CNG压缩机的能耗分析.pdf

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1、第20卷第1期江汉石油科技V01．20No．12010年3月JIANGHANPETR0LEUMSCIENCEANDTECHNOLOGYMar．2010CNG压缩机的能耗分析张莎丽(江汉石油管理局第三机械厂)摘要通过现状分析，找出了导致CNG压缩机能耗高的主要因素。由压缩循环过程分析得知：在多级压缩过程中，CNG压缩机的冷却效果直接关系到其级间温度的控制，而级间温度对压缩机效率影响较大。为此，分析了级间温度与能耗的关系，得出了冷却条件的改善可以降低能耗的结论。关键词CNG压缩机能耗级间温度冷却压缩天然气(CNG)作为一种清洁环保的能源，入高、中、低压3组储气瓶暂时存储，而后经

2、过优先其利用将带来良好的经济和社会效益。但是，由于顺序控制盘、加气机(或由压缩机直供气)对天然气我国CNG技术的起步较晚，CNG加气站工艺流程汽车充气。当储气瓶中的气量低于压缩机的启动设不合理及CNG压缩机整体性能不够优良，导致其系置点时，压缩机重新启动，重复上述过程。统运行能耗高、效率低，增加了CNG加气站运营成CNG压缩过程的理论循环包括以下3个假设：本，严重制约了CNG行业的发展。为了提高CNG(1)气缸没有余隙而且密封良好，气阀开关及加气站的技术水平和综合效益，有必要系统分析其时；运行能耗情况，以研究制定节能降耗的改进措施。(2)气体在吸排气过程中状态不变，即吸气时

3、CNG压缩机作为核心部件，其能耗是加气站能耗的状态同于气体被吸人前的状态，排气时状态同于压主要影响因素，因此，对其能耗过程进行研究并提出缩终了时的状态；节能降耗措施具有现实意义。(3)气体被压缩时是按不变的压缩过程指数值进行。1现状分析往复式压缩机的理论循环如图2所示：压缩机的理论循环包括等温循环、绝热循环和现有CNG加气站由于配用动力大、运行时间多变循环3种形式。所谓等温循环是指气体在压缩长、耗电量多、冷却用水量大以及模块化设计和建设过程中温度始终保持不变，压缩过程曲线AB的方存在原始缺陷等原因，使得压缩机组、系统流程配程PV为常数。对等温压缩过程，lkg理想气体所消置、

4、参数监控、自动调节等重要环节不合理，导致系耗的循环功在图2中以ABCDA表示。在绝热循环统运行能耗高、效率低，给CNG生产与运营带来了的压缩过程中，气体同外界没有热交换。气体绝热巨大的压力。压缩过程曲线AB～的方程式分理想气体和实际气某地对四座加气站的压缩机组进行节能监测与复体两种情况。对于理想气体：PVk为常数，k为气体测，其检测结果如图1所示，表明其机组效率均偏低。绝热指数；对于实际气体：Pvkv为常数，kv为容积绝热指数。2压缩过程理论循环CNG压缩理论循环为多变循环。所谓多变循经预处理的天然气通过进站过滤、计量、调压环是指压缩气体与外界有热交换，在图2中多变压后，以

5、一定压力进入天然气深度脱水装置，使天然气水露点达到标准(参考《GB18047—2000车用压缩天作者简介张莎丽，助理工程师，2006年毕业于武汉科技大学机械工程与自动化专业，现在江汉石油管理局第三机然气》)，而后经洗涤罐进入天然气压缩机进行多级械厂设计研究所从事CNG设计工作。压缩，使其压力达到25MPa，通过优先顺序控制盘进·56·望石油科技20卷图1CNG加气站检测结果l●l{；}；1；D周2CNG压缩机的理论循环缩曲线AB方程PVn为常数，n为多变过程压缩指式中：w-为每一理论工作循环的多变压缩功，数，在压缩机中可以看成1

6、气体压缩始点和终点的压强，Pa；多变压缩即为等温压缩，而当n=k时多变压缩即为为气体压缩始点与终点的比容，Ill。／kg；毫。、为气体绝热压缩。压缩过程指数n选择的正确与否将影响／~-ga始点和终点状态下的压缩性系数。以上所计算到压缩机的实际排气温度和计算偏差，以及实际功的理论功率是指压缩机在理论循环中的功率，未考耗同计算功耗的偏差。虑实际工作过程中所产生的各种阻力损失。因此。实际运转的压缩机是达不到的，但是理论功率的计3CNG压缩机能耗参数优化算为CNG压缩机提供了一个比较的基准。级间压缩温度与效率的关系CNG压缩机在设计时要求算出指示功率，为此CNG压缩理论循环为多变循

7、环，级间压缩过程先将实际指示图简化成类似理论指示图的形式，以的终点温度计算如下：便求得计算公式。当已知气缸压力指示图和机器转速时，指示功率表示为：：(P2n-1nNl：pfAPs∞(4)式中：n为压绕数；p。、P2为气体压缩始点和终点式中：p为平均指示压力，N／m；，为活塞面的麟，Pa；、为气体压缩始点和终点的温度K。积，m；s为行程，re；to为转速，r／s。，n的选择将影响到压缩机实际排气温度和计算对于理想气体：排气温度的偏差，以及实际所耗功率同计算功率的偏差。多变压缩Ikg理想气体的循环功为：=·[(1]X皆