橇裝式CNG壓縮站工藝流程的實踐

   通過優先順序控制系統和儲氣瓶組的

分組聯接，可提高氣瓶組的利用率和加氣速度。

   優先順序控制的工作過程是這樣的。無論系統處于何種工作狀態(充氣或停機)，都可以保證優先給汽車加氣，這就是所謂的優先控制。順序控制則指PLC監測儲氣瓶組的壓力，并通過順序充氣閥控制給儲氣瓶組充氣的順序，當高壓儲氣瓶組的壓力降至預先設定壓力時，壓縮機將自動啟動向高壓氣瓶組充氣。當高壓氣瓶組達到預先設定壓力時，氣體將轉向中壓氣瓶組充氣。最后給低壓氣瓶組充氣。當三組均達到它們的預先設定壓力時，壓縮機同時給三組氣瓶充氣直到25Mpa后壓縮機關閉。

這里有幾種情況應當避免，否則將不能很好的實現順序控制功能，還可能出現意外。一是中壓瓶組開啟閥門充氣時的壓力，不得設定為高壓瓶組達到25MP

a，而應略低一些，如23MPa。否則往往會使高壓瓶組的壓力高于25MPa；二是高壓瓶組充氣管路

中不要設置閥門(機械式順序控制盤高壓充氣管路上的限壓閥應全打開)，可確保壓縮機任何時候啟動

時，都有儲氣瓶組可讓壓縮機平穩排氣，不會造成，局部管路瞬時超壓，使壓縮機存高負荷下極速停

機而損壞。同時可保證高壓瓶組的壓力始終高于20MPa，以便汽車時時都能加滿氣；三是對于機械

 

 

 

式順序控制盤，中壓瓶組充氣開啟壓力的凋整，要經過試驗確定

 

 

 

   主要指加氣子站，當運氣拖車剛到達子站時，拖車氣瓶的氣體壓力較高，這樣可直接通過售氣機向

汽車加氣，而不用啟動壓縮機。其輸氣管道的設置比較合理的方案一是和壓縮機的進氣管道相連，但

 

 

 

不進壓縮機；二利用常規加氣站售氣機三線進氣方式中的低壓管道輸氣。

 

 

 

   這樣，當壓縮機不啟動時，拖車氣瓶可充分利用其本身的高壓直接為汽車加氣，節約能源。同時壓

 

縮機工作時，利用這個系統既可向壓縮機提供氣源，又可通過旁路及低壓管路到達售氣機(中間不進

儲氣瓶組)，按照常規加氣站的三線進氣模式加氣，以克服子站加氣系統的固有缺點(沒設低壓瓶

 

組)，提高加氣速度。保證可以給汽車加滿氣。

 

   有些設備廠商，不是這樣設置，它是將壓縮機的輸出管路一分為二，一路后接中、高壓順序控制

 

盤，再到中、高壓加氣管路；另一路作為高壓直充管路，通過售氣機的低壓管路向汽車加氣。這樣顯

 

 

然不盡合理。既沒有充分利用拖車氣瓶的高壓能量，又要啟動壓縮機浪費能源；高壓直接加氣，壓縮

 

機不能停，同時售氣機的中、高壓管路形同虛設小起作用。儲氣瓶組也難于得到有效的氣體補充，發

 

 

揮不了補氣作用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   前置過濾器，橇裝式壓縮站的進氣口應設置前置過濾器，主要用于對進入壓縮機的天然氣進行凈化

處理。因為CNG加氣子站所用天然氣來源于母站，甚至是不同的母站，氣質情況參差不齊。為了保

 

護壓縮機各級氣閥和管路球閥不易損壞，盡可能將天然氣中的微粒和雜質除去，否則容易造成閥門轉

 

動不靈、氣閥卡住漏氣、甚至損壞閥門或活塞環。但是這個過濾器的結構設計要方便拆卸與清理，最

好不要拆卸主管路就可清洗。另外，過濾器的通徑要大，局部一定要大于主管路，濾網目數要合適，

 

 

既要具有較好的過濾效果，又不得影響氣體的流量，壓降要盡可能的小。因此管道式過濾器由于通道

 

 

狹小，不便拆卸清理，不宜選用。選用體積較大的木丁字形過濾器比較合適。

 

 

   個別廠商為了降低成本不設前置過濾器的做法是不可取的。還有些廠商的設備，雖然也設置了前置

過濾器，但因結構不合理，造成調試時濾網堵塞，進氣壓力降劇增，引起溫度大幅度降低局部形成冰

堵，最后造成濾網破損。因此前置過濾器的設置應當引起足夠的重視。

 

 

   后置過濾器屬于高壓小型過濾器，一般由兩個過濾器串聯安裝。第一級為預過濾器，第二級為精密

過濾器。精密過濾器的獨特結構是其可有效捕集亞微米級粒子，對于小到O．01u m的油污，水污粒子以能有效攔截、捕集。該后置過濾器屬于精密設符，價格很貴，使用時應盡量避免低壓大流量氣流沖擊，否則很容易損壞濾芯。為此，系統設計時，應在后置過濾器的輸出管路中設置一個限壓閥(或稱壓力釋放閥)，且該閥的設定壓力應為過濾器最高工作壓力的1／2。

   但實際上，我們所見到的一些橇裝式壓縮機站，不知足設計人員忽視了這一問題，還是廠商為了降低制造成本，取掉了這一設置。結果造成價值數干元人民幣的濾芯頻頻損壞。給用戶造成不應有的損失。

 

   潤滑油溫度的高低對壓縮機系統的潤滑效果影響很人。所以一般壓縮機都設置有冷卻與加熱裝置。在壓縮機運行過程中，由于運動部件之間的摩擦生熱作用，使潤滑油的溫度大幅度升高，為了保證壓縮機的正常運行，尤其在夏季，必須使潤滑油的溫度保持在40～50 0C，因此在潤滑系統設置冷卻裝置就是經常必要的，橇裝式壓縮站大多采用風冷或水冷方式。

   同樣，潤滑油的加熱裝置也是必小可少的(一般設置在油箱底部，多采用電加熱方式)，尤其對于北方地區的用戶更為重要。否則寒冷季節環境溫度很低，會造成壓縮機的啟動困難，也會影響潤滑效果。個別廠商不知什么原因不安裝潤滑油加熱器，而在橇裝箱體內設置了取暖裝置(需從遠處引入循環熱水)，這實際上是多余的，因為壓縮機正常工作時，橇裝箱體中的溫度已解很高，無須增加取暖裝置。潤滑油的加熱也僅僅在壓縮機啟動時需要。

 

   軟啟動系統是一種集軟肩動、軟停車、輕載節能及多種保護功能于一體的智能型電動機控制裝置，國外稱為Soft Starter。它的主要構成是串接于電源與被控制電動機之間的三相反并聯晶閘管及其電子控制電路。

    軟啟動系統由于其啟動電流小、啟動性能好運轉平穩，已廣泛應用于橇裝式CNG壓縮站的電機啟動。橇裝式常規CNG加氣站與加氣子站的壓縮機結構特點與運行工況不同，選用軟啟動系統時也需要注意幾個問題。

   (1)常規加氣站在進氣壓力與排氣量基本保持不變的條件下，電機長時間穩定運行，電流一般都小于額定電流。因此所選用的軟啟動器規格與相應的電機相同即可；但是，加氣子站壓縮機的運行負載變化幅度很大，在變工況下工作，電機電流的變化也非常大，即在一二級切換時排氣量與電機功率都會山現一個峰值，達到****值(軸功率最人)。另外，溫度的降

低如（¨降低30"C，進氣量可增加約10％）等原因，往往會使實際功率超過****值。為了適應壓縮機的這一運行工況，根據經驗所選用的軟啟動器的規格最好比相應電機高一檔。

   (2)電機額定電流足以長時間運行，所產生的溫升不會破壞絕緣層為依據而確定的電流值。所以電機的過載能力很強，短時間所允許的過載電流可高達額定電流的1．8倍。如75Kw電機額定電流約為150A，則過載電流叫允許達到270A(保護動作時間約為25秒)。如果所選軟肩動器與電機功率一樣，在軟啟動器設置時，熱保護動作時間可以適當長一些，比如30秒以上。這樣當子站壓縮機兩級切換時，電機過載電流雖然可能高達額定電流的1.5倍以上(只要不超過1．8倍)，但持續時間很短，大約1分鐘左右，就開始下降。在這段時間內，只要軟啟動器允許電機過載就沒有問題，就能保證電機安全闖過軸功率的高峰。

 

   橇裝式加氣子站壓縮機的起停和運行，都是依據儲氣瓶組的氣體壓力自動進行。許多廠商的設備，包括部分進口設備，都設置了兩個取壓點，如：當高壓儲氣瓶組的壓力降到21MPa或者當中壓儲氣瓶組的壓力降到18MPa時，壓縮機啟動；當三組儲氣瓶組的壓力度上升到25MPa時，壓縮機停機。

   這樣的設置并不科學。實際上，中壓瓶組的壓力完全沒有必要作為壓縮機肩動的條件，而且在實際運行過程中，由于車輛類型的不同，加氣量的不同等原因，造成中壓瓶組壓力的變化沒有規律，肩動壓力很難設定的比較合適，也不必關注，只要系統上作正常，它的壓力范圍肯定在高、低壓瓶組之間。而且設置兩個控制點，程序復雜還會引起誤動作，造成壓縮機的頻繁啟動(如有時高壓瓶組的壓力還不到22MPa，由于中壓瓶組的壓力很容易降到18MPa，造成壓縮機的啟動)。所以只需將高壓瓶組的壓力作為控制點即可。因為高壓瓶組在為汽車加氣過程中的主要作用是補氣與保證加滿。當高壓瓶組的壓力降到20MPa時必須啟動壓縮機，否則汽車氣瓶肯定加不滿氣(壓力達不到20MPa)。壓縮機啟動后，先給高壓瓶組充氣，直到壓力上升到22MPa時中壓瓶組開始充氣，直到二者同時達到25MPa時，壓縮機自動停機，或成待機狀態。實踐證明這樣的設置比較合理，運行效果較好。

 

   橇裝式壓縮站的自動控制系統一般都采用可編程控制器(PLc)作為中央控制單元，完成主要邏輯控制功能。除上前述的壓縮機的啟停控制和優先順序控制以外，還應包括以下控制功能。

1．  現場實時監控   

   PLC通過控制軟件對壓縮機組及其整個系統運行狀態實施現場實時監控，可及時顯示各個環節的壓力、溫度等運行參數。還可以顯示各個閥門、開關的動作狀態，并記錄最近若干次故障信息。另外PLC還留有接口，可通過筆記本電腦現場設置、修改和顯示所有輸入信號的設置。個別廠商也許為了保密或者安全的緣故，將控制程序固化在芯片上，每次調整或修改參數(這是不可避免的)必須回到廠里進行擦除重寫，給用戶造成很大不便。

2．系統安全保護

   系統共設三層安全保護，第層保護是壓力、溫度、油位等運行參數設定最高與最低值，超出這個范圍，自動控制系統立即報警，但不停機(如果局部壓力超過設定壓力后迅速上升，系統來不及報警時，該處的安全閥就會立即起跳釋放壓力)；第二層保護是當第一層保護失靈，或者某傳感器信號檢測不到，某個環節出現較大故障，系統將自動關閉機組，并切斷氣源與電源；第三層保護是ESD(緊急切斷系統)系統，壓縮站運行過程中如果前兩層保護失靈，人工按下附近的ESD按鈕，控制系統就會立即切斷氣源與電源而停機。

3．遠程通訊與監控

   進口橇裝式壓縮設備一般都設置有遠程通信與監控系統。隨著互聯網的迅速發展，按照用戶的要求，國內廠家也在逐步配置這套系統。遠程通訊功能可使壓縮站管理人員通過國際互聯網，對壓縮機進行遠距離監控，便于用戶在公司總部可同時對各地多座加氣站進行集中控制與管理，包括實時檢測、運行參數調整、故障診斷與排除。

 

   儀表風，或者稱氣動執行機構的驅動氣源，國內以前常常采用壓縮空氣。為此在主要設備之外，需增加 一臺排氣壓力為O．8MPa的小型空氣壓縮機(必要時需配套的空氣干燥器)和較長的氣管。

   部分進口橇裝式壓縮站設備，驅動氣源采用的是壓縮天然氣(CNG)。是將25MPa的天然氣減壓到O．7MPa左右，輸送到驅動系統。一般從壓縮機末級排氣管路或者從回收罐上接管。這種方式結構簡單，工作可靠，性能穩定，技術先進。可國內有些廠商引進吸收，應用在國產設備上卻頻頻出現故障，有的不得已又改回到用壓縮空氣。主要有兩方面的原因，一是天然氣凈化不夠，含油量大，常常使調壓器失靈；二是調壓器選型不當，在可靠性要求較高的控制系統，選用價格較低的氧氣瓶所用的低級減壓閥。如果能將這兩個問題解決好，CNG的驅動方式應該是一種值得推廣的比較先進的儀表風選擇方式。

 

   這一功能主要應用于CNG加氣子站。當子站的運氣拖車氣瓶的氣體不足以給汽車加氣，下一臺運氣拖車又由于某種原因耽擱，不能及時到站時，就可以將中壓

儲氣單元中的氣體，導入壓縮機的進氣管口，啟動壓縮機以免子站中斷加氣。這樣，如果中壓儲氣單元儲有1000標方氣時，就可以繼續維持加氣半個多，甚至一小時。這需要兩個條件，一是中壓儲氣單元的容積要適當大一些，比如可儲氣1000標方，儲氣量過少，維持加氣的作用不大；二是必須在中壓管路和壓縮機進氣管路之間增加一個球閥，需要時打開閥門即可。

 

   一般發生在加氣母站和標準加氣站上。當實際進氣壓力低于設備設定進氣壓力時，這種情況往往在城市燃氣供不應求，輸氣壓力下降的情況下發生。當進氣壓力低于設定壓力的下限時，壓縮機則啟動不起來，無法運行。

  1．進一步降低進氣壓力的下限

  和設備供應商協商將進氣壓力的低限再適當降低一些，但為了不使****軸功率超載，溫度不會升高，以及運動部件的受力和平衡在規定范圍內，需要在保持壓縮比不變的情況下，以犧牲排氣壓力為代價，將排氣壓力由25MPa降到22MPa即可。不可再降低，因為要保證汽車氣瓶的加氣壓力達到20MPa，系統必須保持這個適當的壓差。

  2．在壓縮機前增設一臺增壓機

  該增壓機的進氣壓力府與管輸的實際壓力相吻合，排氣壓力應達到壓縮機的進氣壓力的上限，以便發揮壓縮機的最火供氣能力。但是這里需要注意一個問題。由于增壓機與原壓縮機屬于兩個獨立的壓縮單元，增壓機的排氣量與壓縮機的進氣量難于較好的匹配，控制系統也難以協調。所以必須在二者之間增設一個緩沖罐，并依據緩沖罐的壓力控制增壓機的運行。

 

   凹收罐的設置最早見于進口橇裝式壓縮站。其主要作用有四個。一是定時自動回收各級冷凝過濾器下部排出的廢液廢氣，使壓縮天然氣進一步得到凈化。這些廢液氣主要是水分、潤滑油、液態高碳烴和少量天然氣等物質。經過回收罐的沉淀，定期人工排出機組外予以處理；二是壓縮機每次停機時，氣缸與管道中的高壓氣體將自動排進同收罐，使壓縮機內的壓力降低，接近常壓，以便壓縮機下次輕載或空載啟動，減小能耗；三是回收罐與壓縮機進氣管線通過調壓器相連，當壓縮機運行時，積聚在回收罐里的廢高壓天然氣，通過進氣管線進入壓縮機進一步壓縮使用，使原料氣大大節約；四是可以起到緩沖罐的作用。通過回收罐調壓器再次進入壓縮機進氣口的這部分氣體，對主氣流的壓力和流量的脈動情況起到了緩沖和平衡作用，和過去國產分立式常規加氣站相比，取消了緩沖罐，降低了設備費用。

   但是回收罐壓力和容積的設計必須合理，否則難以發揮回收罐的作用。比如同收罐的容積至少應當大于O．5立方米，****工作壓力應在5MPa以上，以便收

集壓縮機多次排放出的氣體，重復使用。否則所儲氣體有限，難以將壓縮機肩停時所排出的氣體全部收集。例如某壓縮機廠商生產的一種橇裝式CNG加氣子站，其所謂的回收罐容積還不到0．1立方米，致使壓縮機每次啟動與停機，氣缸中的大量高壓氣體從廢氣管中排出未能回收(由于回收罐容積太小，不能在停機時一次將氣缸中的氣體全部泄壓，必須分兩次排放。停機時先將一級缸泄壓，下次啟動時再將二級缸泄壓后，才開始啟動程序)，造成很大的浪費，同時產生高分貝的噪聲，嚴重擾民。相反，進口設備及國內有些廠商處理得較好。壓縮機啟停時就很少有噪聲產生，而且排放的廢氣很少。的確屬于環保型產品。

 

   橇裝式壓縮站的排污設施一般由兩部分組成，一部分為排污總管，主要指各級氣液分離器、回收罐、前后置過濾器排出的廢液與廢氣(如氣體中的潤滑油、凝結出的高碳烴、水分及停機時從壓縮機里排出的壓縮大然氣)；另一部分則是壓縮機填料函排出的的冷卻廢油和氣缸經填料泄露的少量天然氣，壓力很低。這兩部分廢氣液，壓力級別不同，一般都是通過兩根管子排放。總排污管排放量大，需要直接排到排污池，填料排污量很小，在壓縮機跟前就地排放，用一個小油桶承接即可。絕不能將兩根管子連在一起排放。曾經有個施工隊不明機理，將兩根排污管連在一起，結果壓縮機每次啟停時，來不及排山的廢氣油就從填料排污管進入到曲軸箱，將潤滑油從油尺孔中噴出，甚至沖壞填料函。

   另外，壓縮機運行時，填料函用于減壓和密封的少量氣體也是從填料排污管緩緩排出，但氣量很小。如果該管路堵塞或者球閥關閉，該氣體無法排出，就可能通過十字頭泄漏到曲軸箱和油池里，使該處的壓力升高，將潤滑油從油尺孔中噴出。另一方面，填料函的背壓過高不利于密封，因此填料排污管上不要加裝閥門，使填料密封氣體有通道可順暢地排出較妥。