2024年4月17日发(作者：柔书蝶)
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城市燃气２００７／１０（＼／ｏ１．３９２）
ＣＮＧ加气母站控制功率消耗的方法
北京好石佳燃气设备有限责任公司（１０００５４） 蒋春生
１原有活塞往复式压缩机压缩工艺
一
个较高的出口压力。压缩级从第一级到末级连
续式消耗运行．而此时电动机输出功率基本上是一
活塞往复式压缩机常用的一种驱动方式是电动 个定值
机驱动。设计时，电动机的额定输出功率要大于活塞
举例如下：
往复式压缩机１０％。再按电机输出功率标准规格，取
工况是海拔０ｍ．大气压力０．１ＭＰａ，环境温度
上限值来确定电动机。而活塞往复式压缩机在运行
３７．８￣Ｃ．人口压力１ＭＰａ，出口压力２５ＭＰａ，气体流量
时通常是根据用户要求，在不同的工况ｆ人口压力，出
２ ７５４Ｎｍ３／ｈ。
口压力。气体流量等）下，设计成不同的压缩级数，压
所设计的压缩机是卧式４级４列对称平衡型，
缩机将气体从一个较低的人口压力逐级压缩后升到
见图１所示。
图１卧式４级４列对称平衡型压缩机
进速度快、携带方便、出错概率低、翻找简便等优势。
抄率和气费回收率。从２００４年９月起．开始大面积
推广使用红外线掌上仪．至２００６年９月．基本完成
６结论和体会
红外线掌上仪的推广应用，计划在２００７年．全面实
现红外线掌上仪抄表。希望通过红外线抄表技术的
从２００３年１１月开始．杭州燃气公司就致力于
改进创新。能够为燃气同行减低抄表管理成本、提升
红外线掌上仪抄表的开发、改进，显著提高了人户实 抄表管理水平有所帮助
１２
ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｇａｓ．ｏｒｇ．ｃｎ
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城市燃气２１３０７／１０（ｖｏ１．３９２）
具体参数如表１、表２。
所选电动机的额定输出功率为３１６．６×１．１＝
表３
３４８ｋＷ．取标准规格３７０ｋＷ。
压缩级数 １ ２ ３ ４
由表３中的参数我们可以看出，活塞往复式压
总进口压力（肝ａ） １
缩机在天然气人口压力是１ＭＰａ，经活塞往复式压缩
进气压力（肝ａ） ０．９５６ ２．４０１ ５．２９ １３．５
机压缩后出口压力是２０ＭＰａ，气体流量２ ７５４ｍ３／ｈ时
气缸排气压力０衄Ｐａ） ２．４８ ５．４６ １３．７７ ２０．６２
运行．如果按压缩级从第一级到第四级连续工作，将
级（冷却后）排气压力 ２．４ ５．２９ １３．３５ ２０
在出口压力达到２０ＭＰａ时的气体直接充人用户的
（肝ａ）
储气容器中，所消耗的电功率是每小时３７ＯｋＷ，此时
比例（压缩比） ２．４４ ２．２３ ２．３７ １＿５４
排１Ｎｍ３气体、所消耗的功率是３７０／２ ７５４＝０．１３４
工艺气进气Ｋ值 １．２６ １．２４９ １．２４９ １．２４９
ｋＷ
进气温度（℃） ２６．６６７ ４８．８８９ ４８．８８９ ４８．８８９
气缸排气温度（℃） ９５．３７ １１０．３４ １２１．４ ８０．７
表１
总排气口（冷却后） ４８．８８９
冲程长度 连杆长度 额定活塞杆气体负荷 额定活塞杆净负荷
温度（℃）
（ｃｍ） （ｃｍ） （ｋｇ） （ｋｇ）
进气压缩系数 ０．９７４ ０．９５３ ０．９０５ ０．８２３
７．６２ ２１．５９ ５ ８９７ ４ ９９０
气缸排气压缩系数 ０．９７ ０．９５ ０．９３ ０．８９
排气冷却后压缩系数 ０．９５４ ０．９０５ ０．８２３ ０．８３３
最小容积效率（％） ７９．５５ ８０．５１ ７６．９ ９１．５
２改进的活塞往复式压缩机压缩工艺
平均容积效率（％） ８ ０．０７ ８０．８３ ８６．１ ９１＿５
压缩效率（％） ８５．３１ ８７．５６ ９０ ８９．３
将活塞往复式压缩机由各级连续式消耗电功率
功率（ｋｗ） ９４．８６ ８６ ９６．５ ３９．４
改成阶梯式消耗电功率。由于活塞往复式压缩机在
卸荷功率（ｋｗ） ０
压缩气体时各级消耗的电功率不同，并按压缩级的
总排气量（ｍ ｈ） ２ ７５４
升高而逐级叠加．而用户的储气容器在达到所要求
的储气容积时。在不同的充气压力点，所需要的时间
不同。所消耗的电功率也不同。因此我们设计了一
这个时间段定义为状态一
种新的控制方法将活塞往复式压缩机由各级连续式
状态一完成时。压缩机向车内充人天然气
消耗电功率改成阶梯式消耗电功率。 ２１．６￣１３．７７＝２９７．４—２７．５４＝２７０ Ｎｍ ．完成状态一所用
仍以上面的例子来说明：
的时间为２７０／２ ７５４＝０．０９８ｈ 活塞往复式压缩机第
为便于计算和说明问题．我们假设拖车内压力
一
级轴功率经计算为９４．８６ｘ０．９＝８５．３７ｋＷ，完成状态
０．２ＭＰａ，水容积２ ７５４／２００＝１３．７７ｍ３．车内有天然气２×
一
所做的功为８５．３７￣０．０９８＝８．３７ｋＷ－ｈ
１３．７７＝２７．５４ Ｎｍ 。
当活塞往复式压缩机第二级将天然气从
当活塞往复式压缩机第一级将天然气从ＩＭＰａ
２．１６ＭＰａ压缩到５．２９ｘ０．９＝４．７６ＭＰａ，＝４７．６ ｋｄｃｍ２。在
压缩到２．４￣０．９＝２．１６ＭＰａ＝２１．６ｋｇ ，／ｃｍ２．在用户的储气 用户的储气容器达到４７．６ ｋｇ／ｃｍ２时．再转换到三级
容器达到２１．６ｋ ｍ２时，再转换到两级压缩，我们把 压缩。我们把这个时间段定义为状态二。
袁２
排气流量 标准大气压 常温 消耗功率 单排量功率
转速
（ｍ １） ａ） （℃） （ｋＷ） （Ｗ）
各级功率总和 排１Ｎｍ３气所消
２７５４ Ｏ．１Ｏ１ １５＿６ １ ４８５
３１６．６ 耗的功率０．１１５ｋＷ
１３
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状态二完成时。压缩机向车内充入天然气
３经济效益
４７．６ｘ１３．７７：６５５．４５—２９７．４：３５８Ｎｍ３．完成状态二所用
的时间为３５８／２ ７５４＝０．１３ｈ 活塞往复式压缩机第二
国外有公司提出．天然气进销价差Ｏ．Ｏ８美元／
级轴功率经计算为１８１ｘ０．９＝１６２．７７ｋＷ，完成状态二
Ｎｍ３是ＣＮＧ加气站经营的临界值，我国ＣＮＧ加气
所做的功为１６２．７７ｘ０．１３＝２１．１６ ＫＷ・ｈ。
站目前仅接近或低于这个值．为此提高经济效益是
当活塞往复式压缩机第三级将天然气从
当前的紧迫问题。
４．７６ＭＰａ压缩到１３．３５ｘ０．９＝１２ＭＰａ＝１２０ ｋｇ／ｃｍ ．在用 仍以上例来分析：
户的储气容器达到１２０ ｋｇ／ｃｍ２时 再转换到四级压 用原有活塞往复式压缩机压缩工艺．气体流量
缩。我们把这个时间段定义为状态三。
２ ７５４Ｎｍ３／ｈ． 电动机的额定输出功率３７０ｋＷ．排
状态三完成时．压缩机向车内充入天然气１２０ｘ
１Ｎｍ３气体、所消耗的功率０．１３４ｋＷ。
１３．７７＝１６５２．４—６５５．４５＝９９７Ｎｍ３，完成状态三所用的时
如果压缩机１天工作２０ｈ．排气量２ ７５４ｘ２０＝
间为９９７／２ ７５４＝０．３６ｈ．活塞往复式压缩机第三级轴
５４ ８００ Ｎｍ３／ｄ．所消耗的电功率为５４ ８００ｘ０．１３４＝
功率经计算为２７７．２ｘ０．９＝２４９．５ｋＷ．完成状态三所做
７ ３４３ｋＷ／ｄ。
的功为２４９．５ｘ０．３６＝９０ｋＷ・ｈ
用新的活塞往复式压缩机压缩工艺：可节省
当活塞往复式压缩机第四级将天然气从１２ＭＰａ ７ ３４３ｘ０．２７＝１ ９８３ｋＷ／ｄ的电功率．按１度电Ｏ．８元
压缩到２０ＭＰａ＝２００ ｋｇ／ｃｍ２．在用户的储气容器达到 计算．可节省１ ９８３ｘ０．８＝０．１６万元／ｄ．以１年３５０天
２００ｋｇ／ｃｍ２时，我们把这个时间段定义为状态四。
计算．可节省０．１６ｘ３５０：５６万元／年 既１年１个
状态四完成时。压缩机向车内充入天然气２００ｘ ＣＮＧ加气母站成撬设备盈利可增加５６万元
１３．７７＝２ ７５４—１ ６５２．４＝１ １０１．６ Ｎｍ３．完成状态四所用
要提高经济效益．选用节能型压缩机．运行中充
的时间为１ １０１．６／２ ７５２＝０．４ｈ．活塞往复式压缩机第
分发挥其能力是减少运营费用的首选方案
四级轴功率经计算为３１６．６ ｋＷ．完成状态四所做的
功为３１６．６ｘ０．４＝１２６．６４ｋＷ・ｈ。
４结论
我们将活塞往复式压缩机各级压缩所消耗功叠
加
将活塞往复式压缩机由各级连续式消耗电功率
ｆ８．３７＋２１．１６＋９０＋１２６．６４）￣１．１＝２７０．８ｋＷ・ｈ
改成阶梯式消耗电功率，这是一种新的控制ＣＮＧ加
即ｆ０．０９８＋０．１３＋０．３６＋０．４）＝１小时所消耗的功率
气母站功率消耗的方法．该方法是通过压缩机分级
是２７０．８ｋＷ。
压缩时，按压缩级从第一级到末级连续式消耗运行
由此我们可以算出阶梯式比连续式活塞往复式
所需要的功率．改成阶梯式消耗活塞往复式压缩机
压缩机运行１ｈ可节约ｆ１—２７０．８／３７０）－２７％的能耗 在运行时所需要的功率，即根据活塞往复式压缩机
注：
在压缩到不同的充气压力点时．所消耗的功率也不
ｆ１）乘０．９的系数是为了使压缩机级间实现平稳
同这一特点，采用第一级将气体从某一压力压缩到
的转换
第一级压缩比设定的９０％压力．消耗的是第一级运
ｆ２）由于我们采用的是变频控制电机驱动．使电 行所需要的电动机输出功率，在到达第一级压缩比
机的输出功率与压缩机的轴功率相匹配
设定的压力点时，转换成第二级压缩，……．以此类
ｆ３）考虑到各阶梯段单独工作时压缩机实际输
推，直至完成末级压缩。这种阶梯式消耗功率比连续
出的轴功率比连续式算出的功率高３％和因加气时
式减少约２７％的电能消耗．此技术不仅应用于ＣＮＧ
间延长约７％所消耗的功率．所以用理论值乘１．１的
加气母站，还可以应用于石油、化工等领域．总之对于
系数
应用活塞往复式压缩机的所有用户减少运营费用．
节能降耗具有重大意义
１４
ｌ ＷＷＷ．ｃｈｉｎａｇａｓ．ｏｒｇ．ｃｒｌ ｌ
2024年4月17日发(作者：柔书蝶)
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ＣＮＧ加气母站控制功率消耗的方法
北京好石佳燃气设备有限责任公司（１０００５４） 蒋春生
１原有活塞往复式压缩机压缩工艺
一
个较高的出口压力。压缩级从第一级到末级连
续式消耗运行．而此时电动机输出功率基本上是一
活塞往复式压缩机常用的一种驱动方式是电动 个定值
机驱动。设计时，电动机的额定输出功率要大于活塞
举例如下：
往复式压缩机１０％。再按电机输出功率标准规格，取
工况是海拔０ｍ．大气压力０．１ＭＰａ，环境温度
上限值来确定电动机。而活塞往复式压缩机在运行
３７．８￣Ｃ．人口压力１ＭＰａ，出口压力２５ＭＰａ，气体流量
时通常是根据用户要求，在不同的工况ｆ人口压力，出
２ ７５４Ｎｍ３／ｈ。
口压力。气体流量等）下，设计成不同的压缩级数，压
所设计的压缩机是卧式４级４列对称平衡型，
缩机将气体从一个较低的人口压力逐级压缩后升到
见图１所示。
图１卧式４级４列对称平衡型压缩机
进速度快、携带方便、出错概率低、翻找简便等优势。
抄率和气费回收率。从２００４年９月起．开始大面积
推广使用红外线掌上仪．至２００６年９月．基本完成
６结论和体会
红外线掌上仪的推广应用，计划在２００７年．全面实
现红外线掌上仪抄表。希望通过红外线抄表技术的
从２００３年１１月开始．杭州燃气公司就致力于
改进创新。能够为燃气同行减低抄表管理成本、提升
红外线掌上仪抄表的开发、改进，显著提高了人户实 抄表管理水平有所帮助
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具体参数如表１、表２。
所选电动机的额定输出功率为３１６．６×１．１＝
表３
３４８ｋＷ．取标准规格３７０ｋＷ。
压缩级数 １ ２ ３ ４
由表３中的参数我们可以看出，活塞往复式压
总进口压力（肝ａ） １
缩机在天然气人口压力是１ＭＰａ，经活塞往复式压缩
进气压力（肝ａ） ０．９５６ ２．４０１ ５．２９ １３．５
机压缩后出口压力是２０ＭＰａ，气体流量２ ７５４ｍ３／ｈ时
气缸排气压力０衄Ｐａ） ２．４８ ５．４６ １３．７７ ２０．６２
运行．如果按压缩级从第一级到第四级连续工作，将
级（冷却后）排气压力 ２．４ ５．２９ １３．３５ ２０
在出口压力达到２０ＭＰａ时的气体直接充人用户的
（肝ａ）
储气容器中，所消耗的电功率是每小时３７ＯｋＷ，此时
比例（压缩比） ２．４４ ２．２３ ２．３７ １＿５４
排１Ｎｍ３气体、所消耗的功率是３７０／２ ７５４＝０．１３４
工艺气进气Ｋ值 １．２６ １．２４９ １．２４９ １．２４９
ｋＷ
进气温度（℃） ２６．６６７ ４８．８８９ ４８．８８９ ４８．８８９
气缸排气温度（℃） ９５．３７ １１０．３４ １２１．４ ８０．７
表１
总排气口（冷却后） ４８．８８９
冲程长度 连杆长度 额定活塞杆气体负荷 额定活塞杆净负荷
温度（℃）
（ｃｍ） （ｃｍ） （ｋｇ） （ｋｇ）
进气压缩系数 ０．９７４ ０．９５３ ０．９０５ ０．８２３
７．６２ ２１．５９ ５ ８９７ ４ ９９０
气缸排气压缩系数 ０．９７ ０．９５ ０．９３ ０．８９
排气冷却后压缩系数 ０．９５４ ０．９０５ ０．８２３ ０．８３３
最小容积效率（％） ７９．５５ ８０．５１ ７６．９ ９１．５
２改进的活塞往复式压缩机压缩工艺
平均容积效率（％） ８ ０．０７ ８０．８３ ８６．１ ９１＿５
压缩效率（％） ８５．３１ ８７．５６ ９０ ８９．３
将活塞往复式压缩机由各级连续式消耗电功率
功率（ｋｗ） ９４．８６ ８６ ９６．５ ３９．４
改成阶梯式消耗电功率。由于活塞往复式压缩机在
卸荷功率（ｋｗ） ０
压缩气体时各级消耗的电功率不同，并按压缩级的
总排气量（ｍ ｈ） ２ ７５４
升高而逐级叠加．而用户的储气容器在达到所要求
的储气容积时。在不同的充气压力点，所需要的时间
不同。所消耗的电功率也不同。因此我们设计了一
这个时间段定义为状态一
种新的控制方法将活塞往复式压缩机由各级连续式
状态一完成时。压缩机向车内充人天然气
消耗电功率改成阶梯式消耗电功率。 ２１．６￣１３．７７＝２９７．４—２７．５４＝２７０ Ｎｍ ．完成状态一所用
仍以上面的例子来说明：
的时间为２７０／２ ７５４＝０．０９８ｈ 活塞往复式压缩机第
为便于计算和说明问题．我们假设拖车内压力
一
级轴功率经计算为９４．８６ｘ０．９＝８５．３７ｋＷ，完成状态
０．２ＭＰａ，水容积２ ７５４／２００＝１３．７７ｍ３．车内有天然气２×
一
所做的功为８５．３７￣０．０９８＝８．３７ｋＷ－ｈ
１３．７７＝２７．５４ Ｎｍ 。
当活塞往复式压缩机第二级将天然气从
当活塞往复式压缩机第一级将天然气从ＩＭＰａ
２．１６ＭＰａ压缩到５．２９ｘ０．９＝４．７６ＭＰａ，＝４７．６ ｋｄｃｍ２。在
压缩到２．４￣０．９＝２．１６ＭＰａ＝２１．６ｋｇ ，／ｃｍ２．在用户的储气 用户的储气容器达到４７．６ ｋｇ／ｃｍ２时．再转换到三级
容器达到２１．６ｋ ｍ２时，再转换到两级压缩，我们把 压缩。我们把这个时间段定义为状态二。
袁２
排气流量 标准大气压 常温 消耗功率 单排量功率
转速
（ｍ １） ａ） （℃） （ｋＷ） （Ｗ）
各级功率总和 排１Ｎｍ３气所消
２７５４ Ｏ．１Ｏ１ １５＿６ １ ４８５
３１６．６ 耗的功率０．１１５ｋＷ
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状态二完成时。压缩机向车内充入天然气
３经济效益
４７．６ｘ１３．７７：６５５．４５—２９７．４：３５８Ｎｍ３．完成状态二所用
的时间为３５８／２ ７５４＝０．１３ｈ 活塞往复式压缩机第二
国外有公司提出．天然气进销价差Ｏ．Ｏ８美元／
级轴功率经计算为１８１ｘ０．９＝１６２．７７ｋＷ，完成状态二
Ｎｍ３是ＣＮＧ加气站经营的临界值，我国ＣＮＧ加气
所做的功为１６２．７７ｘ０．１３＝２１．１６ ＫＷ・ｈ。
站目前仅接近或低于这个值．为此提高经济效益是
当活塞往复式压缩机第三级将天然气从
当前的紧迫问题。
４．７６ＭＰａ压缩到１３．３５ｘ０．９＝１２ＭＰａ＝１２０ ｋｇ／ｃｍ ．在用 仍以上例来分析：
户的储气容器达到１２０ ｋｇ／ｃｍ２时 再转换到四级压 用原有活塞往复式压缩机压缩工艺．气体流量
缩。我们把这个时间段定义为状态三。
２ ７５４Ｎｍ３／ｈ． 电动机的额定输出功率３７０ｋＷ．排
状态三完成时．压缩机向车内充入天然气１２０ｘ
１Ｎｍ３气体、所消耗的功率０．１３４ｋＷ。
１３．７７＝１６５２．４—６５５．４５＝９９７Ｎｍ３，完成状态三所用的时
如果压缩机１天工作２０ｈ．排气量２ ７５４ｘ２０＝
间为９９７／２ ７５４＝０．３６ｈ．活塞往复式压缩机第三级轴
５４ ８００ Ｎｍ３／ｄ．所消耗的电功率为５４ ８００ｘ０．１３４＝
功率经计算为２７７．２ｘ０．９＝２４９．５ｋＷ．完成状态三所做
７ ３４３ｋＷ／ｄ。
的功为２４９．５ｘ０．３６＝９０ｋＷ・ｈ
用新的活塞往复式压缩机压缩工艺：可节省
当活塞往复式压缩机第四级将天然气从１２ＭＰａ ７ ３４３ｘ０．２７＝１ ９８３ｋＷ／ｄ的电功率．按１度电Ｏ．８元
压缩到２０ＭＰａ＝２００ ｋｇ／ｃｍ２．在用户的储气容器达到 计算．可节省１ ９８３ｘ０．８＝０．１６万元／ｄ．以１年３５０天
２００ｋｇ／ｃｍ２时，我们把这个时间段定义为状态四。
计算．可节省０．１６ｘ３５０：５６万元／年 既１年１个
状态四完成时。压缩机向车内充入天然气２００ｘ ＣＮＧ加气母站成撬设备盈利可增加５６万元
１３．７７＝２ ７５４—１ ６５２．４＝１ １０１．６ Ｎｍ３．完成状态四所用
要提高经济效益．选用节能型压缩机．运行中充
的时间为１ １０１．６／２ ７５２＝０．４ｈ．活塞往复式压缩机第
分发挥其能力是减少运营费用的首选方案
四级轴功率经计算为３１６．６ ｋＷ．完成状态四所做的
功为３１６．６ｘ０．４＝１２６．６４ｋＷ・ｈ。
４结论
我们将活塞往复式压缩机各级压缩所消耗功叠
加
将活塞往复式压缩机由各级连续式消耗电功率
ｆ８．３７＋２１．１６＋９０＋１２６．６４）￣１．１＝２７０．８ｋＷ・ｈ
改成阶梯式消耗电功率，这是一种新的控制ＣＮＧ加
即ｆ０．０９８＋０．１３＋０．３６＋０．４）＝１小时所消耗的功率
气母站功率消耗的方法．该方法是通过压缩机分级
是２７０．８ｋＷ。
压缩时，按压缩级从第一级到末级连续式消耗运行
由此我们可以算出阶梯式比连续式活塞往复式
所需要的功率．改成阶梯式消耗活塞往复式压缩机
压缩机运行１ｈ可节约ｆ１—２７０．８／３７０）－２７％的能耗 在运行时所需要的功率，即根据活塞往复式压缩机
注：
在压缩到不同的充气压力点时．所消耗的功率也不
ｆ１）乘０．９的系数是为了使压缩机级间实现平稳
同这一特点，采用第一级将气体从某一压力压缩到
的转换
第一级压缩比设定的９０％压力．消耗的是第一级运
ｆ２）由于我们采用的是变频控制电机驱动．使电 行所需要的电动机输出功率，在到达第一级压缩比
机的输出功率与压缩机的轴功率相匹配
设定的压力点时，转换成第二级压缩，……．以此类
ｆ３）考虑到各阶梯段单独工作时压缩机实际输
推，直至完成末级压缩。这种阶梯式消耗功率比连续
出的轴功率比连续式算出的功率高３％和因加气时
式减少约２７％的电能消耗．此技术不仅应用于ＣＮＧ
间延长约７％所消耗的功率．所以用理论值乘１．１的
加气母站，还可以应用于石油、化工等领域．总之对于
系数
应用活塞往复式压缩机的所有用户减少运营费用．
节能降耗具有重大意义
１４
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