CNG壓縮機(jī)選型要點(diǎn)
a.已建成的天然氣汽車加氣站進(jìn)站管線壓力的波動(dòng)與衰減
a）進(jìn)站管線壓力的波動(dòng)
已建成的天然氣汽車加氣站，其進(jìn)站管線壓力的波動(dòng)表現(xiàn)在兩個(gè)方面：
一是在一天之內(nèi)，由于大片居民小區(qū)炊事、洗浴等需要，導(dǎo)致大量消耗天然氣，早、中、晚時(shí)段發(fā)生的管線壓力的暫時(shí)降低。但在一天內(nèi)的絕大多數(shù)時(shí)段，管線壓力為正常值。
二是在一年之內(nèi)的寒冷季節(jié)，持續(xù)產(chǎn)生的管線壓力的降低。而在非寒冷季節(jié)，進(jìn)站管線壓力恢復(fù)正常。
以上兩方面的進(jìn)站管線壓力波動(dòng)，本屬正常情況，且較多地發(fā)生在聯(lián)接城市低壓天然氣管網(wǎng)的站。
b）進(jìn)站管線壓力的衰減
進(jìn)站管線壓力的衰減，在多數(shù)情況下是由于天然氣田地質(zhì)條件發(fā)生變化，也有的是因?yàn)楣芫W(wǎng)上游并聯(lián)了耗氣量甚巨的工廠。
11年前，成都市青白江區(qū)某常規(guī)天然氣汽車加氣站，配用了一臺(tái)90kW級(jí)全風(fēng)冷CNG高壓壓縮機(jī)，其額定進(jìn)氣表壓力為2.0MPa。該民企站是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)進(jìn)站管線壓力最高的常規(guī)站。站的運(yùn)營(yíng)初期，一切狀況良好。豈料投運(yùn)方才一年，進(jìn)站管線壓力竟然下降到0.6MPa。若按此低壓力運(yùn)行，CNG壓縮機(jī)的各級(jí)排氣溫度將達(dá)到為安全運(yùn)行所不允許的程度，站的暫停開放自是必然。該站進(jìn)站管線壓力的衰減，除了地質(zhì)條件的影響，和所在區(qū)域管網(wǎng)范圍偏小，且未與主力管網(wǎng)并網(wǎng)有關(guān)。
b.設(shè)置增壓壓縮機(jī)的現(xiàn)實(shí)需求
已建成的天然氣汽車加氣站，其進(jìn)站管線壓力的波動(dòng)與衰減，特別是部分站進(jìn)站管線壓力持續(xù)而又幅度甚大的衰減，迫切需要在高壓CNG壓縮機(jī)前設(shè)置增壓壓縮機(jī)。
建新站時(shí)即配置增壓機(jī)的建站新理念
頗具遠(yuǎn)見卓識(shí)的精明的加氣站業(yè)主們，已開始踐行建站新理念──建新站時(shí)即在高壓CNG壓縮機(jī)前配置天然氣增壓壓縮機(jī)。那么，緣何如此呢？
a.免除了每年長(zhǎng)達(dá)四個(gè)多月的寒冷季節(jié)里，進(jìn)站管線壓力持續(xù)偏低之苦衷。
b.解除了每天的用氣高峰時(shí)段，進(jìn)站管線壓力暫時(shí)降低的煩惱。
c.進(jìn)站管線壓力衰減后，完全能夠輕松應(yīng)對(duì)。
d.增壓機(jī)的購(gòu)置費(fèi)，僅為站的總設(shè)備費(fèi)的很小份額。
e.站的總體布局、工藝流程、設(shè)備就位、強(qiáng)弱電系統(tǒng)、站房建筑等皆更加合理、整齊、流暢。
增壓機(jī)與高壓CNG壓縮機(jī)的流量、壓力匹配，以及增壓機(jī)結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)型式的選擇
a. 在增壓壓縮機(jī)的供氣量（Nm3/min）與原有高壓CNG壓縮機(jī)相匹配，排氣壓力與原有高壓CNG壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力相銜街，此二根本前提下，增壓壓縮機(jī)尚應(yīng)具有適應(yīng)進(jìn)氣壓力小幅度變動(dòng)的能力。
一來(lái)，進(jìn)站管線壓力繼續(xù)衰減是完全可能的；二來(lái)，上游管線壓力復(fù)升（如由于并網(wǎng)）的可能性也是存在的。
b. 薦用增壓壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)類型是往復(fù)活塞式，而非回轉(zhuǎn)式。
a）往復(fù)活塞式壓縮機(jī)造價(jià)較低、運(yùn)行電耗也低，且其壓力比適應(yīng)范圍遠(yuǎn)寬于回轉(zhuǎn)式，當(dāng)其壓縮級(jí)數(shù)為2或3時(shí)，更是如此。這就賦予往復(fù)活塞式壓縮機(jī)以強(qiáng)的適應(yīng)進(jìn)氣壓力變動(dòng)的能力。
b）無(wú)油回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)造價(jià)過(guò)于昂貴，而噴油回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)存在著天然氣介質(zhì)稀釋油品或使油品緩慢變質(zhì)的可能性。
c. 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中，結(jié)構(gòu)型式是角度型者，應(yīng)是增壓壓縮機(jī)理想的選擇。
a）角度型壓縮機(jī)除了擁有造價(jià)較低、運(yùn)行電耗低、壓力比適應(yīng)范圍寬等往復(fù)活塞式壓縮機(jī)固有特質(zhì)之外，還具備結(jié)構(gòu)最為緊湊、外廓尺寸最小、占地面積最少的突出優(yōu)勢(shì)，故最適于在加氣站原址范圍內(nèi)理想地安裝就位而無(wú)需擴(kuò)地。
b）角度型壓縮機(jī)中的V型及W型壓縮機(jī)，較之L型壓縮機(jī)、對(duì)稱平衡型壓縮機(jī)更便于改為曲軸箱承受內(nèi)氣壓者，從而晉升為“無(wú)泄漏壓縮機(jī)”，節(jié)能和環(huán)保效應(yīng)均屬上乘。
c）據(jù)悉，新穎先進(jìn)的強(qiáng)剛性、極緊湊V型/W型通用系列增壓機(jī)行將市售。
對(duì)CNG壓縮機(jī)的基本要求
由壓縮機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和相關(guān)裝備構(gòu)成的高壓天然氣壓縮機(jī)組，是天然氣汽車加氣站最關(guān)鍵的動(dòng)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(gòu)置費(fèi)，約為加氣站裝備總購(gòu)置費(fèi)的四分之一左右。
a.確保壓縮機(jī)和加氣站的安全運(yùn)行
盡管天然氣的物理化學(xué)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(diǎn)高達(dá)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(wù)必防患于未然，應(yīng)盡量減少加氣站裝備的天然氣泄漏量。
壓縮機(jī)氣缸處的活塞桿填料，是壓縮機(jī)天然氣外泄漏的最主要部位，是加氣站安全運(yùn)行的第一隱患所在，故應(yīng)嚴(yán)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(jī)的機(jī)、電零部件的運(yùn)行可靠性
壓縮機(jī)是加氣站最關(guān)鍵的動(dòng)裝備，又因其機(jī)、電零部件種類和數(shù)量眾多，故而同時(shí)又成為加氣站最易產(chǎn)生故障的動(dòng)裝備。提高壓縮機(jī)的機(jī)、電零部件運(yùn)行可靠性，避免非計(jì)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(jī)是加氣站裝備里最大耗電者，也是機(jī)械振動(dòng)和氣流壓力脈動(dòng)的最主要源頭，還是機(jī)械噪聲、因冷卻目的而產(chǎn)生的空氣流動(dòng)噪聲的主要根源。
在確保安全運(yùn)行和提高機(jī)、電零部件運(yùn)行可靠性的前提下，應(yīng)力求壓縮機(jī)節(jié)電、減震與降噪。
CNG壓縮機(jī)運(yùn)行的特點(diǎn)
a.總體說(shuō)來(lái)，CNG壓縮機(jī)排氣表壓力均為25MPa，世界各國(guó)皆如此。NGV加氣站中的常規(guī)站、子站所裝備的CNG壓縮機(jī)，其排氣表壓力恒為25MPa。至于加氣母站中的CNG壓縮機(jī)排氣表壓力，則依長(zhǎng)管半掛車上的CNG高壓氣瓶的工作壓力而定，為25 MPa或20MPa。
b.CNG壓縮機(jī)吸氣壓力，對(duì)用于常規(guī)站/母站者而言，都取決于進(jìn)站天然氣管網(wǎng)壓力。而加氣子站中的CNG壓縮機(jī)，其吸氣壓力則是變值，最高吸氣壓力值和最低吸氣壓力值皆由NGV加氣站的工藝設(shè)計(jì)確定。在國(guó)內(nèi)工程實(shí)踐中，一般來(lái)說(shuō)大體介于3MPa～20MPa之間。
c.CNG壓縮機(jī)都具有有別于多數(shù)工藝流程用壓縮機(jī)的間斷運(yùn)行的特點(diǎn)。近代的CNG壓縮機(jī)，其啟動(dòng)、運(yùn)行或停機(jī)的控制，都自動(dòng)地取決于加氣站的高壓儲(chǔ)氣瓶組的實(shí)際氣壓狀況；而每一次的運(yùn)行時(shí)間、停機(jī)時(shí)間，則由站用高壓儲(chǔ)氣瓶組的水容積和車輛（對(duì)加氣母站而言多為長(zhǎng)管半掛車上的移動(dòng)儲(chǔ)氣瓶組）所需之加氣量綜合確定。
d.由NGV加氣站的智能化控制目標(biāo)出發(fā)，理所當(dāng)然地要求CNG壓縮機(jī)及機(jī)組的機(jī)械部分、強(qiáng)弱電部分，都具備適應(yīng)無(wú)人值守、全自動(dòng)控制運(yùn)行的必要條件。
e.CNG壓縮機(jī)吸入的天然氣，其品質(zhì)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。一般情況下，在壓縮機(jī)吸氣口之前，需將進(jìn)站天然氣作適當(dāng)工藝處理并使之達(dá)標(biāo)。
f.CNG壓縮機(jī)排出的高壓天然氣，一般亦應(yīng)進(jìn)行工藝處理，使之符合對(duì)車輛加氣的品質(zhì)規(guī)定。氣缸極少油潤(rùn)滑的CNG壓縮機(jī)、氣缸不注油潤(rùn)滑的CNG壓縮機(jī)（機(jī)身和氣缸之間的中間接筒非“雙間隔室”型的），都難以擺脫機(jī)身內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油對(duì)其排出高壓天然氣品質(zhì)的不良影響。
g.CNG壓縮機(jī)的各級(jí)排氣溫度，無(wú)論壓縮機(jī)的冷卻方式如何（水冷、風(fēng)冷或混合冷卻），均應(yīng)符合出自安全角度確定的排溫限值，當(dāng)氣缸、填料為注油潤(rùn)滑（或極少油潤(rùn)滑）時(shí)，更是如此。
h.CNG壓縮機(jī)的供氣量與高壓儲(chǔ)氣瓶組的水容積值之間，應(yīng)匹配合理，其核心目的有二：一是防止CNG壓縮機(jī)過(guò)于頻繁的啟動(dòng)，以避免由此導(dǎo)致的機(jī)件、電器、動(dòng)力電費(fèi)的額外負(fù)荷；二是為了在最低電價(jià)時(shí)間區(qū)段將氣瓶組充足氣，以減少壓縮機(jī)在電價(jià)高的時(shí)間區(qū)段的運(yùn)行時(shí)間，從而節(jié)省加氣站的動(dòng)力費(fèi)用。
i.壓縮機(jī)一般皆以電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，而CNG壓縮機(jī)不乏用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。受運(yùn)行場(chǎng)所動(dòng)力電條件的制約，只能采用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)配套，為情況之一。為追求加氣站的動(dòng)力費(fèi)用低，站內(nèi)壓縮機(jī)全部由天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，為情況之二。情況之三是，站內(nèi)壓縮機(jī)之驅(qū)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)和天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)兼而有之，以求控制靈便及節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用：夜間工業(yè)電價(jià)最低時(shí)，以電動(dòng)CNG壓縮機(jī)將大水容積的高壓儲(chǔ)氣瓶組充滿氣；當(dāng)高電價(jià)的白天需啟動(dòng)壓縮機(jī)時(shí)，就以天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)—CNG壓縮機(jī)組為主力。
j. CNG壓縮機(jī)還具有運(yùn)行地域極為寬泛、氣象條件差異極大的特點(diǎn)：嚴(yán)寒、高海拔、缺水、濕熱俱有之。固定式NGV加氣站用、室外移動(dòng)式NGV加氣站用CNG壓縮機(jī)，又有其明顯差別：固定用者，務(wù)必滿足運(yùn)行場(chǎng)所的環(huán)境噪聲限值規(guī)定，且有時(shí)是很苛刻的；室外移動(dòng)用者，需適應(yīng)無(wú)冷卻水源、高寒氣候條件甚至是無(wú)動(dòng)力電的條件。
k. CNG壓縮機(jī)應(yīng)能適應(yīng)進(jìn)站天然氣管網(wǎng)壓力變化這一重要因素，既包括一天之內(nèi)因城市居民炊事、洗浴用氣而可能出現(xiàn)的氣壓變化，也包括可能的管網(wǎng)改造升壓或天然氣衰減降壓等情況。
l. CNG壓縮機(jī)規(guī)格型號(hào)的確定，不僅要與建加氣站時(shí)所需的實(shí)際加氣能力相符合，尚應(yīng)慮及可能實(shí)施的加氣站增容的需要。宜在擴(kuò)容后壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)增多而規(guī)格型號(hào)相同，即采用“模塊式”的增容方法。
m.把天然氣能燃可爆的特性和CNG壓縮機(jī)在NGV加氣站中的運(yùn)行實(shí)際狀況結(jié)合考慮，壓縮機(jī)房應(yīng)是大敞開式的，更宜采納遮雨棚下置橇裝壓縮機(jī)組方式。如為后者，在我國(guó)長(zhǎng)江以北地區(qū)則以全風(fēng)冷CNG壓縮機(jī)為最宜。
n.對(duì)于配用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的CNG壓縮機(jī)組來(lái)說(shuō)，閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)更為適宜。冷卻水直排，導(dǎo)致寶貴的水資源浪費(fèi)巨大，理應(yīng)摒棄之。閉式系統(tǒng)是指采用風(fēng)冷式散熱器，使水在冷熱交換過(guò)程中不和環(huán)境空氣接觸的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。開式系統(tǒng)是指在環(huán)境空氣中曝氣降溫的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。使用含防凍液的軟化水的閉式系統(tǒng)，在防止水垢、金屬腐蝕的產(chǎn)生等方面，有著較強(qiáng)的綜合優(yōu)勢(shì)。
o. CNG壓縮機(jī)運(yùn)行的安全性應(yīng)得到保障，這是確定無(wú)疑的。NGV加氣站要求CNG壓縮機(jī)確保安全、運(yùn)行可靠、節(jié)能長(zhǎng)壽。因此，填料處微量泄漏氣的處置方式（引出放空、集污箱回收氣、承受內(nèi)氣壓的機(jī)身貯留泄漏氣等），各級(jí)排氣溫度限值，易損件的更換期，運(yùn)動(dòng)件承載面的比壓值，氣流速度與壓力降等等，均需受到控制。
關(guān)于加氣站用CNG壓縮機(jī)的幾個(gè)重要概念
在確認(rèn)加氣站的天然氣壓縮系統(tǒng)裝備，應(yīng)在安全運(yùn)行、應(yīng)提高零部件的運(yùn)行可靠性，應(yīng)在節(jié)電、減振與降噪這些前提下，對(duì)CNG壓縮機(jī)作深一步的探究，這對(duì)于如何優(yōu)選壓縮機(jī)，甚有裨益。
a.壓縮機(jī)的流量、壓強(qiáng)單位及其換算
壓縮機(jī)的流量這一泛指名詞的進(jìn)一步明確，可分解成壓縮機(jī)的容積流量和壓縮機(jī)的供氣量此二名詞。
a）壓縮機(jī)的容積流量釋義
壓縮機(jī)的容積流量，是指在額定排氣壓力下壓縮機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)排出的氣體容積值。該值在排氣端測(cè)得并折算到壓縮機(jī)進(jìn)口狀態(tài)，即壓縮機(jī)第Ⅰ級(jí)進(jìn)氣處的壓力與溫度時(shí)的容積值，。此值尚應(yīng)計(jì)入級(jí)間分離掉的水分折算成蒸汽的容積，還應(yīng)計(jì)入氣體壓縮性的影響。
b）壓縮機(jī)的供氣量釋義
壓縮機(jī)的供氣量，是指壓縮機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)排出的氣體容積值折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)之值，并不計(jì)入級(jí)間分離掉的水分及抽氣量（當(dāng)工藝流程自壓縮機(jī)級(jí)間抽氣時(shí)）。
供氣量的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是：絕對(duì)壓力0.1013MPa、溫度0℃、干燥氣體。
c）壓縮機(jī)常用容積流量、壓強(qiáng)單位及其換算
遵照國(guó)際單位制，壓縮機(jī)常用容積流量單位是m3/min（米3/分）、m3/h（米3/時(shí)），壓縮機(jī)常用供氣量單位是nm3/min（標(biāo)米3/分）、nm3/h（標(biāo)米3/時(shí)）。
然而，和壓縮機(jī)有關(guān)的國(guó)內(nèi)外技術(shù)與商務(wù)交往中，英制單位依然經(jīng)常出現(xiàn)。為方便交流，今將筆者將簡(jiǎn)約版的壓縮機(jī)常用容積流量單位、壓縮機(jī)常用壓力（壓強(qiáng)）單位及其換算分列于表1及表2。該二表之?dāng)?shù)字修約，滿足工程級(jí)需要。