CNG汽車加氣行業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，其加氣站的核心設(shè)備主要是單一的傳統(tǒng)曲柄連桿式機械壓縮機（以下簡稱機械壓縮機），先后出現(xiàn)了液壓平推子站加氣系統(tǒng)、液壓活塞式壓縮機等多種設(shè)備。這幾種設(shè)備的出現(xiàn)都被市場接受和看好，而且液壓壓縮機以其易損件少、維修簡單、運行成本低、泄漏率低等較多的優(yōu)勢，有取代機械壓縮機的態(tài)勢。據(jù)悉，由武漢齊達康環(huán)保科技有限公司牽頭起草的標(biāo)準(zhǔn)《汽車加氣站用天然氣液壓壓縮機》（JB/T 11422－2013）已于2013年九月一日通過審核正式頒布和生效，對液壓活塞式壓縮機的設(shè)計、生產(chǎn)和制造起到了一定的規(guī)范作用。

最近幾年市場出現(xiàn)了一種液壓活塞式CNG子站壓縮機，應(yīng)用情況較好，很快得到市場的認同。但有些人為了自家利益，夸大了液壓平推系統(tǒng)的優(yōu)勢，惡意貶低液壓活塞式壓縮機的性能和優(yōu)點，發(fā)布了不切實際的言論。對此，本文筆者就從原理上介紹這兩種設(shè)備。液壓活塞式壓縮機分氣液雙缸一體式和油氣缸分開式兩種，液壓平推系統(tǒng)分單線輸出和雙線輸出兩種，這里先講述單線輸出，再介紹單線與雙線輸出的區(qū)別。

氣液雙缸一體式液壓壓縮機（立式氣缸）

結(jié)構(gòu)原理：

工字形活塞桿將上面氣缸分隔為 A、B 兩個腔，將下面氣缸分隔為 C、D 兩個腔，如圖1：

1 球閥、2 冷卻器、3 安全閥、4 球閥、5 單向閥、6 進氣閥、7 排氣閥、8 氣缸、9 活塞、10 蓄能器、11 回油過濾器、12 油冷卻器、13 液壓泵、14 油箱、15 電液換向閥、16 限位開關(guān)、17 溢流閥、18 壓力表、19 壓力傳感器。

工藝流程：

①液壓站輸出的高壓油進入C腔，B腔的油回油箱（近似認為回油箱的油壓力為0），活塞桿向下運動，槽車內(nèi)氣體進入 A 腔，（一級進氣），而 D 腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級壓縮），進入冷卻器，完成一級壓縮過程；當(dāng)活塞運行到極點時，液壓站換向閥將會換向，輸出的高壓油進入 B 腔， C 腔的油回油箱，活塞桿向上運動，槽車內(nèi)氣體進入 D 腔，（一級進氣），而 A 腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級壓縮），進入冷卻器，完成一級壓縮過程

②當(dāng)兩個這樣的氣缸串聯(lián)時，就構(gòu)成了兩級壓縮。

需注意，圖1中，實線部分為氣路和液路，虛線部分為控制線路。

特點分析：

（1）節(jié)能效果好。選用22kW雙電機，進氣壓力（即槽車鋼瓶內(nèi)壓力）高時為單電機工作，低時為雙電機工作。經(jīng)第三方檢測，實測平均售氣量1000m3/h的情況下，平均每方氣的耗電量為0.035度電。圖2是槽車壓力各壓力點的排量與功率曲線；

（2）結(jié)構(gòu)簡單。氣缸和油缸雙缸一體結(jié)構(gòu)，液壓油每運行一個行程，都會將氣缸壁冷卻一次，因此氣體和氣缸壁的溫度較低，不需水套缸冷卻（即全風(fēng)冷）；

（3）幾乎無天然氣泄露。設(shè)計上回避了填料等結(jié)構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)幾乎沒有泄露點；

（4）耗油量極小，每年只更換一次油即可。盡管油附著在缸壁上形成極薄油膜，使輸出氣體內(nèi)含極少量油，但這種含油量對下游設(shè)備不構(gòu)成影響，況且可以在設(shè)備內(nèi)部的流程上增加一組專門的除油過濾器；

（5）易損件少。只有活塞環(huán)為易損件，且易損件更換簡單，能實現(xiàn)在位維修，不越過3小時；

（6）排氣量隨槽車的壓力變化而變化，當(dāng)槽車壓力較低時，排氣量也較低，這時如果遇到加氣高峰時則顯得加氣量不足，需要加氣站配儲氣瓶組來調(diào)節(jié)加氣高峰，更換槽車時同樣可以對外售氣。

液壓平推子站設(shè)備系統(tǒng)

系統(tǒng)原理：

由液壓平推設(shè)備系統(tǒng)組成的CNG加氣子站，由專用槽車、液壓工作橇、售氣機等組成。其工作原理是：液壓工作橇提供高壓油，通過一系列控制閥將液壓油注入專用槽車的長管鋼瓶內(nèi)，將長管鋼瓶內(nèi)的天然氣以21.5MPa的恒定壓力推出來，再通過售氣機給汽車加氣。當(dāng)液壓油將長管鋼瓶內(nèi)的氣體基本置換完后，用剩余氣體的壓力再將油推回油箱，如此反復(fù)。如圖3，左邊是專用槽車，右邊是液壓工作撬。

特點分析：

（1）簡化加氣站流程。沒有儲氣設(shè)備，占地面積小，單線加氣，加氣站設(shè)計和建造相對簡單。

（2）槽車卸氣率較高，約90%，槽車卸完氣后，壓力在1.5~2.5MPa之間。

（3）根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)對比，比傳統(tǒng)機械壓縮機能耗低。

（4）維修簡單，主要是氣閥等部件的維修。

（5）系統(tǒng)的泄漏量較大。氣體將油壓回油箱時產(chǎn)生泄漏，按設(shè)備使用廠家的數(shù)據(jù)，約為1~1.8%

（6）氣體的含油量高，對天然氣的下游設(shè)備影響較大，特別是對氣質(zhì)很敏感，如果氣質(zhì)稍差，則會對液壓油污染較大，甚至直接破壞液壓油，導(dǎo)致液壓閥件損壞。

（7）液壓油易損失，需定期加專用液壓油，造成運行成本增加。

（8）碰到加氣車輛較多時，達不到20MPa就完成加氣過程，而且近氣源的售氣機比遠氣源的售氣機加氣壓力要高。

（9）使用專用槽車，且價格高出較多。

油氣缸分開式液壓壓縮機（臥式）

結(jié)構(gòu)原理：

中間一個油缸帶動兩邊的兩個氣缸，每個氣缸分為兩級壓縮。如圖4。

工藝流程：

①活塞桿向右運動時，槽車內(nèi)氣體由 A 進入左邊氣缸的一級腔（一級進氣），而右邊一級腔的氣體則壓縮后經(jīng) B 流出，進入冷卻器，完成一級壓縮過程；同時，冷卻后的氣體由 G 進入二級腔（二級進氣），左邊氣缸二級腔內(nèi)的氣體則壓縮后經(jīng) D 流入二級冷卻器，然后排出。

②相反，活塞桿向左運動時，槽車內(nèi)氣體由 E 進入右邊氣缸的一級腔（一級進氣），而左邊一級腔的氣體則壓縮后經(jīng) F 流出，進入冷卻器，完成一級壓縮過程；同時，冷卻后的氣體由 C 進入二級腔（二級進氣），右邊氣缸二級腔內(nèi)的氣體則壓縮后經(jīng) H 流入二級冷卻器，然后排出。

特點分析：

1.節(jié)能效果與氣液雙缸一體式液壓壓縮機相似；

2.氣體與液壓油是分開的，液壓油只能通過活塞桿上形成的油膜與氣體相溶，氣體含油量低；

3.一組氣缸可滿足兩級壓縮；

4.由于一組氣缸滿足兩級壓縮，則其活塞桿的桿徑必須較大（根據(jù)壓縮機原理，如果活塞桿的桿徑較小，則相當(dāng)于一級雙作用壓縮，而不是兩級壓縮），因此活塞桿的重量較大，各支承環(huán)和液壓活塞環(huán)存在偏磨現(xiàn)象，即使立式安裝也存在此現(xiàn)象，因為活塞桿支點太多；

5.維修性差。氣體壓縮后溫度較高，氣缸散熱較差，為保證壓縮效率和密封件壽命，需要增加水套缸，用水冷卻氣缸。除增加一套水系統(tǒng)外，氣缸筒外套水缸的維修是相當(dāng)麻煩的；

6.軸線尺寸長，至少有三倍行程的長度，臥式安裝較為合理；

7.經(jīng)過受力分析，所需油壓=排氣壓力-進氣壓力，額定壓力為31MPa的油泵長期處于滿負荷工作狀態(tài)。

8.當(dāng)密封件損壞時，天然氣會向空氣中泄漏。

小結(jié)

綜上所述，各種液壓壓縮機或液壓系統(tǒng)都有它的優(yōu)勢和不足?，F(xiàn)在，這幾種設(shè)備都在專門針對自身的不足作相應(yīng)的技術(shù)改進。其中，液壓活塞式壓縮機通過改變加氣站流程來克服自身的不足，采用雙卸氣流程來克服槽車壓力低時排氣量跟不上的弊端。流程如圖5：當(dāng)槽車壓力較低時，可以將另一輛滿的槽車通過低壓線給車加氣，這樣就可以保證任何時候都能正常加氣。但氣液雙缸一體式與油氣缸分開式的最大區(qū)別在于后者必須用水冷卻氣缸，增加水系統(tǒng)（增加系統(tǒng)意味著增加故障點），且增加了維修的難度。

液壓平推系統(tǒng)也改成了雙線加氣，原理如圖6，克服了單線加氣的弊端。但它最大的弊端在于油和氣相互污染，影響下游設(shè)備，且受氣質(zhì)的影響較大。