进气压力与温度对加氢站隔膜压缩机性能的影响分析

进气压力与温度对加氢站隔膜压缩机性能的影响分析

肖刚

优捷特清洁能源有限公司 610100

摘要：氢能源作为新型能源的一种，备受人们关注，因此加氢站的工作变得至关重要，而隔膜压缩机作为加氢站的重要设备，其安全与高效运转成为加氢站的核心工作。本文就隔膜压缩机在工作中进气压力与温度对其能耗的影响进行对比分析，期待为提升压缩机的工作效率，减少能耗提供一些理论参考。

关键词：进气压力；进气温度；加氢站；隔膜压缩机

1隔膜压缩机工作特点

隔膜压缩机在工作中，压缩膜片、气缸、油缸是相对独立的存在，在压缩膜片进行震动时，气缸中不需要添加任何润滑物质，其完全与液压油液分离，因此压缩气体不受液压油的污染，保持纯净。隔膜压缩机的气缸是一个封闭的空间，且体积较大，确保氢气在压缩中不受外界环境污染的同时，保障气缸的散热性，因此在进行高压气体压缩时，具有很好的实用性。

2 不同工况下氢气压缩机的性能分析

为了测试进气压力与温度对加氢站隔膜压缩机性能的影响，通过改变进气压力与温度，进行压缩机性能的对比。

将进气压力固定在5MPa、排气压力在45MPa时，进口的温度设置为-5摄氏度、5摄氏度、15摄氏度、25摄氏度、35摄氏度、45摄氏度，进行压缩机性能的对比分析^[1]。表1为压缩机压缩每千克氢需要的性能参数。

表1压缩机参数（p_s=5 MPa）

根据表1可以看出压缩机排气温度与轴功率、耗能随着进口温度的调整而产生相应的改变， 在进行进口压力固定设置中，进口温度进行相应的温度调整，从-5℃分阶段上升至45℃，压缩机进行压缩中，功耗随着温度的升高而增长，压缩机的排气温度明显升高，在氢气预冷程序中，也需要一定的耗能。通过表1可以看出，在进气压力固定为5MPa时，温度在5~15摄氏度之间使能耗损失最少的，因此这一阶段，压缩机工作时更加节能^[2]。

对进口压力进行调整，保持在10PMa，排气压力不变，依旧是45PMa，进口温度依旧分成从-5~45摄氏度，每10摄氏度为一个阶段，进行压缩机耗能的比较。如表2，是对压缩机进行压缩工作时，每千克氢在压缩过程中产生的能耗。

表2压缩机参数（p_s=10 MPa）

从表2中不难看出，进口压力保持在10MPa，进口温度从-5℃不断上升，直到温度达到45℃，分成六个阶段进行能耗的测试。分析的结果：压缩机在进行每千克氢气的压缩中，随着温度的上升，功耗也在不断上升，排气的温度也有明显增长；在进行氢气预冷时，也需要一定的能耗，因此需要对于相应型号的压缩机进行精密计算得出预冷的能量损耗；在进口压力不变，保持在10MPa时，温度进行一定的调整，发现在进口温度保持在15~25摄氏度时，产生的能耗最小，压缩机这个时期的工作更加节能^[3]。

将进口压力调整为15MPa,排气压力依旧保持45MPa情况下，进口温度依旧做-5~45℃之间的变化，测试压缩机在进行工作时的能耗变化。如表3，压缩机在进行每千克氢气压缩工作中的能耗，随着温度变化产生的变化。

表3压缩机参数（p_s=15 MPa）

从表3中可以看出在进口压力设定为15MPa的状况下 ，将进口温度进行调整，每10℃为一阶段，从-5~45℃进行六个阶段的比较，可以看出随着温度的不断上升，压缩机工作的耗能量进行变化。得出的结论是：随着温度的上升，功耗也逐渐上升，压缩机排出气体温度也上涨，预冷消耗随着温度的上升逐渐缩减，在进行总功耗对比中发现，进口温度在25~45℃之间能耗最小，压缩机此时的工作最节能。

3结语

在文中通过改变压缩机进气压力与温度进行简单的对比与分析，得出以下结论：

（1）在进气压力不变的情况下，随着进气温度由低到高的变化可以看出，隔膜压缩机的排气温度有明显的升高，而且进口压力越低，排气温度越高；

（2）在进气压力不变的情况下，进气温度的上升，会导致压缩机功耗增加，在进气压力5MPa时，这种能耗差异最大，因此进口压力越低，压缩机在进行工作时能耗越大；

（3）由于进气压力的不同，节能的最佳温度阶段也不相同，进气压力是5MPa时，节能温度在5~15℃；随着进气压力的上升，节能温度也随之升高，可以从文中表格中得出详细的节能温度；

（4）在进行能耗对比中，可以看出，隔膜压缩机在进行压缩氢气工作中，由于进口压力与温度的不同，敏感度也不同，随着压力的不断上升，对温度的敏感度也逐渐上涨。

参考文献

[1]林世响.进气压力与温度对加氢站隔膜压缩机性能的影响分析[J].制冷技术,2021,41(03):72-77.

[2]赵磊. 基于热力学与排队理论的加氢站高压供氢系统优化[D].浙江大学,2018.

[3]. 制氢加氢站关键技术及系统的研究[C]//.第六届中国智能交通年会暨第七届国际节能与新能源汽车创新发展论坛优秀论文集（下册）——新能源汽车.,2021:207-216.