储气井压缩机加气站设备技术专项方案--150504

西安城市综合交通改善工程

城西公交保养场加气站工程

设备技术方案

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四川金星清洁能源装备股份有限公司

年 月 日

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目 录

一、压缩机组技术方案 ............................................. 3 ㈠、子站压缩机性能综述 ........................................... 3 ㈡、CNG子站撬装压缩机参数表 ...................................... 4 ㈢、子站压缩机性能描述 ........................................... 5 ㈣、子站压缩机零部(总成)件技术规范 .............................. 18 ㈤、压缩机组主要零部件材质 ...................................... 21 ㈥、主要配套件生产产家 .......................................... 22 ㈦、压缩机供货范围 .............................................. 22 ㈧、随机备件及专用工具清单 ...................................... 22 ㈨、图纸及技术文件交付清单 ...................................... 24 ㈩、压缩机组设计、制造及验收标准（规范） ......................... 24 二、加气机（型号：JKJQ-30-II） .................................. 54 三、单线双枪单计量卸气柱（型号：JKJQ-80-II） ..................... 57 四、IC卡后台管理系统 ............................................ 60 五、储气井系统 .................................................. 65

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一、压缩机组技术方案 ㈠、子站压缩机性能综述

首先，感谢贵公司对我公司的信任与支持。根据贵公司CNG站建站情况，依据GB50156《汽车加油加气站设计与施工规范》和GB/T25360《汽车加气站用往复活塞天然气压缩机》的相关规定，我公司推荐我成熟产品ZW-0.36/30-250JX型高效节能型变频子站压缩机。

ZW-0.36/30-250JX型高效节能型变频子站压缩机，机组电机额定功率90KW，进气压力范围3.0～20MPa.G，平均供气量不少于1800 Nm3/h。

该型号高效节能型子站压缩机为整体撬装，电动机通过弹性联轴器直接驱动压缩机，机组的其他系统均布置于撬座上，撬装压缩机组置于封闭的隔音防护罩内；机组包含运行所必需的总成及系统（含压缩机、电动机、冷却装置、过滤装置、优先顺序系统、气体回收系统、控制系统等）和隔音防护罩，能独立实现天然气增压功能、优先充气控制、消音降噪功能，可户外全天候无人值守运行。

撬装压缩机组置于封闭的隔音防护罩内，隔音防护罩内配置两组可燃气体浓度检测装置，可实现自动声光报警和ESD紧急停机。机组驱动机采用YB隔爆型三相异步电动机，防爆等级满足要求；压缩机采用平衡式CNG专用机型，配置有CNG专用压缩缸，该机型为重型结构，具有性能可靠，适应转速和载荷变化能力强等特点。

机组控制系统由电气控制系统、仪表控制系统组成，采用世界知名品牌德国西门子PLC控制器、触摸屏及及知名变频启动动器。机组控制灵活、及时，自动化程度高，机组运行全过程实时监控；仪表系统设有进气压力、排气压力、排气温度、润滑油压、润滑油温度、冷却水压等监控点。机组运转过程中，如果发生缺气、缺油以及超温、超压、超负荷等,控制系统均能报警或联锁保护停车，确保机组安全、可靠地运转。 变频子站优势：

1.经济性方面，在90KW同功率情况下，变频子站机组比常规子站机组产气量约高出300 Nm3/h。

2.平稳性方面，由于子站的进气范围波动较大，常规子站运行时机组运动部件受力波动也较大而且引起的气体脉动较大，从而使得机组整体平稳性稍差。但机组若采用变频运行控制，机组可以根据进气压力的不同而改变转速，使机组电机实现最大的效率，同时有效地改变缸内气体力的分布而使得整机平稳性较好。

3.整机保护方面，变频机组可以有效地减少超功率、超电流情况，同时机组采用变频启动，启动电压及电流相对较小，从而对电网冲击较小。

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4.运行状况方面，子站需不停地启机或停机，变频子转速可自动调整，使得机组可以平稳启动或停止，有效地减少瞬间变换带来的受力等不稳定性。

㈡、CNG子站撬装压缩机参数表

㈠、工艺过程：通过天然气压缩机将压力为3.0～20.0MPa.G的天然气增压至25.0MPa.G。 ㈡、进入压缩机的气体应符合以下要求：

a、不含游离水；

b、硫化氢含量不大于15mg/m3； c、高位发热量应大于31.4MJ/m3；

d、含尘量不大于5mg/m3，颗粒直径小于10μm； e、总硫（以硫计）含量不大于200 mg/m3； f、二氧化碳含量不大于3.0％（体积分数）； g、氧气含量不大于0.5％（体积分数）。 ㈢、压缩机使用地点及方式：室外 ㈣、天然气增压压缩机技术参数 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项 目 机组名称 机组型号 机组用途 冷却方式 机组工作介质 驱动电机 机组设计转速 机组最大轴功率 性能指标 进气压力范围 20～3.0MPa.G 传动方式 排气压力 进气温度 排气温度(冷却后)

设 计 值 CNG撬装压缩机组 ZW-0.36/30-250JX CNG加气站增压 混冷 天然气 90KW 电压380V/50HZ 740～980r/min 89kW 排量范围 650～5620Nm3/h 弹性联轴器直接驱动 25MPa.G 30℃ 不高于环境温度15℃ 备 注 变频机组 防爆要求符合dⅡBT4 变频机组 平均轴功率73KW 平均排量 ≥1800Nm3/h 冷却前≤150℃ 卸气率% 87 9 10 11 12 13 第4页 共 82 页中国最大的CNG压缩机专业制造基地和出口基地

14 15 16 机组噪声 机组外形尺寸 机组总重量 ≤85dB(A) 5200×2800×2800 ～14950kg 隔音房外1米处 以最终设计为准 运行主要技术指标 序号 1 2 3 4 5 6 项 目 平均单方气能耗 平均排气量 卸气率* 密封方式 润滑方式 振动性 参 数 约0.03kW.h/Nm3 约1800Nm3/h 90% 填料密封 无油润滑结构设计，无油润滑运行 符合GB/T7777标准要求 备注 卸气至3.0MPaG止 卸气至3.0MPaG止 卸气至3.0MPaG止 ㈢、子站压缩机性能描述

1、本公司的子站压缩机是国内最先投入市场的，在2001年投入市场时，是填补国内空白、替代进口产品的唯一产品，经八年来的运行考验和持续改进，该产品在市场上赢得了广大用户的认同，至今已投放市场近三百台套。该产品八年来已运行六万多小时，是国内唯一的一个经过了30000h以上运行考验的子站压缩机。

2、目前国内唯一的一家在CNG子站压缩机产品上采用荣获国家专利的高科技技术——高压密封填料设计和无平衡段设计（专利号：ZL98229860.9）。该项专利技术的运用实现了高效节能，节能水平经专家鉴定为达到世界先进水平（详见2001年CNG站用压缩机科技成果鉴定证书），该技术对于CNG加气子站的节能降耗效果尤为明显，由于子站压缩机进气压力高（20～3.0MpaG）,相对国内其它厂家而言，他们不具备高压填料密封技术，生产的带平衡段结构的子站压缩机，其泄漏到平衡段部份的天然气，因其压力低于压缩机的最低进气压力，所以无法做到像标准站压缩机一样，将泄漏到平衡段的天然气引回一级进气重新压缩循环，因此只能将此部份气体通过管道直接排放到大气，国内气损比例可达5%以上，而我公司生产的采用取消平衡段技术的子站压缩机，因无级差平衡段，故不需要将平衡段的气体通过放空管向大气排放，达到了既节省了天然气，又保护环境的良好效果，较之国内其它压缩机厂家带平衡子站压缩，每天节省输差500方以上（按日产气量1万方计算）。同时，采用变频节能型技术，有效地减少了能耗同时增加了气量。 3、国内首家采用获国家专利技术的气缸、填料无油润滑设计和气缸倒级差设计（专利号:

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99231312.0）。可实现气缸、填料采用无油润滑结构，少油润滑，节省了润滑油的消耗，降低了使用成本。该项技术经专家鉴定为国内领先水平，压缩机采用国家专利的高科技技术——高压密封填料设计和无平衡段设计（专利号：ZL98229860.9）,较之国内带平衡段子站压缩机节能10%以上。

4、此次所采用子站压缩机ZW-0.36/30-250JX为两列平衡式结构, 两列曲拐互成180度，两列两缸结构使得机组的惯性力、惯性力矩平衡较好，活塞力分布更加均匀，所以振动非常小，确保机组运转平稳、可靠，同时每一列都只有一个气缸，维修活塞环、填料等易损件时均不需拆卸气缸，维修极其方便;与国内其它压缩机厂家两个气缸在一列有本质的区别。

5、压缩机进气压力适应范围广,压缩机组在进气压力20～3.0MPa.G（最低可至2.0Mpa）范围内不需要作任何调整，即可自动安全可靠运行，用户可根据现场的实际情况，在20～3.0MPaG进气压力范围内选择进气压力范围，甚至2.0MPaG都能正常运行工作,较之国内其它子站压缩机进气压力20～3.5MPaG，具有更强的适应能力。

6、四川金星子站压缩机采用先进成熟的控制流程，机组可自动启、停机，自动优先顺序充气，在进气压力20～3.0MPaG范围内不需要作任何调整，即可自动安全可靠运行

7、压缩机组配置为整体撬装式, 电动机通过弹性联轴器直接驱动压缩机，机组的其他系统均布置于撬座上，撬装压缩机组置于封闭的隔音防护罩内包含机组运行所必需的总成及系统（含压缩机、电动机、水冷装置、进气缓冲过滤装置、分离器、优先控制系统、气体回收系统、PLC控制系统等）和隔音房，能独立实现天然气增压功能、优先充气控制、消音降噪功能。

8、压缩机主机为立式结构，一缸一列，平衡性能好，振动小，工作可靠。压缩机曲轴箱和中体整体铸造，是国内唯一采用数控加工中心制造的，加工精度以及产品的误差远小于国内其它厂家。

9、压缩机为一缸一列，压缩机维护方便，维护靠机身侧气缸需拆缸卸盖侧气缸具有更佳的维护性，更具人性化设计。

10、压缩机气缸套采用获国家专利技术技术的预膜缸套，降低了缸套和活塞环之间的摩擦系数，保证了活塞环的使用寿命。

11.活塞环、支承环及填料密封件采用日本大京，气阀均采用贺尔碧格产品，确保压缩机使用时更加可靠稳定。

12、高压安全阀采用美国进口/德国进口产品，高压气动阀门采用意大利/德国进口阀门，执行元件采用电磁气动球阀，阀芯及高压球阀采用进口产品。

13、压缩机气缸采用CNG锻件高压专用气缸，经两次探伤和一次水压试验，经数控机床

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加工，确保加工精度和光洁度，使用安全可靠;气缸冷却为钻孔通水冷却,冷却效果好。

14、压缩机工艺控制流程先进可靠,采用西门子PLC进行逻辑控制，实现机组的一/二级自动切换、自动故障卸载、延时停机、自动排污等自动保护控制功能。机组提供子站系统设备及控制系统扩展数据上传功能所需要的一个RS232接口（或485接口），并支持MODBUS或其它的主要的工业通讯协议与用户上位系统相连接，将加气站设备的运行状态等数据上传。

同时，机组采用高效节能变频技术，比常规子站能有效地降低能耗而且有效地增加气量。 15、压缩机隔声罩

? 橇体壁板具有降声、保温、防雨、吸振及消音功能

? 带有起吊环框架式结构，出口端和电机端及四周均设有维护门和观察窗，操作维护方便；

? 设有强制自动换气系统

? 带有安全出口栅栏的逃逸型人工出入门；

? 填充高效隔音材料，压缩机进出风口经有专门消声道，确保消音效果； ? 罩内配置隔防爆灯具，维护用滑车而设立的一条屋顶轨道，易于操作维护； ? 可燃气体报警监测(两组可燃气体浓度检测装置，实现可燃气体浓度超标自动声光报警和ESD紧急停机)，确保机组安全可靠运行；

? 罩内撬装内部空间加热器，以适应严寒和温差大气候条件下使用。

? 压缩机组底座与隔音房连接时，除充分考虑整体强度及刚性外，各能开启部分结合处增加高性能橡胶层以减小允许中产生的震动。

? 隔热保温层为加厚型，满足寒冷冬季运行要求。 16、压缩机组配置全自动工艺流程

20MPa的压缩天然气由管束气瓶半挂车从上一级母站运至子加气站内，经过与卸气柱

连接进入加气站压缩机进气系统，在压缩机进气口前CNG分为两路，一路通过旁通管线直接连接到加气机的低压管路系统，如果有加气需求，加气站半挂车将作为低压储气瓶组，首先给三线加气机的低压管充气；另一路连接到压缩机进口管路上，当高压储气井低于22Mpa(可调)时，压缩机系统进入工作状态。

当半挂车上的气体为20～7.5MPa之间时，半挂拖车上的CNG通过压缩机上的气动阀门自动切换进入压缩机二级气缸，通过一级压缩到25MPa，经压缩机上由PLC控制的优先顺序控制阀首先向高压储气井充气，然后向中压储气井充气，直到全部达到25MPa时停机。随着半挂拖车上的气体被不断抽出，气体压力也在不断下降，当半挂拖车上气体压力降到7.5MPa以

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下时，气体通过压缩机上的气动阀门自动进入压缩机一级缸，通过二级压缩到25MPa充入高、中压储气井，当半挂拖车上的气体压力低于3MPa（最低可至2MPa）时压缩机自动停机，半挂拖车又重新返回母站进行加气。

工艺流程简图如下：

气高井压储气中井压储25MPa 20MPa CNG管束拖车 卸气柱 20MPa CNG压缩机 25MPa 20MPa 加气机20MPa CNG车 17、优先顺序控制系统

优先顺序控制系统是安装在压缩机橇体上，当高压储气井压力小于22MPa时，开始充气并按照以下优先级顺序进行：

① 高压储气井； ② 中压储气井。

直到高、中压储气井达到25MPa时停机。

在加气机给CNG汽车加气时，按照以下优先级顺序进行取气： ① CNG加气站半挂拖车； ② 中压储气井； ③ 高压储气井； ④ CNG压缩机。

18、压缩机配置有预润滑系统，确保机组启动前对十字头-滑道、主轴承等重要部位进行润滑。

19、压缩机现场仪表系统

19.1高精度检测仪表：压力变送器、温度传感器、燃气浓度探测器、模数转换器为PLC提供精确的信号，保证远程控制的准确性。

19.2就地压力、温度显示：作为高精仪表的补充，直观、便利，在隔音房内就能观察机

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组各个运行参数。

19.3 压缩机设有现场仪表柜，现场仪表柜与压缩机主机等一起置于压缩机撬上；现场仪表柜具有紧急停机和就地启动、停止功能及各级压力显示。就地启动、停止与控制室PLC柜启动、停止按钮并联。 20、压缩机控制系统

控制系统由SIEMENS可编程控制器、变频器系统。SIEMENS可编程控制器及触摸式液晶显示屏等组成PLC控制系统，完成系统控制逻辑。

自动化控制系统，实行高度自动化的控制管理，闭式卸压无负荷启动；系统油压、电流、温度、气压自动监控；自动排污系统。

压缩机能实现无人值守、自动化启停操作。

压力标定、报警、高高报、低低报警参数可在触摸屏上进行设定和修改。过程控制参数，如回收罐压力回收、一级压缩变二级压缩等控制参数可在触摸屏上进行设定和修改。可动态显示压缩机的压缩级数等。所有可控设备和阀门可通过触摸屏操作控制。可单机进行调试，提供友好人机界面。预留两台压缩机并机的控制接口，为后续增加压缩机提供便利。 20.1变频运行

采用电力电子技术微处理技术及现代控制理论设计生产的数字式新型节能产品,具有电机过载保护、运行过流保护、过热保护等。

20.2 PLC控制系统

a.PLC采用模块化结构，易于扩展和根据工艺要求调整控制方式，12位模拟量采集精度，实时有效地监测机组运行参数;

b.通过触摸式液晶显示屏能方便地设定上下限报警值，显示系统参数和故障报警信息等；压缩机累计运行时间循环周期为9999小时；

c. PLC具有标准R485上传接口，采用MODBUS协议与上位控制系统通讯，机组PLC控制器可接受上位控制系统ESD停机命令。（远程监控系统（预留）： 为PLC升级预留以太网通讯接口，安装所需硬件

d.系统参数及控制一览表 系统参数 进气压力 一排压力 二排压力

位号 P1 P2 P4 传感器量程 0~40.0 MPa 0~40.0 MPa 0~40.0 MPa 报警值 停机值 备注 <3.0MPa报警并<2.8MPa报参数正常停机 警并故障停机 可调 参数>14MPa >14.5 MPa 可调 参数>25.0 MPa >25.5 MPa 可调 第9页 共 82 页中国最大的CNG压缩机专业制造基地和出口基地

润滑油压力 缓冲罐压力 储罐压力 进气温度 一排温度 二排温度 P5 P6 P7 T1 T2 T3 0~1.0 MPa 0~16.0 MPa 0~40.0 MPa Pt100 Pt100 Pt100 Pt100 Pt100 <0.1 MPa <0.1MPa 参数可调 参数可调 参数可调 参数可调 参数可调 参数可调 参数可调 >P1开一级进气阀（一级压缩时）；>P1开卸荷阀（二级压缩时）；>9.5MPa报警并延时停机 <22MPa时自动起动；>25M Pa时自动待机 >165℃ >165℃ >170℃ >170℃ 二排冷后温度 T4 油池油温 隔音房温度 燃气浓度 电机及风机 T5 T6 Pt100（-60~100℃） 0~50%LEL 启动失败报警待排除故障时复位 21.3系统操作说明 21.3.1、系统上电

合上各电源断路器，检查电压表、指示器正常。

触摸屏进入初始画面。如果故障灯闪烁表明系统有外部故障或采集数据超限报警，在TP170A的操作员界面下，按“故障信息”按钮，故障信息弹出，根据故障信息排除故障。一旦有外部故障，系统均自动停止运行（PLC所有输出立即复位），启动按钮失效，待故障排除，按“系统复位”后，系统才能启动。

按“急停”按钮，可使整个控制系统断电。

系统分手动和自动控制，在触摸屏“操作界面”选择控制方式。 21.3.2、手动：

在触摸屏“主画面”下按“手动”，系统处于手动状态，进入“手动功能”键画面进行控制。

水泵控制当中的启动、停止按钮可单独控制水泵启停。

预润滑油泵控制当中的启动、停止按钮可单独控制预润滑油泵启停。

冷却风机控制中的启动、停止按钮可单独控制冷却风机的启停。在冷却风机启动前请先选择冷却风机的高、低速运行方式。

换气扇控制中的启动、停止按钮可单独控制换气扇的启停。

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