科技成果

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成果名称: 天然气汽车燃料加注压缩机组关键技术研发及应用

成果登记号: 9612018Y0456

第一完成单位: 西安交通大学

联 系 人: 于洋

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 新能源与高效节能

应用行业: 交通运输、仓储和邮政业

成果简介:

本项目研究工作及其成果的应用领域是天然气汽车清洁燃料加注成套设备制造业,主要是天然气汽车加气站成套压缩机装置,并涉及到加气站系统与流程,属通用机械与电力拖动及控制技术交叉领域,化工机械与设备二级学科,相应技术成果用于各类CNG(Compressed Natural Gas,缩写CNG)压缩机成套设备制造及各类CNG加气站的建设。

项目的主要技术研究内容包括:以提高燃料充注效率和降低整体运行能耗为目标对CNG加气站充注工艺与流程的整体优化研究;以提高供气能力和用电效率为主要目标对大排量母站和子站压缩机的核心挂件技术研究与成套产品开发;以提高气源适应性为目标对常规站-子站兼容式压缩机基本理论的全新研究与成套产品开发;以提高复杂及宽工况使用条件下压缩机核心部件气阀使用寿命为目标对气阀关键技术的系统研究与相应CNG压缩机配套气阀产品开发;以提高压缩机组整体可靠性以、简化机组系统整体构成为目标,对压缩机主机结构、机组系统匹配、机组容量调节方法等的综合研究。

项目研发对象及所开发的系列CNG压缩机产品,主要技术经济指标如下:

1)变频母站压缩机:电机功率315kW,平均供气量3500Nm3/h;比市场上定频产品的平均供气能力提高30%;在相同供气能力下,本产品的电机装机功率减小30%。本技术和产品单位供气量运行能耗费降低8%左右,电机功率因数提高5%~25%。

2)变频子站压缩机:电机功率55kW,平均供气量1500Nm3/h,与市场上90kW装机功率的定频压缩机相当;能将槽车压力下限由3MPa降到2MPa,提高其容积利用率5%;能提升槽车低压段加气站供气能力,避免在槽车高压段压缩机启停频繁,削减槽车中压段压缩机的功率峰值而减小电机匹配。

3)常规站-子站兼容压缩机:产品能实现常规站和子站两种运行模式的自动转换;常规站模式下额定吸气压力为0.15MPa、额定供气能力为750Nm3/h;子站模式下吸气压力范围为2~20MPa、平均供气能力为1500 Nm3/h;机组电机装机功率为160kW,子站模式下实际消耗为90kW。

4)宽工况高可靠性气阀:针对吸排气压力工况及转速均宽幅变化的变频CNG母站压缩机、子站压缩机、兼容站压缩机开发的宽工况高可靠性气阀,寿命达6000~8000小时。

知识产权情况:项目获得授权发明专利9项、实用新型专利17项,出版专著与国家级规划教材4部。

促进行业科技进步作用:通过本项目长达10余年系统深入的理论研究与大量的实践探索与产业化开发,形成了覆盖所有类型CNG加气站所有型式CNG压缩机的系统设计理论及完整产业化技术,所形成产品的关键技术指标居于国际领先地位。根据项目技术成果研发的母站、子站、常规站、兼容站系列CNG压缩机成套产品,大幅度增加了压缩机供气能力,降低了运行能耗,很好地解决了传统CNG压缩机存在的工况变化适应性不佳、电机负荷率低、压缩机供气特性与实际需求不匹配、压缩机及其机组系统复杂、长周期运转可靠性不佳、维护不便等技术难题。项目技术成果的推广应用极大地推进了我国天然气清洁能源汽车行业的发展和技术进步,对缓解我国能源供应的紧张局面、减轻汽车尾气排放对大气环境的污染等都具有显著意义,对我国CNG成套装备水平的整体提升具有重大意义和突出贡献。

应用推广情况:项目研发的产品已在安瑞科(蚌埠)压缩机有限公司、自贡通达机器制造有限公司、浙江强盛压缩机制造有限公司、自贡东方通用压缩机有限公司、自贡山川气体压缩机有限公司等国内主流CNG装备制造企业得到了产业化实施。其中前四家公司2013—2015三年期间使用本项目成果实现的累积产值为11.484亿元,自贡山川公司2005—2008三年期间使用本项目成果实现的累积产值为0.849亿元(该公司2010年被重组)。相应产品已经在国内中石油、中石化、港华燃气、新奥燃气等多家大型能源企业广泛使用,占国内市场大部分份额。产品已经累计生产上千台套,完全取代进口产品,并累计出口数百台套;这些产品的市场应用,每年为加气站用户间接创造巨大的经济效益。