汽车加气站用国产天然气压缩机简介

汽车加气站用国产天然气压缩机之崛起

作者：高其烈文章来源：未知点击数：938 更新时间：2006-10-26

编者按：作为当今国内外工艺流程用往复活塞式压缩机的一个重要门类，天然气汽车加气站用CNG压缩机高度富集了诸多新技术、新材料、新工艺。虽然起步甚晚却迳直冲刺世界先进水准的国产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CNG汽车加气站的建设作了新贡献，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压缩机逐渐增多。作者力求客观、翔实地对国产CNG压缩机技术进展作商榷性点评。

1 国产CNG压缩机之往昔

世界上首台近代天然气汽车加气站用压缩机，在1931年始运行于意大利北部。那时，CNG压缩机以排气压力15Mpa向站的气瓶组充气。历史条件造成了我国CNG 压缩机起步甚晚的史实。重庆气体压缩机厂自行研发的CNG压缩机在1989年通过了原机械工业部鉴定。自贡高压容器厂、蚌埠压缩机总厂、西安八达压缩机股份

有限公司，相继自行开发了CNG压缩机。

无疑，CNG汽车加气站装备的国产化进程，得到了压缩机制造企业的大力支持。事实上，国产CNG压缩机已运行于广褒地域。

往昔之国产CNG压缩机的贡献是肯定无疑的，但同时也存在两方面的不足。其一是性能参数单一，吸气压力皆为0.3Mpa，供气量多以320Nm3/h为准，跟不上客观变化的需求。其二是运行可靠性不高，表现为故障停机、气体泄漏、易损件寿命偏短，甚至发生过球墨铸铁制传动件破损的事故。

缘何如此呢？盖因皆非针对CNG压缩机的特定工况进行专门设计，而是迁就已有的其它压缩机，借用其传动部件，改型而得。于是，某些重要传动件选材不

当等缺陷，也就在所难免了。

2 国产新型CNG压缩机之技术进步窥视

确保安全、运行可靠、力求节能、长寿服役的CNG压缩机设计原则，在20世纪末得到了普遍的认同。在此基础上，以《CNG压缩机的选型与设计导则20条》等专文为导向，以替代进口、不需备机、接近国际先进水准为目标的高起点CNG 压缩机，逐渐孕育成熟。可喜的是，这并非个别企业所为，故而国产CNG压缩机

水准有望得以较普遍的大幅度提高。

21世纪初，国产CNG压缩机技术进展可概括为21点：

2.1 严格控制外泄漏

CNG压缩机的外泄漏，既不利于安全运行，又浪费能源，还造成环境污染，

无疑应予以严格控制。

对于压缩机的外泄漏率，原苏联全苏化工机械科学研究院列宁格勒分院专司压缩机专业研究工作的专家们认可0.3%，国际著名压缩机制造企业也多有雷同观

点。

华中科技大学检测中国石油化工集团公司江汉石油管理局第三机械厂研发的2D4-3/3-250型CNG压缩机(图1)两列填料处的总泄漏率，在空气介质时规定工况下仅为供气量的0.1136%～0.1364%，堪称优秀。据笔者所知，此前国内CNG压缩

机制造企业均未测定外泄漏率。

三机厂完成的《压缩天然气汽车加气站装备》2D4系列压缩机项目，业已由中石化集团公司于2001年6月30日主持通过了省部级专家会议鉴定。

能否杜绝CNG压缩机的外泄漏呢?中欧的CNG压缩机制造企业，率先在机身和曲轴之间设置专用机械密封，使机身(或曲轴箱)承受内气压并将填料(或活塞环)处的泄漏气导至第1级气缸吸气口，遂造就为无泄漏CNG压缩机。而北美、日本的CNG压缩机制造企业，至今未推出此类无泄漏实机。

当然，欲使国产无泄漏CNG压缩机问世并立足，务需艰苦攻关。需知在国外也只有个别企业拥有此类产品。笔者确信，有眼光、有实力的我国CNG压缩机制造企业正在研发、实验的无泄漏CNG压缩机项目，必能在不远的将来获得成功。届时，将使具有浓烈环保、节能意义的CNG汽车加气站更臻完美，赐福万代!

2.2 确保活塞组件精确直线运动的保持性

CNG压缩机的压缩容积部分，基本上都在高压或中压状态下工作，其各级活塞组件运动的精确直线性，对于活塞(密封)环、活塞杆填料密封环、活塞杆刮油环的工作高可靠性和长寿命，更具有至关紧要的保证作用。各级活塞体上均设置导向(支承)环，以及在级差式活塞中采纳调心对中结构，是确保活塞组件精确直

线性运动的有效而经济的简便措施。

就位于京畿的北美产加气母站用某CNG压缩机，累计运行尚不足780小时就发生的严重故障，以及嗣后时有出现的活塞环、填料(皆为工程塑料元件，注油润滑)漏气或严重漏气(两处第Ⅲ级填料泄漏气排放管灼手)，笔者以为这都和设计欠妥不无关系。其级差式高压(Ⅳ-平-Ⅲ)活塞组件(两套)既无调心结构，活塞体上亦

无导向环(参看图2)。

2001年面世的2D4-3/3-250、2D4-0.5/20-250等型号对称平衡型、L型CNG压缩机，在各级活塞组件不但承袭了国产CNG压缩机设有平面调心结构的传统，甚

至还开发了双球面调心结构。

欲求活塞组件精确直线运动的保持性优良，除了各级活塞体上的导向环需几何位置恰当、比压值低以求耐磨损之外，十字头体(或滑履)的滑动承载面、连杆

小头衬套的比压值亦应较低。

2.3 气缸填料--活塞杆滑动摩擦副以压力油内冷却

气缸填料--活塞杆滑动摩擦副处的工作温度趋低，显然甚利于保障填料的长

寿正常工作，减少填料处的气体泄漏。

中空活塞杆以压力油内冷却的国产对称平衡型CNG压缩机，沿用了其海内独家成功地应用于众多型号气缸无油润滑氢气压缩机的该项技术经验。如图3所示意，来自连杆大头的传动机构带压润滑油，经连杆杆身强制输达连杆小头后，通过十字头销9上的中心油孔进入冷却油接管10，再经十字头体4上钻出的油孔抵达活塞杆1和十字头体4之间的环形空间(由0形环5、6所密封)，然后来到导油管2的外壁和中空活塞杆1的内壁之间，吸收了填料和活塞杆产生的滑动摩擦热之后，自导油管2前端的钻孔进入导油管内壁形成的空间，最终流经导油管压紧螺母11处的孔道喷溅至十字头销座和连杆小头，从十字头滑道流返机身的润滑油池。

需知，迄今为止，国外CNG压缩机尚无此种中空活塞杆以压力油内冷却的设

计。