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摘要：近几年随着全国各地天然气项目的蓬勃发展，CNG汽车加气站也遍地开花，据不完全统计全国CNG加气站数量已超过3000座，由于母站和标准站需要通管道天然气，所以这些加气站中大约85%为子站。目前我国建设的CNG加气子站使用的设备主要有三种：传统机械式压缩机子站设备、液压平推式压缩子站设备、液压活塞式压缩子站设备，2006年之前加气站一般采用机械式压缩机子站设备，液压平推式压缩子站设备和液压活塞式压缩子站设备是在进几年兴起的新型子站设备，本文就这三种子站压缩设备的优缺点进行了分析，并根据设备优缺点对子站建设提出了最佳方案。
关键词：CNG子站；增压设备分析；最佳方案
中图分类号：C35文献标识码： A
一、三种设备系统基本情况如下
一、传统机械式压缩机子站设备系统：
（1）设备系统组成。普通八管运输槽车、卸气柱、橇装机械式压缩机组、废气回收系统、顺序控制盘、储气井或站用储气瓶组（水容积4M3以上）、售气机等组成；
（2）加气工艺流程。由子站转运拖车将压缩天然气运到加气子站，通过由子站转运拖车、压缩机、储气瓶组、售气机及控制系统构成的加气系统实现给燃气汽车充装。
（3）压缩机工作原理。压缩机运转时，电动機带动曲轴做旋转运动，通过连杆使活塞做往复运动。曲轴旋转一周，活塞往复运动一次，气缸内相继实现吸气、压缩、排气过程，即完成一个工作循环。
二、 液压平推式子站设备系统：
（1）设备系统组成。专用八管运输槽车、液压工作橇、售气机组成。工作原理：液压工作橇推动专用液压油进入运输槽车中的气管，通过压力油将气体推出槽车（理论上油气不相溶，是专用进口液压油），进入售气机加气。
（2）加气工艺流程。由子站转运拖车将压缩天然气运到加气子站，通过撬装压缩机组注油、子站转运拖车、售气机及控制系统构成的加气系统实现给燃气汽车充装。
（3）压缩机工作原理。压缩机运转时，电动机带动栓塞泵将增压撬体内液压油平推至特制子站转运拖车钢瓶内，随着钢瓶内液压油液位增长钢瓶内天然气会被逐渐压缩，当子站转运拖车钢瓶内压力达到一定压力时，通过PLC自动控制系统进行天然气充装。
三、 液压活塞式压缩机子站设备系统：
（1）设备系统组成。普通八管运输槽车、卸气柱、液压橇装压缩机（自带1M3水容积25Mpa缓冲瓶组）、售气机组成。工作原理：液压工作站油泵推动液压油（普通液压油）进入缸体内的油腔，推动活塞杆往复运动，高压排出气体，天然气与液压油通过活塞密封环隔开，排出的天然气纯净无污染，真正实现了油气分离。
（2）加气工艺流程
由子站转运拖车将压缩天然气运到加气子站，通过由子站转运拖车、撬装压缩机组、储气瓶组、售气机及控制系统构成的加气系统实现给燃气汽车充装。
首先，由子站转运车直接为燃气汽车充装，当流量降到一定值时，由站体储气瓶组为燃气汽车充装，如果仍不能将燃气汽车钢瓶充至20Mpa，启动压缩机，由压缩机直接为燃气汽车充装。
（3）压缩机工作原理
压缩机采用液压往复式双作用结构设计，并配置活塞位置传感系统。利用电机作为驱动，带动恒功率液压油泵供油，通过换向集成系统进行换向，推动活塞往复运动，压缩天然气。
二、三种天然气压缩子站的优缺点
1、传统机械式压缩机子站
（1）优点。
价格低且技术成熟：国内外机械式子站压缩机有上百年的发展历史，采用了非常成熟的曲柄连杆机构往复活塞式压缩机的技术原理，但是仍然难以适应子站进气压力范围宽，供气量波动大的工况特点。在2003年以后，随着母子站逐渐成为大中城市的主要建站技术路线，国内厂家从2003年开始研制开发机械式子站压缩机，2007年以后基本上实现了国产化。
（2）缺点。
①泄漏率高（1%-3%）：曲柄带动活塞高速运转，在机体设计中填料、活塞环必须要有间隙，高压状态下天然气泄漏不可避免。
②电机功率大（75KW或90KW）：在子站设备系统工作中，尤其是在高压进气状态下，电机的无功损耗较大，并且在停机时要经过降压和卸荷才能再次启动，增加了单位气体的生产成本。
③虽然设备成本价格明显低于液压平推式和液压驱动活塞式，但是实际运行费用要高出液压式很多。易损件多，机组振动大：气体高速压缩过程中，活塞环、活塞、气阀、连杆瓦、填料甚至缸体都易损坏，各厂家生产的都不能通用，维修成本高。
④机组不能频繁启动：所以需要大容积的站用储气瓶组或储气井，增加了建站费用。
⑤压缩机停机后需将压缩机体内的高压气全部放空，才能再次启动，一方面浪费了许多高压气体，电机无功损耗较多。另一方面所排出的气体需要有废气回收系统。
⑥运转噪声大，容易产生扰民投诉。
2、液压平推式压缩机子站
（1）优点：
①工艺流程简单，不需要储气井或站用储气瓶组，无废气回收系统，电机功率小，排气量是恒定值。
②节能效果较机械活塞式要好一些，系统补压速度快，系统始终保持在比较高且稳定的工作压力、排量状态下，因此加气速度快。
③设备安装简便，用户更快见效益，系统自动化控制程度高，主要通过系统自带的PLC控制系统控制，液压子站系统的启动和关闭等都由控制系统自动完成，操作简便，工作稳定性好，维护方便
④系统设备振动小，由于橇体采用了隔噪结构，设备噪音低于75dB（一米处），即使在离居民居住区较近的地方也可正常工作不会扰民，在站址选择上具有优势，较之传统式加气子站所用气体压缩机噪声污染严重的情况，其环保优势显著。
⑤占地面积小，设备体积小，便于进行油气合建站加气。
（2）缺点
①一次性投资大。仅专用槽车、液压橇、单线加气机、管系阀门等主要设备购置费用大约为450万元。
②专用液压油直接与天然气接触，污染工艺系统中阀门等精密设备，也污染下游设备，影响设备的正常使用。液压工作橇中的专用液压油因损耗需要经常补油，专用液压油比较贵。
③高压柱塞泵易磨损和损坏。
④液压油温升过高、过快。
3、液压活塞式压缩机子站
（1）优点：
①明显减少建站投资，可以免去废气回收系统和储气井（最低只需1M3水容积25Mpa缓冲瓶组）。使用通用的天然气拖车,无需进行任何改造，减少设备投资；
②电机功率小，泄漏率低（≦0.03%），耗电量少，降低了子站的运行成本；具有低能耗、低泄漏、低噪音的显著特点
③压缩机运行全部实现自动控制，系统采用PLC全自动控制，无需日常维护，无需人工操作；
④入口压力范围大:它最大的优点是输入气体的压力可以是一个很大的范围，无需稳压、调压，减少设备投入，提高了工作效率；
⑤气缸活塞采用无油润滑方式：气室密封和油室密封均采用多级密封，可以避免油对天然气的污染，减少了油污对压缩机、加气机管路、汽车管路和发动机的损害；
⑥气缸活塞由液压系统驱动，震动小、噪音低（≦70dbA）：电机带动高压油泵再作用于压缩缸体，电机负荷平稳，工作状况平稳，延长了压缩缸体与电机的工作寿命；
⑦设备数量少，占地面积小，有利于加油站的扩建、改建，易于安装与搬迁。
三、结论：
（1）经过技术以及市场验证，CNG加气子站建设中，液压驱动压缩机比机械式压缩机无论是在建站投资成本、运行成本、安全可靠性、节能降耗、易维修性等都具有无可比拟的优势，必将陶汰和取代机械式子站压缩机。
(2）液压平推式压缩机因为建站投资、运行维护成本过高，尤其是工艺气含油量过高而对加气站下游设备和车辆发动机造成二次污染而逐渐被市场所不容。
(3）液压活塞式子站压缩机正是克服了液压平推式压缩机的不足，接受了其工艺流程简单、节能的优点，更具有适应性、经济环保而被业主广泛关注。
关键词：CNG子站；增压设备分析；最佳方案
中图分类号：C35文献标识码： A
一、三种设备系统基本情况如下
一、传统机械式压缩机子站设备系统：
（1）设备系统组成。普通八管运输槽车、卸气柱、橇装机械式压缩机组、废气回收系统、顺序控制盘、储气井或站用储气瓶组（水容积4M3以上）、售气机等组成；
（2）加气工艺流程。由子站转运拖车将压缩天然气运到加气子站，通过由子站转运拖车、压缩机、储气瓶组、售气机及控制系统构成的加气系统实现给燃气汽车充装。
（3）压缩机工作原理。压缩机运转时，电动機带动曲轴做旋转运动，通过连杆使活塞做往复运动。曲轴旋转一周，活塞往复运动一次，气缸内相继实现吸气、压缩、排气过程，即完成一个工作循环。
二、 液压平推式子站设备系统：
（1）设备系统组成。专用八管运输槽车、液压工作橇、售气机组成。工作原理：液压工作橇推动专用液压油进入运输槽车中的气管，通过压力油将气体推出槽车（理论上油气不相溶，是专用进口液压油），进入售气机加气。
（2）加气工艺流程。由子站转运拖车将压缩天然气运到加气子站，通过撬装压缩机组注油、子站转运拖车、售气机及控制系统构成的加气系统实现给燃气汽车充装。
（3）压缩机工作原理。压缩机运转时，电动机带动栓塞泵将增压撬体内液压油平推至特制子站转运拖车钢瓶内，随着钢瓶内液压油液位增长钢瓶内天然气会被逐渐压缩，当子站转运拖车钢瓶内压力达到一定压力时，通过PLC自动控制系统进行天然气充装。
三、 液压活塞式压缩机子站设备系统：
（1）设备系统组成。普通八管运输槽车、卸气柱、液压橇装压缩机（自带1M3水容积25Mpa缓冲瓶组）、售气机组成。工作原理：液压工作站油泵推动液压油（普通液压油）进入缸体内的油腔，推动活塞杆往复运动，高压排出气体，天然气与液压油通过活塞密封环隔开，排出的天然气纯净无污染，真正实现了油气分离。
（2）加气工艺流程
由子站转运拖车将压缩天然气运到加气子站，通过由子站转运拖车、撬装压缩机组、储气瓶组、售气机及控制系统构成的加气系统实现给燃气汽车充装。
首先，由子站转运车直接为燃气汽车充装，当流量降到一定值时，由站体储气瓶组为燃气汽车充装，如果仍不能将燃气汽车钢瓶充至20Mpa，启动压缩机，由压缩机直接为燃气汽车充装。
（3）压缩机工作原理
压缩机采用液压往复式双作用结构设计，并配置活塞位置传感系统。利用电机作为驱动，带动恒功率液压油泵供油，通过换向集成系统进行换向，推动活塞往复运动，压缩天然气。
二、三种天然气压缩子站的优缺点
1、传统机械式压缩机子站
（1）优点。
价格低且技术成熟：国内外机械式子站压缩机有上百年的发展历史，采用了非常成熟的曲柄连杆机构往复活塞式压缩机的技术原理，但是仍然难以适应子站进气压力范围宽，供气量波动大的工况特点。在2003年以后，随着母子站逐渐成为大中城市的主要建站技术路线，国内厂家从2003年开始研制开发机械式子站压缩机，2007年以后基本上实现了国产化。
（2）缺点。
①泄漏率高（1%-3%）：曲柄带动活塞高速运转，在机体设计中填料、活塞环必须要有间隙，高压状态下天然气泄漏不可避免。
②电机功率大（75KW或90KW）：在子站设备系统工作中，尤其是在高压进气状态下，电机的无功损耗较大，并且在停机时要经过降压和卸荷才能再次启动，增加了单位气体的生产成本。
③虽然设备成本价格明显低于液压平推式和液压驱动活塞式，但是实际运行费用要高出液压式很多。易损件多，机组振动大：气体高速压缩过程中，活塞环、活塞、气阀、连杆瓦、填料甚至缸体都易损坏，各厂家生产的都不能通用，维修成本高。
④机组不能频繁启动：所以需要大容积的站用储气瓶组或储气井，增加了建站费用。
⑤压缩机停机后需将压缩机体内的高压气全部放空，才能再次启动，一方面浪费了许多高压气体，电机无功损耗较多。另一方面所排出的气体需要有废气回收系统。
⑥运转噪声大，容易产生扰民投诉。
2、液压平推式压缩机子站
（1）优点：
①工艺流程简单，不需要储气井或站用储气瓶组，无废气回收系统，电机功率小，排气量是恒定值。
②节能效果较机械活塞式要好一些，系统补压速度快，系统始终保持在比较高且稳定的工作压力、排量状态下，因此加气速度快。
③设备安装简便，用户更快见效益，系统自动化控制程度高，主要通过系统自带的PLC控制系统控制，液压子站系统的启动和关闭等都由控制系统自动完成，操作简便，工作稳定性好，维护方便
④系统设备振动小，由于橇体采用了隔噪结构，设备噪音低于75dB（一米处），即使在离居民居住区较近的地方也可正常工作不会扰民，在站址选择上具有优势，较之传统式加气子站所用气体压缩机噪声污染严重的情况，其环保优势显著。
⑤占地面积小，设备体积小，便于进行油气合建站加气。
（2）缺点
①一次性投资大。仅专用槽车、液压橇、单线加气机、管系阀门等主要设备购置费用大约为450万元。
②专用液压油直接与天然气接触，污染工艺系统中阀门等精密设备，也污染下游设备，影响设备的正常使用。液压工作橇中的专用液压油因损耗需要经常补油，专用液压油比较贵。
③高压柱塞泵易磨损和损坏。
④液压油温升过高、过快。
3、液压活塞式压缩机子站
（1）优点：
①明显减少建站投资，可以免去废气回收系统和储气井（最低只需1M3水容积25Mpa缓冲瓶组）。使用通用的天然气拖车,无需进行任何改造，减少设备投资；
②电机功率小，泄漏率低（≦0.03%），耗电量少，降低了子站的运行成本；具有低能耗、低泄漏、低噪音的显著特点
③压缩机运行全部实现自动控制，系统采用PLC全自动控制，无需日常维护，无需人工操作；
④入口压力范围大:它最大的优点是输入气体的压力可以是一个很大的范围，无需稳压、调压，减少设备投入，提高了工作效率；
⑤气缸活塞采用无油润滑方式：气室密封和油室密封均采用多级密封，可以避免油对天然气的污染，减少了油污对压缩机、加气机管路、汽车管路和发动机的损害；
⑥气缸活塞由液压系统驱动，震动小、噪音低（≦70dbA）：电机带动高压油泵再作用于压缩缸体，电机负荷平稳，工作状况平稳，延长了压缩缸体与电机的工作寿命；
⑦设备数量少，占地面积小，有利于加油站的扩建、改建，易于安装与搬迁。
三、结论：
（1）经过技术以及市场验证，CNG加气子站建设中，液压驱动压缩机比机械式压缩机无论是在建站投资成本、运行成本、安全可靠性、节能降耗、易维修性等都具有无可比拟的优势，必将陶汰和取代机械式子站压缩机。
(2）液压平推式压缩机因为建站投资、运行维护成本过高，尤其是工艺气含油量过高而对加气站下游设备和车辆发动机造成二次污染而逐渐被市场所不容。
(3）液压活塞式子站压缩机正是克服了液压平推式压缩机的不足，接受了其工艺流程简单、节能的优点，更具有适应性、经济环保而被业主广泛关注。