随着天然气工业的迅速发展和城市环境保护的加强,以天然气代替汽油和柴油作为汽车燃料的天然气汽车,不仅具有较好的环保效益,而且兼具天然气资源丰富、经济性好、运行平稳等优点,因而在近年来得到了很大发展。另一方面,作为天然气汽车产业化发展的一个关键问题——压缩天然气加气站的建设自然也成为人们关注的焦点。本论文即从技术经济角度对压缩天然气加气站进行了分析,同时针对子站压缩机的特点研究了其在变工况条件下气阀的工作特性及短时制工作条件下电动机的合理选择。 介绍了天然气加气站的各种形式,并以常规站为例详细说明了加气站的组成和工作流程,同时对各种形式的子站及快充系统进行了分析,为加气站的多样化发展提供了基础。 分析了加气站的初步设计过程,并以日加气量 1 万 m3的常规站为例介绍了其储气装置容积及压缩机容量的选择;同时在此基础上通过数值模拟分析了加气站三级充气系统的工作过程,讨论了储气瓶组配比、气瓶组间的切换压差等对储气瓶组利用率的影响;模拟并分析了在是否存在压缩机直供气条件下加气站每天的工作过程及特点。 根据输气管道流量的计算方法,推导了通过加气机的流量计算公式,并初步计算了天然气汽车的加气时间,同时分析了加气机主气流阀阀前管径、管长及阀后管径、管长等对加气时间的影响,为合理选择管线直径、长度等参数并提高加气速率提供了可能。 从经济角度比较了 CNG 常规站与子站的经济性,得出了建设 CNG 常规站与子站的经济区,并分析了子母站间距、储气装置容积等对两者经济性的影响,从经济角度为合理选择建设常规站或子站提供了依据。同时,提出了一种利用气体间压差而不用压缩机的子站,并从经济技术角度与典型子站进行了比较,分析了其实际应用的可能。 根据子站压缩机的工作特点,通过数学模型模拟了子站压缩机高压级气阀的运动规律,同时对在不同进气压力下阀片与阀座、升程限制器的撞击速度及阀片与气阀弹簧的撞击等进行了研究,认为在气阀参数选择合理的情况下进气压力变化时气阀的工作特性并不会恶化,并建议适当提高排气阀弹簧刚性系数或者降低升程从而消除排气阀的延迟关闭现象。