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文档简介
1、BE702E撬装式压缩机组使用维护技术手册北京伯肯新能源设备有限公司目 录前言 安全事项 0.1 综合安全事项0.2 操作安全事项0.3 维护安全事项 第一章 CNG基础知识1.1 综述1.2 天然气汽车(NGV)基础知识1.3 加气站基础知识1.4 通用定义第二章 设备简介与操作2.1 加气站综述2.2 零能安全状态2.3 压缩机组2.4 气路系统2.5 控制系统工作模式2.6 设备安装2.7 控制系统原理和操作第三章 技术规格 3.1 压缩机撬体技术参数3.2 分系统技术参数及元件型号、规格第四章 设备维护保养 4.1 概述 4.2 电源的切断 4.3 推荐维护程序 4.4 各分系统维护要
2、求4.5 故障处理 4.6 维护记录 第五章 附图5.1 加气站工作原理图5.2 电气原理图5.3 各种(燃)气流组分的气缸/密封(填密件)润滑油建议前 言本手册作为BE702E撬装式压缩机组设备的用户手册,主要用于对技术规格、安全操作及维护保养规程等操作参考之用。本手册还包括一些辅助材料,如安全措施、图表、流程图等。对于主要设备压缩机,有单独的手册,我们建议用户应当派专业人员认真阅读这些资料。用户如有难以解决的问题,请与我们联系,我们将提供完备的技术支持。 安全事项0.1 综合安全事项 如果操作不当,压缩气体将可能十分危险。在进行加气站操作之前,请认真阅读并理解本章内容。为避免故障的发生,必
3、须遵守本手册所有的规定。 在距离任何气体装置10米的范围内不允许吸烟、有明火和无遮盖的灯光。 不要调整、拆除、设旁路通过任何安全保护装置。 操作、维护和修理操作只能由被授权的技术人员按照相应的操作和安全规程进行。 电气接线必须符合国家电气条例规范及有关地方法规之要求。 由用户提供的管件和其它部件必须适用于其对应的工作压力。如果有必要,必须经过试验并安装卸压装置。 在进行修理和维护之前,系统必须完全排空天然气。 旋转的机械部件很危险,如果外壳和防护设施被拆卸,不要运转机器。 压缩机的操作人员应采用听力保护措施。 不要在压缩机设备附近储存可燃材料。 0.2 操作安全事项在操作CNG加气站之前必须阅
4、读并理解以下内容: 必须对压缩机进行维护、保养,以使其处于安全运行状态,应按照要求对压缩机进行定期检测。 压缩机设备只能按本手册给出的技术规范操作。 维护日志单和维护记录必须按设备供应商的要求填写并保存。 除非另有规定,不要在压缩机设备运行期间进行检测或修理。 在起动压缩机之前,应确保没有人在压缩机组的任何位置进行检测和修理。 由于压缩机设备在运行过程中会发热,应保证没有物体与压缩机管线和其它部件接触。 对气体的压缩必须特别小心,必须严格遵守所有与压缩机使用(特别是可燃气体)有关的安全规定。 电气设备及其防护必须符合有关安全性标准的规定。 安全阀排放的气体必须通过管线安全地输送到远离工作区域的
5、地方。 当压缩饱和气时,会产生大量的凝结液。应避免汽缸过度冷却,以防止在汽缸壁形成凝结液 如果压缩机油压在压缩机起动时没有升高,则不要继续运行设备。0.3 维护安全事项 压力容器和安全设备的所有修理操作都必须按照适当的条例进行,并由安全检测部门试验和验收。 维护和修理工作必须在压缩机设备停机并完全排空后进行。如果必要,应将三组储气装置和压缩机撬体隔离开,同时应打开有关的手动排污阀。 在进行压缩机组维护之前,应打开软起动系统的断开开关,断开设备电源,并招贴相应的警告标记。 绝对不要在油路系统或气路系统附近进行焊接操作。 在对储气容器进行操作之前,应保证容器不带压力,并使用氮气反复吹除储罐中残留的
6、天然气。 在进行维护和修理的过程中,将拆卸下的部件和开口处用干净的布、纸或胶带覆盖,以防止杂质进入。 在完成操作以后,应检查以确保没有工具、部件或抹布被遗留在压缩机单元上面或内部。 不要使用可燃溶剂清洗部件。在使用溶剂介质以后,用压缩空气将部件仔细吹扫干净。 在使用压缩空气吹扫设备时,应佩带眼睛防护用品。 电控室中的电控柜只能由有资格的熟练电工打开和操作。 当电气系统带电时,不要接触裸线或带电元件。 当设备带压时,不要拧紧或拧松任何配件。 对于锥形管螺纹,一定要使用合适的螺纹润滑剂和密封材料。 不要拧接头体,而是应该固定紧接头体拧动螺帽。 发现故障一定要报告,不要隐瞒,贵公司和供货商都希望知道
7、产品是否存在问题。 在排放过滤器和管线时,要采取眼睛、手和听力防护措施,身体要与设备保持一定的安全距离。 完成压缩机组的修理工作后,在供电之前,一定要用手将压缩机盘车转动满一圈,以保证其能自由转动。 在完成对气体管线系统或部件的操作后,在通入天然气之前,一定要使用非腐蚀性的惰性气体(如氮气)对系统进行完全的吹扫。注意:只允许经过培训或具备资格的人员维修CNG设备。如果出现问题,请与设备供货商或服务代理商进行联系。对于由于操作不当而造成的人员伤害或CNG加气站设备损坏,设备制造商(供应商)不承担责任。第一章、 CNG基础知识1. 1综述本节列出了天然气汽车系统经常使用的术语、缩写及简单描述。天然
8、气天然气是一种无色、无味的气体,主要成分是甲烷,另外还含有少量的其他烃类,例如丁烷、乙烷和丙烷。天然气主要产于地下,是有机物质发酵的产品,通常与其它石油产品一同生成。天然气也可以是有机物质腐烂产生的副产品,可以在垃圾站和沼泽等地方生成。天然气中加入了臭味剂,这使得商业天然气有一种独特的气味。作为汽车燃料,天然气与汽油和柴油相比有很多优点,天然气资源丰富,价格便宜,燃烧后所产生的一氧化碳、臭氧和能生成烟雾的可反应烃等有害物质少。因为点燃天然气需要更高的温度和浓度,所以天然气比汽油更安全,而且天然气是无毒、不致癌、无腐蚀性的气体。压缩天然气(CNG)压缩天然气(CNG)是压缩后储存在天然气汽车(N
9、GV)上的天然气。为最有效地利用NGV有效的储存空间,天然气被压缩到很高的压力(3000psig/20.7Mpa或更高)。CNG加气站CNG加气站由内部互连的设备组成,通过这些设备将天然气压缩到高压,然后将CNG储存在压力容器中(如果加气站配备了储气容器),或者直接给天然气汽车加气。一座典型的CNG加气站由一套或几套用来压缩天然气的压缩机组和一些附属系统组成。附属系统包括一套前处理系统、一套固定的储气装置、一套充气优先级控制盘、一个回收罐、若干快充售气或慢充售气装置。1.2天然气汽车(NGV)基础知识汽车使用的天然气除被压缩到高压以外,与民用和工业用天然气没有什么区别。压缩天然气(CNG)是指
10、压缩到30003600psig(20.724.8MPa)的天然气。天然气通过售气机,按重量(以千克为单位)或当量汽油升(GLE,以与汽油所含能量相等为基础)计量后加到汽车中。天然气的辛烷值在122130之间。有很多种天然气汽车,包括专用燃料NGV,两用燃料NGV和双燃料NGV。这是以发动机只使用天然气作为燃料(专用燃料)、或者既可以使用天然气也可以使用汽油(两用燃料)、或者同时使用液体燃料和天然气(双燃料)进行分类的。汽车上的CNG储存在多种类型的压力容器中。这些压力容器按照工业界认可的几项标准设计制造(如在美国和加拿大采用NGV2标准)。CNG车用气瓶可以分为四类:第一类气瓶是全金属气瓶,材
11、料是钢或铝;第二类气瓶采用金属内衬,外面用纤维环状缠绕;第三类气瓶采用薄金属内衬,外面用纤维完全缠绕;第四类气瓶完全是由非金属材料制成,如玻璃纤维和碳纤维。如果NGV和改装设备的工况都很好,并且在由经过培训的技术人员对其进行维护,司机也经过培训的情况下,那么NGV改装设备就可以很可靠地运行。尽管一般认为由于天然气积碳少,机油更换的次数可以少作一些,甚至例行的维护也可以少作一些,但我们认为汽车、发动机和改装系统的定期维护可以保障天然气汽车具有比汽油车和柴油车更好的使用性能。一座CNG加气站的设备主要包括压缩机、储气装置、售气机系统。售气机分为两类:一类是加气速度可以与汽油或柴油系统相比的快充式:
12、另一类是加气时间要达到几个小时的慢充式。实际的NGV的加气过程与汽油和柴油很相似。1.3 加气站基础知识1.3.1汽车用CNG加气站的流程如下图所示:售气机 进气 汽车 售气机脱水 压缩机系统 储气瓶组 汽车 图1 CNG加气站流程图1.3.2 压缩系统 天然气通常从附近的公用天然气主管线输送到加气站中。气体的压力可能从12psig(表压)到500psig(3.45MPa)或更高的范围内。无论如何,这么高的压力用在汽车储气系统中是不够的。因此气体必须经过压缩。在压缩之前,进站气可能需要经过进一步处理,以免损坏压缩设备或下游系统。如果气体是“湿气”(水蒸气含量过高),那么气体必须首先通过一个干燥
13、器。干燥器是一个大容器,使用干燥剂脱除气流中的水蒸气。天然气在经过适当的处理以后进入压缩机。压缩机通常是加气站中最大也是最复杂的设备,它将天然气压力提高到3600psig(24.8MPa)或更高。压缩机分成独立的几级,逐级提高气体的压力。通常采用往复式压缩机,压缩机将转动的驱动力转化成活塞与汽缸的相对运动。这正好与发动机中的情况相反。压缩机通过一系列阀门将气体吸入汽缸,使用活塞压缩气体,使气体压力升高后进入下一级。汽缸的设置可以是“W”型、“V”型或水平对称式。压缩机既可以使用电机驱动,也可以使用天然气发动机驱动。对于使用电机驱动的压缩机,当压缩机需要开机时,通过一个电机起动装置(或称为软起动
14、装置)给电机供电。电机轴可以直接或通过皮带驱动装置与压缩机的曲轴连接。通常大型压缩机采用直接驱动方式。一个压缩机组还需要许多配套设备。在机械方面,压缩机需要配置一个润滑油供给系统来润滑汽缸、活塞和运动件;另外,需要采取措施将带入气体中的润滑油分离出来,通常用设置一个过滤器和分离器系统的方法。过滤器通常位于压缩机的进口和出口处,内嵌式分离器安装在压缩机各级之间。气体在分离器中作圆周运动,通过离心力将液体从气流中凝结出来。由于凝结液不断积累,必须定期将其排出分离器容器。压缩机在工作过程中会产生热量,因此必须进行冷却。采用空冷压缩机,即利用空气进行强制冷却,而不是类似汽车发动机采用的水冷方式。一些压
15、缩机采用自冷式,即由主驱动轴带动一个风扇,强制空气冷却压缩机和压缩机气体管线;其它压缩机需要设置独立的换热器,用一个单独的风扇对每一级的气体进行冷却。另外一个重要的系统是卸压回收系统,包括一个回收罐和各种自动阀门。该系统在机器启动或停机时回收压缩系统中的气体,并通过储存和循环这些气体形成一个回路。该系统可以使压缩机实现“卸载”启动和停机,即在启动时通过循环压缩机中的气体使得压缩机不压缩气体。这些气体的大部分都储存在回收罐中。大多数撬体都具有很高的自动化程度,因此压缩机设备需要大量的电控装置,这些电子部件必须具有足够的“智能”以便正确地开启和关闭,并且安全运行,同时监控系统可能发生的故障。这些功
16、能通常由每个撬体上的电控系统完成。电控系统使用了一个PLC(可编程逻辑控制器),PLC很象一个专用计算机,可以控制撬体的每个操作。该装置使用各种传感器、变送器、电磁阀来控制和检测设备的运转情况。PLC中的软件由伯肯的软件技术人员编写。压缩机系统的操作完全由PLC系统控制。PLC系统控制了系统的启动、停机、卸载、卸压和各种正常操作,以及在运行不正常或出现故障时的安全关闭和故障报警。运行状态和报警实时显示在控制柜门上的触摸屏中。1.3.3 储存和加气方案一旦气体被压缩到高压,就可以给汽车加气。在一些加气站中(如整夜加气的慢充系统),气体通过一个售气机或加气柱被直接加入汽车储气瓶中。但是,大多数加气
17、站为实现与汽油加气站相当的加气速度,对加气能力(流量)的需求要大于压缩机的供气能力,因此,一般将压缩气体暂时储存在容器中。液态燃料(汽油或柴油)是通过一个液相泵向汽车油箱里面加注。天然气与液体燃料不同,是通过压力差将天然气加入到汽车气瓶中。因此,为使气体流动,压缩机出口压力或加气站容器的储气压力必须高于最高的加气压力(汽车气瓶加满时的压力)。同其它国家一样,我国的天然气加气站通常将天然气压缩并储存于3600psig (24.8MPa)的压力下。加气压力经过温度补偿后相当于70ºF、3000 psig(21ºC、20.7 MPa),如果只利用压力差来加气,当加气站的储气压力与
18、汽车储气瓶中的压力相等时,就无法再给汽车加气,因此,为给汽车储气瓶加满到3000 psig(20.7MPa)的压力,加气站的储气压力不得低于3000 psig。这意味着气流停止时,可用的3600psig (24.8MPa)压力只有600 psig(4.1MPa)的压力加入到汽车储气瓶中。因为没有泵或其它抽取气体的设备,剩余的3000 psig(20.7 MPa)压力都无法加给汽车。这时的可用储气容积与总容积比值(600/3600)大约是15%,该值就是储气设施的利用率。上述系统一般被称为缓冲加气系统或单级加气系统。这种系统的效率相对较低,因为它只能使用大约15%的总储气容积给汽车加气,剩余的8
19、5%都得不到利用,浪费了投资。这种缓冲系统一般使用小容量的储气装置,在给汽车的加气过程中主要是由压缩机完成工作,储气装置只是在开始加气的时候实现爆发性的高速快充。这种充气方案采用了简单的压缩机优先级控制策略。充气优先级控制盘按照需求分配气流量。当给汽车加气时,充气优先级控制盘让压缩机直接给汽车加气,而不是给储气装置加气。这样,储气装置可以给汽车加气,压缩机也可以给汽车加气,这时压缩机不给储气装置加气。当给汽车加满气后,顺序控制系统再让压缩机给储气装置补充从储气装置加到汽车中的气体。在这种方案中,对压缩机来说,汽车的优先级最高,储气装置次之。这种缓冲系统对于小型站(压缩机和储气装置都不需要大的投
20、资)或加气负荷分布比较均匀的加气站来说非常有效。对于大型站或加气负荷分布很不均匀的加气站,缓冲系统需要设置大的压缩机和储气容积,或采用更先进的管理策略。为使储气容积实现更高的利用率,我们采用了一种被称作三级顺序加气策略的系统。在这种系统中,储气装置被分成三个完全分离的单独部分。采用一个更为复杂的顺序充气方案将CNG加入三级储气装置中。气体从储气装置中的取出方案是由售气机中的“顺序取气系统”或采用简单的顺序充气办法来实现。三级储气装置按照从装置取气的先后顺序划分为高压(最后放气)、中压(第二放气)、低压(最先放气)装置。这种划分不是按照容器的压力等级来划分的,当储气系统全部充满时,三级装置最开始
21、的压力都是3600psig (24.8MPa)。三个级别的储气容积最好按50%、30%、20%划分。售气机首先从低压储气装置中取气给汽车加气,一旦压力开始相等(实际上是流量降低到一个无法接受的水平来判断)。售气机中的控制系统就将售气机的气源切换到中压储气装置,然后同样通过压差给汽车充气,直到流量不断降低,然后切换到高压储气系统。最后,一旦高压装置出来的气体流速降低到一定水平,就启动压缩机直接给汽车加气,直到加满为止。这种方案中三组储气装置的容积可以相等,然而也可以采用一定的配置方法将其分成大小不等的三组。为更有效的利用储气容积,一般将三组容器的容积比例分成低压50%、中压30%、高压20%。三
22、级储气系统可以极大的增加储气装置的利用效率,而且还可以提高加气速度。这可以通过表1所示的例子表示出来,其中采用了一些近似值和假设值。表1、典型的三级储气装置利用效率过程汽车气瓶压力(psig/MPa)低压装置压力(psig/MPa)中压装置压力(psig/MPa)高压装置压力(psig/MPa)开始加气03600/24.83600/24.83600低压转中压1200/8.31500/10.33600/24.83600/24.8中压转高压2300/15.91500/10.32600/17.93600/24.8加气结束3000/20.71500/10.32600/17.93200/22.1用去的容
23、积2100/14.51000/6.9400/2.8利用率58%28%11%平均总利用率32% 如这个例子所示,通过设置三级储气系统,我们可以利用大约32%的总储气容积,远高于缓冲系统的利用率;另外,充气速度也得到很大提高,因为当售气机在三组储罐间切换时,汽车气瓶可以得到三次爆发性的高速充气。 在实际操作中,由于加气站的储气容积要远远大于汽车的气瓶容积,售气机只需要从一组或两组储罐中取气就可加满一辆汽车。 三级储气系统的优先级控制原则为:压缩机首先给高压储气装置充气,然后是中压,最后是低压。这保证可在低压和中压装置完成它们力所能及的加气量之后,高压储气装置总能将汽车加满。事实上,在需要加气时,最
24、高的压缩机优先级是给了汽车气瓶;当汽车被加满并且售气机切断气流之后,压缩机只是补充从储气装置中取走的气量。在加气站中,充气优先级控制盘总是安装在压缩机撬体上或储气装置附近,而顺序取气系统则安装在售气机内部。1.4通用定义代用燃料 传统发动机燃料(如汽油和柴油)的替代品。美国能源政策法规将代用燃料定义为甲醇、非自燃乙醇、其它酒精燃料或至少85的这些燃料与汽油或柴油的混合燃料、CNG、LNG、LPG、氢气、煤石炭衍生的液体燃料、电力、非石油基的除酒精以外的燃料。代用燃料汽车 一辆改装后使用某种代用燃料的汽车或由原车生产商(OEM)生产的使用某种代用燃料的汽车。通常这一术语不包括那些使用混合或新配方
25、汽油或柴油燃料的汽车。双燃料汽车 具有两套独立的燃料系统,允许汽车或者使用代用燃料,或者使用普通燃料,但在同一时刻只能使用其中一种。清洁燃料汽车 任何能满足由国家环保局批准的按汽车重量分类规定的一种特殊低排放标准的轿车、轻型卡车、和重型卡车(总重量低于 2600lbsll80 kg),使用代用燃料、新配方汽油或清洁柴油驱动的汽车均被列为清洁燃料汽车。压缩天然气 被压缩以利于储存、特别是储存于汽车上的天然气。汽车上装载的天然气压力一般在30003600 psig(20.724.8MPa)。 改装车 原设计为使用汽油或柴油、通过改装可以使用代用燃料替代原来的燃料(或者既可使用代用燃料也可使用原燃料
26、)的汽车。 专用燃料汽车 设计为只使用单一燃料的汽车。 两用燃料汽车 使用代用燃料与传统燃料的混合物(例如柴油和天然气)的汽车。汽车有两套独立的燃料系统,两种燃料能同时注入发动机燃烧室。 汽车总重量(GVW) 空车重量与预计最大载重量的和。 甲烷 CH4,最简单的烃,天然气的主要成分。纯甲烷的热值为1012Btu立方英尺。 天然气 天然气由烃类和非烃类构成,发现于地表以下多孔的地质构造,常与石油同时发现,主要成分是甲烷。 磅平方英寸(psi) 一种压力单位,表示单位面积上气体等物质所施加的力。除通常简写为psi外,它还经常被写作psig代表表压(实际压力减去大气压力),或被写作psia代表绝对
27、压力。 标准立方英尺(SCF) 1立方英尺的容积包含的标准状态下(大约室温和大气压力)气体的量。很显然,当气被压缩后,若干立方英尺的气体可以被压成1立方英尺的体积,因此SCF实际上代表的是质量而不是体积。 标准立方英尺分钟(SCFM) 一种流量单位,代表每分钟有多少SCF的天然气流过某一点,通常用来描述压缩机和售气机系统的流量。 尾气排放物通过汽车排气管进入大气的燃料组分。发动机的内部燃烧过程使分子相互结合,产生了原燃料不具有的性质,这些性质通过排放物表现出来。排放物主要包括不完全燃烧所产生的未燃烧燃料、燃料中的污染物或润滑油的燃烧产品。第二章、设备简介与操作2. 1加气站综述 本节是对生产的
28、CNG加气站设备的总体描述。所提到的大部分设备在本手册“技术规格”中都有专门的介绍。 加气站以压缩天然气(CNG)的形式向天然气汽车(NGV)提供燃料。压缩机组将管线中的天然气从14.543.5psig(0.1-0.3MPa)压缩到3625 psig(25MPa)。天然气汽车所需的压力为3000 psig(20.7MPa,温度补偿到21)。压缩机组由安装在撬装体外的电控室内的可编程控制器(PLC)控制,PLC根据对气体的需求的变化控制着压缩机的起动和停机,监测故障及报警,控制压缩机组和优先控制盘完成各项功能,压缩机组的电机软起动装置也安装在电控室里。经压缩机压缩的天然气进入撬装体的优先顺序控制
29、盘。由PLC控制的优先级控制盘根据需要将天然气直接送给售气机或三组储气装置。储气系统是由储气瓶组和辅助阀件和管路组成。在汽车开始加气时,如果压缩机没有运行,储气系统可以立即提供气体,这样为压缩机的起动提供了一定的时间间隔,因此,储气系统作为一个缓冲容器,可以使压缩机在给汽车加气的间隙持续运行一小段时间,这样就减少了压缩机的起停次数。加气站使用一台或数台双枪/单枪CNG售气机给天然气汽车加气。售气机通过不锈钢管与充气优先控制盘相连,在每个售气软管上都接有一个质量流量计,它用于测量给汽车充气的量和确定何时打开储气系统中的高压、中压、低压瓶组。为了用户使用方便,售气机的外型和功能与加油机非常相似。售
30、气机是由内部的计算机记录控制。加气站还设有一套急停(ESD)系统,当按下急停钮后,可以安全地关闭压缩机系统,并使所有阀门均处于安全位置。在每台压缩机组、售气机、干燥器、控制室中均可设有ESD按钮,这些按钮都通过信号线连到具有控制ESD功能的PLC上面。2.2 零能安全状态为了在设备服役期间最大限度地降低人员受伤的危险和事故的发生,应当按照以下程序将设备置于零能状态:注意:在进行完以下程序后在加气站部分管线中仍然存在着高压气体1)、断掉三相380伏动力电源和220伏控制电源,请参阅现场图纸;2)、关闭主进气阀;3)、关闭储气瓶组管线上的隔离阀;4)、确保在加气站下风地段附近没有火源;5)、打开排
31、气针阀排空排气管线内的高压气体;6)、打开回收罐上的手阀排空回收罐内的高压气体。2.3 压缩机组本型号CNG加气站采用了Ariel公司JGN/2型机架,并匹配了与其排气量相对应的汽缸、活塞及汽阀组件。有关Ariel压缩机的详细技术介绍请参见本站附带的Ariel压缩机手册。本压缩机装备了一个链条驱动的机架润滑泵和过滤器系统、一个独立的强制润滑系统、用于向填料密封圈与活塞环润滑点分配润滑液的分配器系统、一个放空系统。机油通过位于冷却器内的机油冷却器来冷却;同时使用了浸入式机油加热器用于维持在寒冷环境下机油的最低温度。2.4 气路系统 气路系统可以被分为进气系统、压缩系统、再循环系统和优先级系统。2
32、.4.1进气系统气体通过用户提供的接口与加气站入口相接。如果进气压力可能会升高并超过加气站入口压力设定值,那么用户必须提供一个入口调压器用来将入口压力限定在设定值之内。控制系统监测入口压力,如果入口压力不在设定值之内就关闭压缩机。入口压力设定值已经在软件中设定好,不允许非专业人员在现场进行修改。气体还从位于撬体内的回收罐重新返回加气站的入口。采用了一个安装于撬体内的调压器来调整这一部分重新循环气体的压力使其与入口压力设定值相匹配。通过此项功能,能够回收压缩机排放过程中所排出的气体并能为入口气量提供缓冲作用。撬体入口管路安装了一个入口气动阀用来切断通往压缩机的气流。只有当压缩机处于有负荷状态及预
33、热和冷却循环时,入口气控阀才打开;当压缩机处于关机或待机状态时,入口气控阀保持关闭。撬体入口管路还安装了一个入口过滤器用来拦截随气流而来的固体或液体颗粒。2.4.2压缩系统本系统包括往复式压缩机、安全释放阀、级间过滤和级间冷却。经过四级压缩将气体压缩至设定的压力。在每一级压缩之间,气体流经热交换器翅片管线被冷却。为了实现此功能,热交换器和风扇系统经过专门的设计计算。冷却后,气体通过一个过滤器来除去其中所含的冷凝液体,从而减少压缩机给气流中所增加的机油成分。在每一级压缩的排气端,气体的温度和压力都被进行监控,如果任何一级的温度或压力超过限定值,压缩机将关机。经过最后一级的压缩之后,气体流经一个由
34、空气冷却的翅片式冷却器管线进行后冷却,后冷却器和风扇经过专门的设计计算以保证出口气体的温度达到要求。然后气流流经前凝结过滤器和后凝结过滤器以便在流往储气系统或售气机之前从气流中除去机油。经过终级过滤后,控制系统监控其排出压力是否达到压缩机启动或关机的限定值,以便确定压缩机是否重新开机、继续运行或停机。在压缩机每一级排气管线上都装备有安全释放阀,用来防止由于压缩机气阀损坏或者气流阻塞或者控制系统故障引起的危险的气体压力超压故障。2.4.3再循环系统 在级间、排气过滤器滤及回收罐之间安装有管线和阀门。在压缩机连续运行某一设定时间间隔时及在预热和冷却运行期间,允许气体从压缩机的每个排气端经过滤器滤杯
35、流向回收罐。在此期间,压缩机实际上处于无负荷运行状态,从而使得压缩机的启动和停机平稳;另外,这也使得过滤器滤杯中积聚的液体被自动清洗。2.4.4优先级系统撬体内的优先级系统用于向三组储气瓶组系统进行优先级顺序充气。优先级系统包括顺序阀、气控球阀、单向阀、电磁阀及压力传感器等元器件。当使用此系统时,气体起初先向高压瓶组(或者直接向高压售气机)充气;只有当高压瓶组压力达到设定值时,气体才转而向中压瓶组充气;只有当高压瓶组与中压瓶组压力都达到设定值时,气体才转而向低压瓶组充气;最终压力达到设定值时,压缩机系统将进入冷却状态。优先控制由PLC进行控制,PLC会根据各处的压力决定气流是直接输送到三个储气
36、瓶组中的一个,还是通过旁路直接送往售气机。每个瓶组均通过高压管线与售气机相连,各储气瓶组与售气机之间相连的管线与旁路管线的作用相同。最高优先级为旁路,所以在加气过程中首先为旁路充气,即首先要保证为车辆加气,然后才是储气瓶组;只有当旁路气压(最终压力)达到设定值后(可以调整顺序阀设定值),优先级的顺序阀才打开为高压瓶组充气;当高压瓶组的压力达到设定值时,中压充气阀将被打开,压缩机直接向中压瓶组充气;同理,低压瓶组充气阀受中压瓶组的压力控制。撬体的优先级系统还包括了一组ESD气控球阀,用来在急停状态时切断储气瓶组与售气机之间的连接。2.5 控制系统工作模式 当对加气站系统设备接通电源后,并且主开关
37、置于RUN(运行)状态,设备PLC(可编程控制器)控制系统可以支持加气站以下五种工作模式:1)、待机状态 此状态下储气瓶组被认为已充满并且压缩机已停机。控制系统监测高压瓶组压力是否已降低到启动压力设定值,压缩机在高压瓶组压力降低到启动压力设定值之前将保持在待机状态。 2)、预热状态一旦控制系统检测到高压储气瓶组压力已降低到启动压力设定值以下,预润滑泵启动并运行一定的时间,入口阀打开,冷却风扇电机启动并运行,然后压缩机驱动电机启动并运行。在预热状态期间,负载阀处于接通(打开)状态,从而使得气体仅仅经过再循环系统流向回收罐。3)、压缩状态预热循环状态结束以后,控制系统将关闭负载阀,气流流向排气管线
38、从而为压缩机加载,冷却风扇电机和压缩机驱动电机将保持运行。压缩机在此状态连续运行一段可设定的时间间隔以后,控制系统将接通(打开)负载阀,并持续一定的时间间隔,从而将过滤器滤杯内聚集的冷凝液体排放掉。控制系统将继续保持在此工作状态直到最终排气压力达到停机压力设定值为止(或者压缩机系统发生故障报警)。4)、冷却状态 一旦控制系统检测到停机压力达到设定值,负载阀将接通(打开),压缩机驱动电机和冷却风扇电机将再运行一段时间以便压缩机卸载并冷却。在经过了一段时间的冷却状态之后,冷却风扇电机和压缩机驱动电机将停机,控制系统进入待机状态。5)、故障状态 在以上所述的任一工作模式中,控制系统可能会检测到某一故
39、障条件并将设备置于故障状态。在故障状态下,入口阀关闭,冷却风扇电机和压缩机驱动电机停机,在控制柜触摸屏上弹出报警框,故障指示灯亮,直到技术人员将故障排除后并按下复位(RESET)按钮为止。2.6 设备安装2.6.1 拆箱 有时在运输过程中可能会损坏设备,一定要在装箱前和拆箱后仔细检查设备的状况。如果发现设备损坏,请及时与货运商和经销商联系。有些零件在装箱前已被拆下,所以在设备安装现场要在我公司的技术服务人员指导下重新安装这些零件。2.6.2 安装现场要求安装工作必须有伯肯公司授权的现场技术服务人员参加,并且现场必须具备各种安装图纸资料。不具备上述条件请不要试图安装本设备,否则由此引起的一切后果
40、本公司不承担法律责任。在安装设备时若发现任何设备实物与现场图纸不一致的地方,请立即通知安装协调人员和现场技术服务人员。1)、基座撬装式加气站应当安装在一个水平的最少8英寸(203毫米)厚的混凝土硬化基座上。此基座的设计必须与我公司工程部进行协调,其图纸必须包括在现场的图纸资料中。撬体底架上附带有与基座相焊接的连接件,在撬体与地基之间未焊接牢靠之前请不要运行设备。2)、气源供应本型号加气站压缩机的额定进气压力为0.81.2MPa。注意:进气压力决不允许超过设备注明的最大进气压力,否则会导致设备损坏。3)、高压管线的连接在加气站撬体与储气瓶组和(或)售气机之间的高压管线的连接必须在有我公司授权的现
41、场技术服务人员在场的情况下进行,连接时请参见有关现场图纸资料。4)、电气连接高压的电气连接必须由有资质的电工按照我公司的接线图,在我公司授权的现场技术服务人员的监督下来进行。在加气站撬体、加气站电控室和电力供应中心之间均要求下列每一项连接:l 接地连接l 控制电源线l 控制信号线l 绝对接地线l ESD连线2.6.3 储存在某些时候设备在投入使用前会放置一段时间,此时应遵循:1)、按照本手册要求将加气站置于零能状态;2)、盖住并密封好设备上所有开口以防止水分和灰尘进入;3)、如果存放地点环境温度在冰点以下,一定要确保将后冷却器、储油箱及附属管线排放干净;4)、在隔爆箱及电控箱内放置新的干燥剂;
42、5)、应当给压缩机汽缸、气阀、阀套、十字头导轨及气缸润滑泵内部均应当涂上防粘剂/防腐剂;6)、给曲轴箱内加入3盎司防腐剂;7)、每2至3个月用手将压缩机盘车一圈外加90度以防止轴承产生偏差过早损坏。2.7 控制系统原理和操作 本小节将介绍CNG加气站的压缩系统的操作及功能。注意:在操作加气站设备之前(包括下面所述的设备正常操作),必须仔细阅读并理解所有的安全条款。2.7.1撬体的初次启动重要提示:仔细阅读Ariel公司压缩机手册并完成上面的启动检查表!1)、确认所有的计划的安装任务均已完成并且已检查,所有的附属设备已准备就绪;2)、完整的完成Ariel公司压缩机启动检查表;3)、检查风扇叶片以
43、确保没有遗失、裂缝或损坏;4)、确认所有的皮带均在正常位置并且已被张紧;防护板也在正常位置并且没有影响旋转件运转;5)、确认所有安全装置和急停线路均功能正常;6)、确认进气压力正常;7)、确认所有对于电机启动器的电气连接均正确;8)、确认所有人员均已与设备保持安全距离,并已被告知设备将要启动;9)、启动准备完成后,给加气站设备上电,将RUN(运行)/OFF(关机)开关置于RUN(运行)状态;10)、观察风扇电机是否平稳启动、无抖动和皮带打滑现象;11)、观察压缩机驱动电机是否平稳启动、无抖动和剧烈的震动和噪音现象;12)、确认压缩机曲轴箱润滑油压力升高,并且随着润滑油分配器的运转,指针也在动作
44、;13)、观察设备无抖动和剧烈的震动和噪音现象;14)、检查设备是否有气体泄漏;15)、检查设备是否有机油泄漏;16)、监测并记录级间和终级压力值。2.7.2 控制系统压缩机的控制系统采用西门子PLC(S7-300)进行集中控制,并配置触摸屏对系统实时监控,使用STEP7语言进行编程, PLC内部安装了控制软件,PLC控制着压缩机组和优先控制盘完成各项功能,根据对气体的需求的变化控制系统的启动、停机、卸载、卸压和各种正常操作,以及在运行不正常或出现故障时的安全关闭和故障报警,在触摸屏上实时显示运行状态和报警信息。PLC根据高压瓶的压力决定气流是直接输送到两个储气瓶组中的一个,还是通过旁路直接送
45、往售气机,每个瓶组均通过高压管线与售气机相连。压缩机电机的启动方式为软启动,技术先进,压缩机撬体内的测控元件包括测量压力的压力传感器,测量温度的温度传感器,还有振动、油面、油流量、天然气浓度报警开关,这些信号通过电缆连到PLC,经PLC控制程序进行数据处理,输出电信号给执行机构如接触器及电磁阀,控制电机的启停及电磁阀的通断。触摸屏用来监视传感器信号的变化,对参数进行设置,故障报警,手动控制,PLC和触摸屏的通讯用MPI电缆传递数据。2.7.2.1 标准控制程序压缩机控制柜上提供操作按钮来开启和关闭压缩机运行程序以及对加气站故障进行复位。运行按钮用于使加气站设备置于自动状态,按下运行按钮,压缩机
46、将自动根据需要给储气瓶组充气直到高中瓶组有一个压力达到24.8MPa并保持2秒停机,如按停止按钮或者监测到故障状态时系统停机。在自动运行状态下,设备处于循环自检状态,工作顺序如下:1)、当检测到高压瓶组压力降低到22MPa时;2)、预润滑泵开启;3)、冷却风扇电机启动;4)、检测润滑油压力;5)、压缩机驱动电机启动;6)、检测压缩机达速状况,检测油流量;7)、预润滑泵停机;8)、负载阀关闭,压缩机加载;9)、高压瓶组压力达到24MPa,中压瓶组气控阀打开,中压瓶组充气;10)、中压瓶组压力达到24MPa,低压瓶组气控阀打开,低压瓶组充气;11)、瓶组压力达到24.8MPa,负载阀打开;12)、
47、压缩机驱动电机空载运行20秒停机13)、系统冷却延迟2分钟,冷却风扇电机停机;14)、待机指示灯亮。 油面开关、天然气浓度报警开关、振动开关、电机过载、传感器断线状态实时循检。ESD功能当发生紧急情况时,操作人员可以按下加气站中的任一个急停(ESD)按钮,设备可以自动、安全地关闭压缩机,并使所有阀门处于安全位置。如果急停按钮已被按下,应按以下步骤进行恢复:首先将急停按钮复位,顺时针旋转急停按钮,然后按下电控柜上的复位按钮,此时加气站系统已被全部恢复,并可以正常运行了。2.7.2.2 控制柜控制柜为威图结构,前后开门,喷塑,高2000mm,宽800mm,深700mm,正面为桔红色的安装板,喷塑,
48、表面安装PLC模板、继电器、电机保护开关、接触器、变压器、接线端子,背面用横梁安装总电源开关、压缩机开关、软启动器、旁路接触器、过载继电器,强电和弱电分离,电压表、电流表、触摸屏、按钮、指示灯在控制柜前门板上,便于操作。电器元件采用法国施耐德、日本欧姆龙、天水213电器厂的产品,控制电路还具有过流、过热保护,故障自动报警,保证了电气设备具有较高的安全性和可靠性。压缩机电机采用软启动器控制,启动过程中,它能限制起动时间的压降,降低电流峰值,同时限制启动转矩以保护传动机械,平稳加速起动,平稳减速停止,当起动到最高转速并保持一定起动时间后,自动切换到旁路接触器。总电源开关为GSM1-400L/330
49、0(天水213厂)冷却风机断路器为GV2-M21C(施耐德)预润滑泵断路器为GV2-M07C(施耐德)控制电源断路器为C65N(施耐德)冷却风机接触器为CJX4-2510(天水213厂)预润滑泵接触器为CJX4-0910(天水213厂)压缩机旁路接触器为CJX4-400F(天水213厂)继电器为MY2NJ(欧姆龙)软启动器为SS2-220(世嘉天瑞)PLC处理器为6ES7 312-5BE03-0AB0(西门子)电源模板为 6ES7 307-1KA00-0AA0(西门子)模拟量输入模板为 6ES7 331-7KF02-0AB0(西门子)数字量输入模板为 6ES7 321-1BH02-0AA0(西
50、门子)数字量输出模板为 6ES7 322-1BH01-0AA0(西门子)触摸屏为 6AV6 642-0AA11-0AX0(西门子)2.7.2.3 压缩机撬内传感器压缩机撬内控制元件包括压力传感器、温度传感器、电磁阀、油面开关、流量开关、燃气报警开关、防爆接线箱。控制柜和压缩机撬采用铠装电缆连接,由于压缩机撬内为防爆1区,故设置防爆接线箱(隔爆),除电机外所有电信号都进接线箱,传感器均为隔爆,电气管线为镀锌管,保证可靠防爆。防爆接线箱用支架垂直固定在撬内,左右各有5个1/2寸口,接电磁阀,上端有6个3/4口,接压力传感器,下端有3个1寸接口,3个1寸半接口,其中3个1寸半接口接控制柜,其它接温度
51、传感器、油加热器等。控制系统共有10个压力传感器,分别是入口、一级排气、二级排气、三级排气、四级排气、高压瓶、中压瓶、低压瓶、回收罐、润滑油压力传感器;有5个温度传感器,分别是一级排气、二级排气、三级排气、四级排气、润滑油温度传感器。传感器的采样值以毫安电流传到PLC,经PLC计算,和设定值比较判断,输出三种报警状态,断线报警、高限报警、低限报警。压缩机撬外设置操作盒,有紧急按钮、运行按钮、复位按钮。2.7.3. 压缩机控制系统的操作2.7.3.1 控制柜的操作合上主电源开关,合上压缩机开关,待机灯亮,表示储气瓶已充满并且压缩机已停机,无故障;按运行按钮,控制系统监测高压瓶压力降低到启动压力设
52、定值,系统开始运行,运行指示灯亮,压缩机电机达速后,压缩机运行指示灯亮,按停机按钮,系统停止。当故障发生时,蜂鸣器响且故障指示灯闪烁,按消报警按钮,消声,如果有紧急情况,按急停按钮,所有电机停,电磁阀失电,故障排除后,按顺时针旋转急停按钮复位,再按复位按钮,如没有故障存在,待机灯亮。2.7.3.2 触摸屏的操作触摸屏按功能分为启动画面、主菜单画面、压缩机状态分画面、压缩机设置分画面、手动控制分画面、压缩机状态信息分画面、传感器连锁分画面、报警信息分画面,通过主菜单可切换到各分画面,急停状态显示在触摸屏的左上角。1) 启动画面:开机进入启动画面,显示设备名称,系统运行时间和压缩机运行时间。2) 主菜单画面:有6个按钮,分别切换到6个分画面,按返回钮回到启动画面。3) 压缩机状态分画面共有2个,按主菜
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