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羿弓氢能全球首创“液驱隔膜式”压缩机

2023/2/1 15:27:1532939

站用氢气压缩机应用场景

加氢站三大核心设备为氢气压缩机、储氢系统和氢气加注机。

氢气压缩机的功能是将氢气压缩至燃料电池汽车加注所需的高压力。

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常见站用氢气压缩机类型

传统隔膜式压缩机

组成：电机、皮带轮、曲轴箱、曲柄连杆机构、活塞、油侧膜头、膜片、气侧膜头等组成；

特点：用膜片将油气完全隔离，可保证气体纯度、密封性好、单级压缩比大；

优点：无污染，确保了氢气压缩过程的洁净；密封性好，适合易燃易爆等危险气体的压缩；压缩比大，容易实现低进气、高排气；等温压缩结合一体化冷，排气温度低；

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液驱式压缩机

组成：电机、液压泵、电磁换向阀、活塞缸、润滑油系统、冷却器等组成；

特点：结构原理简单，多级串、并联压缩，布局灵活；

优点：结构紧凑；操作简单；控制简单；综合成本较低；

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离子式压缩机

组成：电机、控制器、活塞缸、离子液等组成；

特点：“液体活塞”，多级串联压缩，离子液、控制器开发难度高，价格高，稳定性一般；防爆等级不满足国标；

优点：原理简单；成本降低；寿命较长；相比传统活塞式压缩机能耗可降低约20%；效率高达65%；

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新型液驱隔膜式压缩机

上海羿弓氢能科技有限公司（以下简称“羿弓氢能”）全球首创“液驱+隔膜”技术方案，针对加氢站“频繁启停、冷态开车、带载启停”的特殊工况，专门设计研制一款新型加氢站用氢气压缩机。目前已上市应用45MPa、90MPa二个系列、多种型号产品。

结构原理：采用自研高压柱塞泵提供压力源，通过自研高频换向阀实现液压换向，驱使膜片进行气体压缩。

特点：液压泵直驱+高频换向阀代替传统的曲柄连杆+活塞、皮带传动，整机模块化，适应变工况、频繁启停。

氢气充装场景：氢气压缩机排气压力范围20-33MPa，排量范围为200-2000Nm³/h；其中隔膜压缩机在国内充装领域的市场占比在98%以上。

加氢站场景：压缩机排气压力主要为45MPa、90MPa，排量范围为200-1000Nm³/h；主要采用隔膜压缩机和液驱活塞式压缩机，两者的应用比例大概为12：5。离子压缩机目前国内应用案例较少。

颠覆传统：液驱隔膜式压缩机

羿弓氢能液驱隔膜式氢气压缩机采用单级、双膜头压缩方案，掌握整机及关键部件的核心技术。整机关键部件（如柱塞泵、气阀、膜片、换向阀、溢流阀等），均为自主设计研发，压缩机本体部分独立成撬，便于设备的运输、安装及维护。

整机方案“为氢能而生”，液驱方案可适应“频繁启停、冷态开车、带载启停”的加氢站特殊工况，通过驱动、增压单元多级串并联，实现超大排量、超大压比需求。由于取消了曲轴连杆传动机构，整机体积非常紧凑，仅为同类传统隔膜式压缩机的50%左右，应用场景非常广泛。

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▲撬装尺寸2700X1800X2200

液驱隔膜式压缩机采用“液压泵驱动、旋转换向阀换向”方案（以下简称“液压泵驱动方案”），用液压泵驱动液压油代替了传统的活塞、曲柄连杆驱动液压油的方式。其气路系统、膜头组件、检漏装置组件等的基本结构沿用成熟设计方案，创新性地减少了活塞组件、曲柄连杆机构组件、曲轴等机械传动部件，实现了整机模块化设计，布局更为灵活，拆装、维修更加便捷。

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▲系统原理示意图

液驱隔膜式压缩机独有优势

高安全性

所有电气元件均满足氢气环境1区防爆等级（GB 3836和 GB 50058），实现整机防爆认证，满足更高级别应用要求

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在进气/排气路、液压路设置多个安全装置，保证设备不超压。

在设计阶段，考虑设备异常状况应对，设置“防呆”方案。可有效预警：膜片破裂、排气温度过高、油温过高、油箱液位过低、振动加剧、火点监测等。

承压部件的全生产周期质量把控及性能测试；安全阀及压力仪表等核心部件在装配前会接受严格的第三方机构标定校验。

高可靠性

全行业唯一整机5000小时寿命试验，在没有更换损耗件的前提下实现了无故障运行，远远超过国内外能源行业对设备的试验要求。开发自有知识产权加速寿命试验装置，同时兼顾氢相容性测试；自主研发生产的膜片、气阀寿命均通过加速试验，单机试验均超过10000小时。

2021年1-3月，产品于黑龙江省黑河市红河谷试车场成功组织开展了极寒条件下为车企提供加氢服务的项目。在-35℃极端低温条件应用验证，压缩机运行直充加氢，服务于现场参加路试的商用燃料电池车，验证低压进气工况，频繁启停工况，带载启停工况等多种工况，历次加氢过程顺利，整个加氢服务期间未出现任何故障。

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