一种天然气液压压缩机的制作方法

本发明涉及机械设备领域，特别是涉及一种天然气液压压缩机。

背景技术：

现有的天然气液压压缩机机械传动驱动的气体压缩技术，能耗较高且效率低下，为减少加气站的允许成本，有必要设计一种新的天然气液压压缩机。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种天然气液压压缩机，具有通过整体设计可提升子站用天然气压缩机的性能，增强适应性能力，使得节能效果更佳，整体布置合理，结构更加紧凑，节能性能更加优良的优点。

本发明的技术方案是：

一种天然气液压压缩机，包括天然气管路，所述天然气管路包括主管线，所述主管线的一端连接有进气口，所述主管线的另一端连接有若干出气口，至少一个出气口为高压出气口，至少一个出气口为中压出气口，所述主管线上连接有若干液压缸，所述主管线的出气口处设有球阀，所述主管线上还设有风冷器。

上述技术方案的工作原理如下：

天然气气体从进气口进入主管线，经过液压缸压缩后，经过风冷器冷却，再由球阀调节至高压出气口或中压出气口流出。

本发明通过上述技术方案，具有通过整体设计可提升子站用天然气压缩机的性能，增强适应性能力，使得节能效果更佳，整体布置合理，结构更加紧凑，节能性能更加优良的优点。

在进一步的技术方案中，所述液压缸的内部设有两个活塞，两个所述活塞将液压缸分为三个腔室，三个所述腔室分别为第一气腔、第二气腔和油腔，所述第一气腔和第二气腔位于油腔的相对两侧，所述第一气腔和第二气腔分别设有进气阀和排气阀，所述油腔设有进油口和出油口。

进气阀打开，气体从进气阀分别进入第一气腔和第二气腔中，进油口和出油口通过三位四通电磁换向阀控制，液压驱动活塞压缩气体，打开排气阀，压缩后的气体经管道流出；本发明通过上述技术方案，取消连接活塞的活塞杆，通过活塞将缸筒分隔出气腔和油腔，由液压驱动活塞实现气体压缩，简化结构，降低液压缸与活塞的同轴度精度和制造难度，活塞不再受同轴度影响，具有活塞无偏磨，且延长活塞密封件的使用寿命，减少了维修工作量，减低运行成本的优点。

在进一步的技术方案中，所述油腔的两个侧壁上分别设有防止两个活塞滑动的挡块。

设置挡块，防止活塞滑过进油口或出油口，避免气体进入液压管道。

在进一步的技术方案中，两个所述活塞的气腔侧设有缓冲柱塞，所述液压缸的相对两侧分别设有与缓冲柱塞相配合的缓冲腔；

两个所述活塞上还分别设有位移传感器。

通过设置缓冲柱塞和缓冲腔，降低液压缸的工作噪音，同时位移传感器，便于监测活塞的运动，以便在调试时控制换向阀的换向。

在进一步的技术方案中，所述主管线靠近每个所述液压缸的进气阀的一端分别设有油水分离器，所述主管线上还设有除油过滤器，所述除油过滤器位于主管线靠近出气口的一侧，所有所述油水分离器和除油过滤器通过排污管线均连接有排污口；

所述主管线靠近进气口的一端通过放空管线连接有低压出气口。

天然气体从进气口进入主管线中，经过油水分离器第一次过滤，再进入液压缸内进行压缩，如果需要的天然气体的压力高，压缩后的气体再进入下一油水分离器进行第二次过滤后，进入下一液压缸再次进行压缩，重复若干次上述步骤后，多次压缩的天然气体进入除油过滤器进行最终过滤，若干次过滤后的杂质通过排污管线的排污口排出，主管线的出口处设有若干阀门，通过若干阀门的相互配合对不同压缩情况的气体进行分配，分别从高压出气口、中压出气口排出，如果天然气体不需要压缩，从进气口进入的气体直接通过放空管线的低压出气口排出；本发明通过上述技术方案，具有按需求分配液压缸的动力、工作效率高、能耗低，同时增压流量更大且能去除气体中的油水混合物的优点。

在进一步的技术方案中，所述管道上设有若干安全阀，所有所述安全阀通过安全管线均连接有放空口。

设置安全阀，防止主管线内压力过高导致安全事故发生。

在进一步的技术方案中，所有所述液压缸的油腔均连接有油箱，所述油箱包括出油腔室和进油腔室，所述出油腔室和进油腔室通过第一单向阀连接，所述第一单向阀的流向朝向出油腔室，所述进油腔室具有进油口，所述进油口通过管道连接有过滤器；

所述过滤器内设有连通进油腔室和进油口的第一流道，所述过滤器的中部设有转盘，所述转盘内的第一流道呈环状且设有若干过滤网，所述第一流道的底部设有第二单向阀；

所述出油腔室的顶部设有通口，所述通口处设有冷却棒，所述过滤器内设有容纳冷却棒的凹槽；

所述油箱内还设有微差压控制器。

回流的液压油从进油口进入过滤器内，顺着过滤器内的第一流道进入转盘，转盘内的第一流道呈圆形，缓冲液体，防止液压油流速过快进入进油腔室产生气泡，液压油经过滤网过滤渣质后再进入进油腔室，冷却棒插入过滤器中，降低液压油的温度，经处理后的液压油通过第一单向阀进入出油腔室，微差压控制器用于监控液压缸内密封圈，当密封圈发生老化或损伤时，天然气会在高压作用下通过损伤或老化密封圈沿管路进入液压油箱，液压油箱内部会出现压力波动，微差压控制器检测到液压油箱内的压力波动，便于排出安全隐患；本发明通过上述技术方案，具有可以对液压油进行降温、过滤的优点。

在进一步的技术方案中，所述风冷器包括换热装置，所述换热装置内设有供天然气体流通的通道，所述风冷器内设有若干供冷却水通过的第二流道，所述风冷器的底部和顶部设有若干风扇；该风冷机还包括水箱，所述水箱具有进水口和出水口，所述进水口、出水口和所有流道组成闭合回路。

压缩后的天然气进入换热装置，将风冷器内的第二流道通水，通过冷却水流动带走一部分热量，风冷器的底部和顶部的风扇加快热量的传导，进而加快冷却速度；本发明通过上述技术方案，具有降低天然气温度的优点，防止天然气温度过高导致爆管的现象发生，杜绝安全隐患。

在进一步的技术方案中，所述高压出气口和中压出气口通过球阀调节，所述球阀三通管道的交汇处设有旋转阀门，所述球阀的三通管道分别连接有主管线、高压出气口和中压出气口，所述旋转阀门内设有连通主管线、高压出气口和中压出气口的第三流道，所述旋转阀门靠近中压出气口的第三流道处设有阀门，所述阀门与第三流道滑动连接，其滑动方向与第三流道的高度相同，所述旋转阀门和阀门均采用气动驱动。

球阀内的通道连通主管线、高压出气口和中压出气口，通过旋转旋转阀门连通其中任意两个通道，天然气气体从通道通过时，第三个通道的入口处的设有阀门，使得天然气不会撞击在第三通道上，如果有必要，旋转阀门内的三个流道分别与球阀内的三个通道连通后再开启阀门，即可实现三通功能；本发明通过上述技术方案，具有防止天然气在输送过程中能量降低的优点。

在进一步的技术方案中，该天然气液压压缩机还包括plc控制器，所述plc控制器具有多个信号输出端和多个信号输入端，所述plc控制器的信号输出端分别与液压缸的信号输入端、油箱的信号输入端、风冷器的信号输入端和球阀的信号输入端连接；

所述微差压控制器的信号输出端和位移传感器的信号输出端分别与plc控制器的信号输入端连接。

plc控制器主要由可编程控制器、a/d模块、触摸屏、断路器、空气开关、软启动器、交流接触器、中间继电器、热继电器、变压器、直流电源、电压表、电流表、旋钮开关、按钮、接线端子等组成，可通过触摸屏实现人机对话，即通过触摸屏实现运行数据的实时显示、参数的设置、手动操作等，plc自身带有2个rs485通讯/编程口，一个与触摸屏相连，另一个预留给用户作上位机使用，通讯协议参数可在触摸屏内进行修改设置；通过直接采用plc控制液压缸、油箱、风冷器、球阀，实现自动化，同时方便读取位移传感器和微差压控制器的数据。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过上述技术方案，具有通过整体设计可提升子站用天然气压缩机的性能，增强适应性能力，使得节能效果更佳，整体布置合理，结构更加紧凑，节能性能更加优良的优点；

2、本发明通过上述技术方案，取消连接活塞的活塞杆，通过活塞将缸筒分隔出气腔和油腔，由液压驱动活塞实现气体压缩，简化结构，降低液压缸与活塞的同轴度精度和制造难度，活塞不再受同轴度影响，具有活塞无偏磨，且延长活塞密封件的使用寿命，减少了维修工作量，减低运行成本的优点；

3、设置挡块，防止活塞滑过进油口或出油口，避免气体进入液压管道；

4、通过设置缓冲柱塞和缓冲腔，降低液压缸的工作噪音，同时位移传感器，便于监测活塞的运动，以便在调试时控制换向阀的换向；

5、本发明通过上述技术方案，具有按需求分配液压缸的动力、工作效率高、能耗低，同时增压流量更大且能去除气体中的油水混合物的优点；

6、设置安全阀，防止主管线内压力过高导致安全事故发生；

7、本发明通过上述技术方案，具有可以对液压油进行降温、过滤的优点；

8、本发明通过上述技术方案，具有降低天然气温度的优点，防止天然气温度过高导致爆管的现象发生，杜绝安全隐患；

9、本发明通过上述技术方案，具有防止天然气在输送过程中能量降低的优点；

10、通过直接采用plc控制液压缸、油箱、风冷器、球阀，实现自动化，同时方便读取位移传感器和微差压控制器的数据。

附图说明

图1是本发明实施例所述天然气液压压缩机的整体结构示意图；

图2是本发明实施例所述液压缸的结构示意图；

图3是本发明实施例所述油箱的结构示意图；

图4是本发明实施例所述油箱的工作原理图；

图5是本发明实施例所述转盘的结构示意图；

图6是本发明实施例所述过滤器的结构示意图；

图7是本发明实施例所述风冷器的结构示意图；

图8是本发明实施例所述风冷器水箱的工作原理图；

图9是本发明实施例所述球阀的结构示意图一；

图10是本发明实施例所述球阀的结构示意图二；

图11是本发明实施例所述球阀的主视图；

图12是本发明实施例所述plc控制器的信号流向图。

附图标记说明：

10、主管线；101、进气口；102、高压出气口；103、中压出气口；11、油水分离器；12、除油过滤器；13、排污管线；131、排污口；14、放空管线；141、低压出气口；15、安全管线；151、安全阀；152、放空口；20、液压缸；201、第一气腔；202、第二气腔；203、油腔；21、活塞；22、进气阀；23、排气阀；24、进油口；25、出油口；26、缓冲柱塞；27、缓冲腔；28、挡块；29、位移传感器；30、油箱；301、进油腔室；302、出油腔室；31、第一单向阀；32、过滤器；321、转盘；322、第一流道；323、凹槽；324、第二单向阀；33、冷却棒；34、动力装置；35、微差压控制器；40、风冷器；401、换热装置；402、第二流道；41、风扇；42、水箱；421、第三单向阀；422、液压泵；50、球阀；51、旋转阀门；511、第三流道；512、阀门；60、plc控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

实施例：

如图1-图11所示，一种天然气液压压缩机，包括天然气管路，所述天然气管路包括主管线10，所述主管线10的一端连接有进气口101，所述主管线10的另一端连接有若干出气口，至少一个出气口为高压出气口102，至少一个出气口为中压出气口103，所述主管线10上连接有若干液压缸20，所述主管线10的出气口处设有球阀50，所述主管线10上还设有风冷器40。

上述技术方案的工作原理如下：

天然气气体从进气口101进入主管线10，经过液压缸20压缩后，经过风冷器40冷却，再由球阀50调节至高压出气口102或中压出气口103流出。

本实施例中，该天然气液压压缩机的外形尺寸为4500毫米×2500毫米×2800毫米，进气压力为3-20mpa，进气温度为-20-40℃，排气压力为20-25mpa，排气量为360-2500nm3/d。

本实施例中，液压缸20为立式，防止因重力作用导致活塞21磨损。

本实施例中，通过上述技术方案，具有通过整体设计可提升子站用天然气压缩机的性能，增强适应性能力，使得节能效果更佳，整体布置合理，结构更加紧凑，节能性能更加优良的优点。

在另外一个实施例中，如图2所示，所述液压缸20的内部设有两个活塞21，两个所述活塞21将液压缸20分为三个腔室，三个所述腔室分别为第一气腔201、第二气腔202和油腔203，所述第一气腔201和第二气腔202位于油腔203的相对两侧，所述第一气腔201和第二气腔202分别设有进气阀22和排气阀23，所述油腔203设有进油口24和出油口25。

本实施例中，出油口25处设有由若干大流量变量驱动泵和若干高速小转矩液压马达组成的动力装置34，通过若干大流量变量驱动泵和若干高速小转矩液压马达组成动力装置34，整个系统实现比例控制、恒功率控制和不同工作模式下的安全压力控制，并实现多泵、多马达的同时调节。

本实施例中，过滤器32和冷却棒33分别与油箱30可拆卸连接，方便更换过滤器32和冷却棒33。

本实施例中，进气阀22打开，气体从进气阀22分别进入第一气腔201和第二气腔202中，进油口24和出油口25通过三位四通电磁换向阀控制，液压驱动活塞21压缩气体，打开排气阀23，压缩后的气体经管道流出；本发明通过上述技术方案，取消连接活塞21的活塞21杆，通过活塞21将缸筒分隔出气腔和油腔203，由液压驱动活塞21实现气体压缩，简化结构，降低液压缸20与活塞21的同轴度精度和制造难度，活塞21不再受同轴度影响，具有活塞21无偏磨，且延长活塞21密封件的使用寿命，减少了维修工作量，减低运行成本的优点。

在另外一个实施例中，如图2所示，所述油腔203的两个侧壁上分别设有防止两个活塞21滑动的挡块28。

本实施例中，设置挡块28，防止活塞21滑过进油口24或出油口25，避免气体进入液压管道。

在另外一个实施例中，如图2所示，两个所述活塞21的气腔侧设有缓冲柱塞26，所述液压缸20的相对两侧分别设有与缓冲柱塞26相配合的缓冲腔27；

两个所述活塞21上还分别设有位移传感器29。

本实施例中，通过设置缓冲柱塞26和缓冲腔27，降低液压缸20的工作噪音，同时位移传感器29，便于监测活塞21的运动，以便在调试时控制换向阀的换向。

在另外一个实施例中，如图1所示，所述主管线10靠近每个所述液压缸20的进气阀22的一端分别设有油水分离器11，所述主管线10上还设有除油过滤器12，所述除油过滤器12位于主管线10靠近出气口的一侧，所有所述油水分离器11和除油过滤器12通过排污管线13均连接有排污口131；

所述主管线10靠近进气口101的一端通过放空管线14连接有低压出气口141。

本实施例中，主管线10上设有若干压力传感器和温度传感器，压力传感器的信号输出端和温度传感器的信号输出端分别与plc控制器60的信号输入端连接，便于远程监控。

本实施例中，天然气体从进气口101进入主管线10中，经过油水分离器11第一次过滤，再进入液压缸20内进行压缩，如果需要的天然气体的压力高，压缩后的气体再进入下一油水分离器11进行第二次过滤后，进入下一液压缸20再次进行压缩，重复若干次上述步骤后，多次压缩的天然气体进入除油过滤器12进行最终过滤，若干次过滤后的杂质通过排污管线13的排污口131排出，主管线10的出口处设有若干阀门512，通过若干阀门512的相互配合对不同压缩情况的气体进行分配，分别从高压出气口102、中压出气口103排出，如果天然气体不需要压缩，从进气口101进入的气体直接通过放空管线14的低压出气口141排出；本发明通过上述技术方案，具有按需求分配液压缸20的动力、工作效率高、能耗低，同时增压流量更大且能去除气体中的油水混合物的优点。

在另外一个实施例中，如图1所示，所述管道上设有若干安全阀151，所有所述安全阀151通过安全管线15均连接有放空口152。

本实施例中，设置安全阀151，防止主管线10内压力过高导致安全事故发生。

在另外一个实施例中，如图3-图6所示，所有所述液压缸20的油腔203均连接有油箱30，所述油箱30包括出油腔203室和进油腔203室，所述出油腔203室和进油腔203室通过第一单向阀31连接，所述第一单向阀31的流向朝向出油腔203室，所述进油腔203室具有进油口24，所述进油口24通过管道连接有过滤器32；

所述过滤器32内设有连通进油腔203室和进油口24的第一流道322，所述过滤器32的中部设有转盘321，所述转盘321内的第一流道322呈环状且设有若干过滤网，所述第一流道322的底部设有第二单向阀324；

所述出油腔203室的顶部设有通口，所述通口处设有冷却棒33，所述过滤器32内设有容纳冷却棒33的凹槽323；

所述油箱30内还设有微差压控制器35。

本实施例中，回流的液压油从进油口24进入过滤器32内，顺着过滤器32内的第一流道322进入转盘321，转盘321内的第一流道322呈圆形，缓冲液体，防止液压油流速过快进入进油腔203室产生气泡，液压油经过滤网过滤渣质后再进入进油腔203室，冷却棒33插入过滤器32中，降低液压油的温度，经处理后的液压油通过第一单向阀31进入出油腔203室，微差压控制器35用于监控液压缸20内密封圈，当密封圈发生老化或损伤时，天然气会在高压作用下通过损伤或老化密封圈沿管路进入液压油箱30，液压油箱30内部会出现压力波动，微差压控制器35检测到液压油箱30内的压力波动，便于排出安全隐患；本发明通过上述技术方案，具有可以对液压油进行降温、过滤的优点。

在另外一个实施例中，如图7-图8所示，所述风冷器40包括换热装置401，所述换热装置401内设有供天然气体流通的通道，所述风冷器40内设有若干供冷却水通过的第二流道402，所述风冷器40的底部和顶部设有若干风扇41；该风冷机还包括水箱42，所述水箱42具有进水口和出水口，所述进水口、出水口和所有流道组成闭合回路。

本实施例中，水箱42的进水口处和出水口处分别设有第三单向阀421，防止冷却液回流。

本实施例中，水箱42出水口处设有液压泵422，确保动力充足。

本实施例中，水箱42内设有制冷装置，用于降低冷却液的温度。

本实施例中，压缩后的天然气进入换热装置401，将风冷器40内的第二流道402通水，通过冷却水流动带走一部分热量，风冷器40的底部和顶部的风扇41加快热量的传导，进而加快冷却速度；本发明通过上述技术方案，具有降低天然气温度的优点，防止天然气温度过高导致爆管的现象发生，杜绝安全隐患。

在另外一个实施例中，如图9-图11所示，所述高压出气口102和中压出气口103通过球阀50调节，所述球阀50三通管道的交汇处设有旋转阀门51，所述球阀50的三通管道分别连接有主管线10、高压出气口102和中压出气口103，所述旋转阀门51内设有连通主管线10、高压出气口102和中压出气口103的第三流道511，所述旋转阀门51靠近中压出气口103的第三流道511处设有阀门512，所述阀门512与第三流道511滑动连接，其滑动方向与第三流道511的高度相同，所述旋转阀门51和阀门512均采用气动驱动。

本实施例中，球阀50连接有主管线10和高压出气口102的两个通道位于同一直线上，使得天然气直线运输，不会因碰撞导致能量损耗。

本实施例中，旋转阀门51内流道的转弯处圆滑过渡，通过旋转阀门51内流道的转弯处圆滑过渡，降低撞击时的能量损耗。

本实施例中，球阀50内的通道连通主管线10、高压出气口102和中压出气口103，通过旋转旋转阀门51连通其中任意两个通道，天然气气体从通道通过时，第三个通道的入口处的设有阀门512，使得天然气不会撞击在第三通道上，如果有必要，旋转阀门51内的三个流道分别与球阀50内的三个通道连通后再开启阀门512，即可实现三通功能；本发明通过上述技术方案，具有防止天然气在输送过程中能量降低的优点。

在另外一个实施例中，如图12所示，该天然气液压压缩机还包括plc控制器60，所述plc控制器60具有多个信号输出端和多个信号输入端，所述plc控制器60的信号输出端分别与液压缸20的信号输入端、油箱30的信号输入端、风冷器40的信号输入端和球阀50的信号输入端连接；

所述微差压控制器35的信号输出端和位移传感器29的信号输出端分别与plc控制器60的信号输入端连接。

本实施例中，plc控制器60主要由可编程控制器、a/d模块、触摸屏、断路器、空气开关、软启动器、交流接触器、中间继电器、热继电器、变压器、直流电源、电压表、电流表、旋钮开关、按钮、接线端子等组成，可通过触摸屏实现人机对话，即通过触摸屏实现运行数据的实时显示、参数的设置、手动操作等，plc自身带有2个rs485通讯/编程口，一个与触摸屏相连，另一个预留给用户作上位机使用，通讯协议参数可在触摸屏内进行修改设置；通过直接采用plc控制液压缸20、油箱30、风冷器40、球阀50，实现自动化，同时方便读取位移传感器29和微差压控制器35的数据。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。