天然氣子站工藝設(shè)備的核心部分是壓縮機(jī)。壓縮機(jī)主要分為三種類型：傳統(tǒng)機(jī)械式壓縮機(jī)、液壓平推式子站設(shè)備系統(tǒng)、液壓活塞式壓縮機(jī)。這三種設(shè)備在加氣子站中均能起到增壓作用。由于其工作原理及結(jié)構(gòu)形式的差異，給加氣站經(jīng)營方帶來的使用性、經(jīng)濟(jì)性有較大差異。雖然液壓活塞式壓縮機(jī)在國內(nèi)誕生較晚，但由于液壓活塞式壓縮機(jī)是專門針對子站工況特點(diǎn)設(shè)計(jì)，其工藝流程的適應(yīng)性強(qiáng)，使用效能佳，代表了當(dāng)今子站壓縮機(jī)的發(fā)展方向。

一、傳統(tǒng)機(jī)械式子站壓縮機(jī)

其傳動(dòng)模式是：電機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，通過連桿、十字頭、活塞桿，帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過程，實(shí)現(xiàn)增壓目的。如下圖：

特點(diǎn)：

（1） 技術(shù)成熟。國內(nèi)外機(jī)械式壓縮機(jī)有上百年的發(fā)展歷史。

（2） 氣缸內(nèi)余隙較大，壓縮氣體溫度較高、壓縮效率較低。

（3） 泄漏量大。曲柄帶動(dòng)活塞高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在氣缸設(shè)計(jì)中填料、活塞環(huán)是必要部件，且都有間隙，天然氣泄漏不可避免。其中，活塞環(huán)泄漏是內(nèi)泄漏，填料泄漏是外泄漏（目前，填料氣體收集成本相當(dāng)高，國內(nèi)外都沒有采用），而且泄漏率會(huì)越來越大。一般國內(nèi)嶄新壓縮機(jī)的泄漏率約0.6%，隨著運(yùn)行時(shí)間延長，會(huì)達(dá)到1%-3%；

(4)能耗較大。選用電機(jī)功率較大（75kW或90kW），啟動(dòng)電流也大。因此不能頻繁啟動(dòng)。下圖是槽車壓力與軸功率和排氣溫度曲線。從圖線可以看出，

（1） 槽車壓力在10MPa時(shí)，功率最大，其它壓力段的無功損耗較多，為了保證電機(jī)在空負(fù)荷下啟動(dòng)，在停機(jī)時(shí)要將氣缸及管線內(nèi)的氣體放空。

（2） 維護(hù)費(fèi)用高。易損件多、互換性較差。由于來回高速摩擦，活塞環(huán)、支撐環(huán)、連桿瓦、填料等都是易損件。這種易損件各生產(chǎn)廠家都不能互換，買了這種設(shè)備，往往需依賴其提供配件。

（3） 噪聲大。機(jī)組振動(dòng)大、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音高。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，各運(yùn)動(dòng)部件都有間隙（不然是不能運(yùn)動(dòng)的）。氣閥的高頻率啟閉，都會(huì)產(chǎn)生撞擊聲，裸機(jī)噪聲大多在90分貝以上。

（4） 其工藝流程中必需設(shè)置較大規(guī)格的儲(chǔ)氣裝置。

二、液壓平推子站設(shè)備系統(tǒng)

液壓平推設(shè)備系統(tǒng)工藝的CNG加氣子站，由專用槽車、液壓工作橇、售氣機(jī)等組成。其工作原理是：液壓工作橇提供高壓油，通過一系列控制閥逐次注入專用槽車的每只長管鋼瓶內(nèi)，將長管鋼瓶內(nèi)的天然氣以20MPa的恒定壓力推出來，從而通過售氣機(jī)給汽車加氣。如下圖：左邊是專用槽車，右邊是液壓工作撬。

特點(diǎn)：

（1） 節(jié)能效果較好。選用電機(jī)功率一般為30kW或60kW。但液壓系工作壓力較高，不低于20MPa。

（2） 簡化加氣站流程。加氣站設(shè)備只需槽車和液壓工作撬系統(tǒng)、售氣機(jī)即可。占地面積小。單線加氣。由于沒有儲(chǔ)氣設(shè)備，不能多線加氣。

（3） 使用專用槽車，與普通槽車不能通用。

（4） 液壓油中含有專用添加劑，揮發(fā)量較大,購買成本較高。通常高壓天然氣與高壓油的相互滲透量還是較大的，如果不是與天然氣不相溶的專用液壓油，排出的天然氣含油量會(huì)很大，將直接影響下游設(shè)備和CNG汽車的正常運(yùn)行。

（5） 槽車的每支鋼瓶內(nèi)天然氣通過液壓油推出以后總有一定的剩余量，在回油過程中通過放空口向大氣放散，造成損耗及環(huán)境污染。天然氣泄漏率在1%左右。

（6） 排氣壓力不超過20Mpa,容易造成下游供氣不足的情況。

（7） 排氣量恒定，適應(yīng)性較差。其排氣量由液壓油泵的排量決定，進(jìn)多少油才能排多少氣。油泵的排量是恒定的，因而排出的氣體量也是恒定的，所以適應(yīng)加氣高低峰能力較差。

（8） 由于天然氣出口沒有冷卻，其排出的氣體溫度相對要高一些。

（9） 一次性投資成本最高。

三、立式液壓壓縮機(jī)（立式氣缸）

液壓壓縮機(jī)是將傳統(tǒng)機(jī)械壓縮機(jī)的動(dòng)力由曲柄四連桿機(jī)構(gòu)強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)，改為由含壓力能量的液壓油適應(yīng)性驅(qū)動(dòng)（根據(jù)能量需求來供應(yīng)能量）。其結(jié)構(gòu)原理為：

工字形活塞桿將上面氣缸分隔為 A、B 兩個(gè)腔，將下面氣缸分隔為 C、D 兩個(gè)腔，如上圖：

工藝流程：

①液壓站輸出的高壓油進(jìn)入 C 腔， B 腔的油回油箱（近似認(rèn)為回油箱的油壓力為0），活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，槽車內(nèi)氣體進(jìn)入 A 腔（一級進(jìn)氣），而 D 腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級壓縮），進(jìn)入冷卻器，完成一級壓縮過程；當(dāng)活塞運(yùn)行到極點(diǎn)時(shí)，液壓站換向閥將會(huì)換向，輸出的高壓油進(jìn)入 B 腔， C 腔的油回油箱，活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，槽車內(nèi)氣體進(jìn)入 D 腔（一級進(jìn)氣），而 A 腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出（一級壓縮），進(jìn)入冷卻器，完成一級壓縮過程。

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

特點(diǎn)： 節(jié)能效果好。一般選用22kW雙電機(jī)，進(jìn)氣壓力高時(shí)為單電機(jī)工作，進(jìn)氣壓力低時(shí)為雙電機(jī)工作。下圖是槽車壓力各壓力點(diǎn)的排量與功率曲線：

立式液壓壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單。氣缸和油缸雙缸一體結(jié)構(gòu)，液壓油每運(yùn)行一個(gè)行程，都會(huì)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；一組氣缸只有一級壓縮，要想兩級壓縮需用兩組氣缸；軸向尺寸相對較短（僅大于兩倍行程），可以立式安裝；

（1） 油泵工作壓力較低。經(jīng)過受力分析，所需油壓=（排氣壓力-進(jìn)氣壓力）/2；額定壓力為31Mpa的油泵工作范圍始終在16MPa以下。

（2） 噪聲低。實(shí)測噪聲不高于70分貝。

（3） 天然氣幾乎無泄露量。設(shè)計(jì)上回避了填料等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)幾乎沒有泄露點(diǎn)。

（4） 耗油量極小。油附著在缸壁上形成極薄高分子油膜，使輸出氣體內(nèi)含極少量油。

（5） 易損件少。只有活塞環(huán)、O形圈等少量易損件。

（6） 各支承環(huán)和液壓活塞環(huán)不存在偏磨現(xiàn)象，壽命較長。

綜上所述，液壓活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，流程適應(yīng)性強(qiáng)，節(jié)能性好，泄露量小，運(yùn)行維護(hù)成本低，代表了子站壓縮機(jī)發(fā)展方向，是CNG加氣子站壓縮機(jī)首選設(shè)備。其具體比較見表1、表2。

表1：液壓活塞壓縮機(jī)（立式氣缸）與傳統(tǒng)壓縮機(jī)性能比較表：

表2：液壓活塞壓縮機(jī)（立式氣缸）與液壓平推系統(tǒng)性能比較表：