的周边环境与加气站的安全运营有着密切的关系，商业性汽车加气站绝大多数建立在车辆来往频繁的交通干道之侧，周围环境较复杂，受外部点火源的威胁较大，如站区围墙外闲杂人员焚烧物品的飞火，孩童放炮玩火的飞溅火花，频繁出入的车辆，外来人员携带火种，在站区内吸烟，汽车不熄火加气以及使用手机等均可能危及加气站的安全。

六、加气站常见事故、设备故障与处理
七、不正常情况处理
充装气过程中、干燥器再生过程中可能出现冰堵，漏气等异常情况，操作人员应正确判断和处理。

1、冰堵
充装气时、干燥器再生时，特别是气温较低时易出现冰堵，主要产生原因：一是气温过低；二是充气速度过低和过大；三是气路中存在水分或其它杂质。

为防止冰堵发生，操作人员应根据实际情况，合理调节气流速度，如出现冰堵，处理方法为：一是用50℃～70℃的热水浇冰堵处，并适当调节阀门开度，严禁用鲜开水直接浇冰堵处，防止管路接头和卡套急剧膨胀导致发生事故；二是与维修人员取得联系，排除管路内的水分和杂质。

2、充气头漏气
充气头漏气其主要原因：一是O型密封圈老化、损坏；二是O型密封圈冲开；三是充气头磨损、损坏；处理方法为：一是更换O型密封圈；二是重新装好O型密封圈；三是联系维修人员更换充气头。

3、其它情况要结合实际进行判断和处理。

一、CNG加气站的常见设备
1、调压计量系统过滤器、流量计、调压器、压力变送器、阀门及管线仪表后不累述。

2、气体净化系统脱硫塔、干燥器。

3、气体压缩系统缓冲罐、压缩机循环水系统、回收罐。

4、储存系统充气顺序控制盘、储气井、储气瓶组大、小。

5、售气系统加气机、加气柱。

6、站控系统控制柜、电脑、燃气报警器、视频监控。

液压子站自成系统涵盖以上大部分功能。

二、干燥器的结构和原理
干燥器原理
吸附干燥是一种物理过程当含有水分的天然气通过吸附剂床时吸附剂将天然气气
体中水分吸附分离从而实现气体的干燥。

吸附剂达到饱和后吸附床层通过高温再生气体
加热的方法将其中的水分驱除从而实现吸附剂的再生。

目前我司干燥器使用的干燥剂为
4A分子筛《车用压缩天然气GB18047-2000》要求车用压缩天然气最高工作压力下水露点
不高于-13℃环境温度小于-8 ℃的地区天然气水露点应比环境温度低5 ℃。

三压缩机的结构和原理
压缩机是整个加气站的心脏是将原料天然气压缩加压使之压力升高而不大于25MPa的设
备。

其性能的好坏直接影响到整个加气站运行的可靠性和经济性。

CNG加气站用的压缩机排气压力高排气量小一般采用往复活塞式压缩机。

往复活塞式压缩机都有气缸、活塞和气阀。

压缩气体的工作过程可分为膨胀、吸入、压缩
和排出四个阶段。

多级压缩根据所需的压力将压缩机的汽缸分成若干级逐级提高压力并在每级压缩
机后设立中间冷却器冷却每级压缩后的高温气体直到达到额定压力后排出。

余隙容积也称有害容积其值要求尽量减小但又不可能不存在主要影响因素有气阀、
活塞环、支撑环、线性膨胀、气体中的残液。

容积流量也称排气量它指压缩机在额定排气压力下在单位时间内排出的气体容积值
该值在排气端测得并折算到压缩机进气状态既第一级进气处的压力与温度的容积值此时应计入级间分离的液体并折算成气体容积值。

供气量也称标方排气量是指压缩机在单位时间内排出的气体容积值折算到标准状态之
值。

其标准状态为0.1013MPa温度20℃
压缩机的型号
结构是以汽缸的排列形式命名有L W V M H S扇型X星形Z立式P卧式D两列对称平衡式
特征W无油WJ无基础D低噪音罩式
母站使用压缩机型号V-1/(25-40)-250
压缩机工作原理
压缩机曲轴经联轴器飞轮直接与防爆电机直接驱动由此带动与曲轴曲柄销连接的两根连杆运动连杆与十字头销联接将其作用力传递给活塞上的活塞并将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动本机各级气缸均为单位作用每级压缩完毕后经级间冷却和油水分离器分离后逐级进入下一级压缩直到达到额定压力后排出。

二．润滑系统有两个独立的润滑系统
1、循环润滑系统通过固定在底架上的油泵提供压力润滑油油泵由电机带动循环油压力在0.15-0.4MPa。

2、气缸、填料注油润滑系统由防爆电机带动的注油器分别对各级气缸以及对各列填料进行注油润滑注油压力为32MPa。

润滑油的选用指标
1、黏度反应了润滑油的稀释程度
2、闪点在规定条件下加热润滑油当有蒸气与空气的混合气体与火焰接触时发生闪火现象的最低温度称为闪点
3、凝点在规定条件下冷却到失去流动性时的最高温度称为凝点
4、机械杂质指油品经溶剂稀释后再过滤在滤纸上残留的固体物占试油的质量分数
5、抗乳化性润滑油与水接触并搅拌后能迅速分离的能力
6、抗氧化安定性在使用和储存过程中抵抗氧化变质的能力
7、热氧化安定性润滑油膜在较高的工作温度下易与空气中的氧化物使油迅速变质。

四、充气顺序控制盘的原理和结构
压缩的天然气按高、中、低的顺序依次分配到每个独立储气瓶组直到三组瓶井充满为实现压缩机按高、中、低顺序依次充气的目的。

直冲不设定压力
高压组顺序阀设定压力20.0MPa
中压组顺序阀设定压力21.5MPa
低压组顺序阀设定压力22.0MPa
最终储气井压力达到23.5-24.0MPa时手动关闭压缩机。

调节方法
1、松开锁紧螺母
2、调整调节螺栓顺时针压力加大逆时针压力减小
3、调节到合适位置拧紧锁紧螺母
五、储气井
《汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2002》2006版推荐储气瓶井高中低容
积最佳配置为123管道供气的加气站固定储气瓶井不应超过18m3子站固定储
气瓶井不应超过8m3车载储气瓶的总容积不应超过18m3。

储气井储气是利用石油系统成熟的钻井、储存与生产技术、经验相结合采用地下井储存高
压天然气的方式。

井身结构井深为80-150米套管上、下底封头与套管采用管箍连接封头采用优质
碳素钢材、套管底封头腐蚀裕量大于5mm套管与井底、井壁空间用水泥浆固井。

储气井
井口设进出排气口为排除井内积液从井口下排液管至井底通过气压排液
常见套管尺寸为直径177.8mm244.5mm两种
* 小瓶组一般是将几十个或几百个50~80L的小型高压气瓶并联在一起以获得较大的容积
作为站用储气器。

* 这种瓶组连接点多、阻力大占地面积也大容易产生泄漏维护和检查费用较高。

* 优点是这种气瓶易于购得价格较低。

* 这种瓶组早期使用较多现在已很少使用
•大瓶组是近年来为克服小瓶组的众多缺陷而推出的它由3~6个单瓶水容积在
1300L~1500L的无缝压力容器组成的。

•这种容器按ASME标准设计的安全系数高
•这种瓶组的优点是运行维护费用低、占地面积小、结构坚固、刚性好接头少管线
尺寸大气体阻力小。

六、加气机
加气机是将储气装置中的高压天然气充入到车载气瓶中的充气设备。

它主要由进气过滤器、单向阀、电磁阀气动阀、质量流量计、压力传感器、电脑控制器、加气枪等组成。

加气机的微机控制器自动控制加气过程并对质量流量计在计量过程中输出的流量信号和压力变送器输出的电信号进行监控、处理和显示。

加气机气路系统负责对售气过程的顺序进行控制并在售气结束后自动关闭电磁阀。

基本功能
1、提供非定量加气和预置定量加气。