《机床与液压》２００４．Ｎｏ．１０
・２７・
压缩空气动力汽车加气站的设计＋
张
浩，刘
昊，陈
鹰，陶国良
（浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，杭州３１００２７）
摘要：提出了为零排放清洁汽车——压缩机空气动力汽车提供快速加气服务的加气站的设计方案，讨论了加气站主要
设计参数，并在此基础上对小型加气站进行试验研究，成功地实现了为实验型气动汽车进行快速加气。
关键词：压缩空气动力汽车；加气站；设计中图分类号：Ｕ４６４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—３８８ｌ（２０（）４）１０—０２７—２
ＤｅｓｉｇｎｏｆⅡｌｅ
Ｆ淞ｔ
Ｒ℃ｃｈａｒｇｅＳｔａｔｉｏｎｆｏｒＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＡｉｒＰｏｗｅｒｅｄＶｅｌｌｉｃｌｅ
ＺＨＡＮＧＨａｏ，ＵＵＨａｏ，ＣＨＥＮＹｉｎｇ，ＴＡＯＧｕｏ．１ｉａｎｇ
（ｎｅＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｍｔｏｒｙｏｆｎｕｉｄＰｏｗｅｒＴｒａＩｌｓｌｌｌｉｓｓｉｏｎａｎｄ
Ｃｏｎｔｍｌ，ｚｈｅｊｉａｌｌｇＵＩｌｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈ鲫ｇ出ｏｕ３１００２７，Ｃｌｌｉｎａ）
ｓｅｒ、ｒｅｒｓ
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Ａｉｒｐｏｗｅｒｅｄｖｅｈｉｃｌｅｓ；
压缩空气动力汽车（气动汽车）利用高压压缩空气的压力能驱动汽车行驶，不消耗燃料，是真正零排放的环保汽车¨。。压缩空气存储于容积有限的车载气瓶内，行驶过程中不断消耗空气，当罐内压力降低至某一下限时，需要得到及时补充。类似于使用内燃机动力的汽车进入加油站或加气站补充燃油或天然气的方式心一。，气动汽车快速加气站提供给车载气瓶快速充气至额定压力的服务。目前，社会对环保车辆的巨大需求使气动汽车的研究得到相当的重视，并正逐步走向深入和接近实际应用，而快速加气站作为保障气动汽车日常使用的配套设施，相关的研究也需要同步开展。本文介绍了适用于气动汽车快速充气的加气站工作原理及系统组成，对加气站的设计参数进行了探讨，研制了配合气动汽车试验的小型快速加气站，并进行了试验研究。
１
证短时间的高压大流量供气。在这种工作方式下，没有汽车进站加气时压缩机向站内大容量高压储气瓶组充气至额定储气压力（高于车载气瓶额定压力），当有汽车进站加气时，先由站内高压气瓶组向汽车充气，它可以提供充足的高压大流量的高压空气，使车载气瓶在几分钟内即可充满。当某一时段进站加气汽车较多导致站内储气瓶内压力不足时，再可转换为由压缩机慢速直接充气，作为应急补充。
依照以上工作原理，设计拥有两个加气泊位的气动汽车快速加气站系统结构如图１所示。
快速加气站工作原理及系统结构
为保证气动汽车的继航能力，车载储气瓶必须存
储足够的能量。以压缩空气形式所储存的能量的密度与压力相关，在有限的气瓶容积内（小型气动汽车车载储气瓶总容积一般为ｏ．２～ｏ．３ｍ３），存储更多的能量必须有更高的压力，因此，设计中气动汽车车载储气瓶的额定压力一般为３０ＭＰａ左右。目前，能提供如此高的输出压力的空气压缩机一般为多级活塞式压缩机，输出流量较小，如果直接启动压缩机为气动汽车充气，将需要很长的时间才能将气瓶充气至额定压力，不能满足加气站快速充气的需要。
考虑到实际的加气站工作是一个间歇的过程，并不是每时每刻都有汽车进站加气，因此为满足快速充气的需要，加气站可以采用压缩机与大容量高压储气瓶组混合供气的方式，利用站内储气瓶组的大容量保
图ｌ
气动汽车快速加气站系统结构简图
ｏ流量传感器
四压力传感器
⑦压力表硼豇■电磁阀
由图１可以看到，完整的气动汽车快速加气站由气源净化系统、压缩机、站内大容积储气瓶组、售气机以及控制中心等５部分组成。
１．１
气源净化系统
气源净化系统对进入压缩机前的空气进行除尘、
除湿，其中除湿的要求相对较高，因为气动汽车使用的气动发动机膨胀率较高，工作过程中缸内气体的温
＋基金项目：国家自然科学基金委一福特基金资助项目（Ｎｏ．加１２２１１５）；国家“十五”科技攻关计划资助项目（Ｎｏ．２００３ＢＡ４０８８１４）
万方数据
・２８・
度可能降到极低（一４０℃以下），压缩空气中如果水分含量较高将会出现结霜及冰堵现象，影响发动机性能并可能造成较大的损害。１．２压缩机
压缩机是加气站的核心，为提供加气站所需的高压，一般为多级活塞式压缩机，其运行应能完全自动化，并具有故障自动停车等完善的安全保护装置。１．３站内大容量储气瓶组
为充分利用站内大容量储气瓶组容积，提高工作效率，降低压缩机启停频率，加气站储气瓶组宜分为两组工作。当压缩机启动，在没有气动汽车进站充气时，压缩机依次向两组气瓶供气，使气瓶组内压力均达到额定压力，压缩机停机。此后有汽车进站时，开启一组气瓶组对汽车充气，直至气瓶组内压力降低到设定的下限，换用另一组气瓶对汽车充气，同时压缩机启动，向压力到达下限的气瓶组充气。
１．４售气机
售气机是面向进站加气的气动汽车的终端设备，由快速接驳气管、气动控制阀组、流量压力传感器以及售气控制器等部分组成，其中售气控制器采用单片机进行控制，完成气动控制阀组切换控制、充气压力显示、加气气量显示、计价显示、与加气站控制中心上位机通讯等功能。在加气过程中，售气控制器首先选择连通两组站内气瓶组的管线中压力较低的一条对气动汽车进行充气，如果该气瓶组瓶内压力降低至压力下限，但车载气瓶压力还未达到额定压力时，自动切换至另一高压站内气瓶组继续充气，如若该组气瓶气量仍未能满足要求，则接通连接压缩机的管路由压缩机直接充气，直至车载气瓶达到额定压力。１．５加气站控制中心
加气站控制中心采用性能可靠的工控机作为系统的上位机，对日常各项工作进行处理和控制，协调优化压缩机、站内储气瓶组、多台售气机间的工作过程，完成报表、单据的打印、数据备份等任务。２加气站主要设计参数
气动汽车快速加气站需确定的主要参数有：（１）加气站日接待能力。本参数指一工作日内能接待进站充气车辆的最大数目，是加气站设计的基础，应在对市场及投资成本的综合考虑下予以确定。
（２）单台车辆加气时间。本参数指参考现有气动汽车车载气瓶平均容积与额定压力条件下，为其进行一次充气所需要的平均时间，应在成本及技术可能的条件下选择最短的时间。
（３）站内储气瓶组容积及储气压力上、下限。本组参数需在保证（１）、（２）两参数基础上，结合选用的部件，考虑气站占地面积等因素进行选择。其中，储气压力的下限一般设定为略高于车载气瓶的额
万
方数据《机床与液压》２００４．Ｎｏ．１０
定充气压力，因此在初步确定储气瓶组容积后，保证一台车辆顺利充气站内储气瓶组储气压力的最低储气压力上限可以应用热力学进行初步的简单估算。
假定空气为理想气体，充气过程为等温过程，即充气前后站内气瓶和车载气瓶内气体的温度兄、咒均保持为环境温度丁。设站内气瓶组容积为Ｋ，储气压力上限为以。，储气压力下限为ｐ止，车载气瓶组容积为Ｋ，初始压力为ｐ¨额定充气压力为ｐ砬。
针对两组气瓶，分别列出充气前后瓶内气体状态方程如下方程组所示：
ｐ口】Ｋ＝ｍ。ｌＲ咒ｐ以圪＝，ｎ以尺咒ｐ们Ｋ＝ｍ６。尺死（１）
ｐ驼Ｋ＝ｍ蛇Ｒ瓦Ｌ＝瓦＝７１
式中：ｍ。。为站内气瓶储气压力为上限时瓶内气体质量，Ｒ为气体常数，ｍ。：为站内气瓶储气压力降至下限时瓶内气体质量，ｍ。。为车载气瓶储气初始瓶内气体质量，巩以为车载气瓶充气至额定压力时瓶内气体
当充气过程无泄漏时，满足质量守恒定律，站内气瓶组气体质量由于放气引起的减少量等于车载气瓶
ｍｄ—ｍ以＝ｍ蛇一ｍ６ｌ
（２）在已知车载气瓶组容积Ｋ，初始压力儿，及额定充气压力ｐ。：条件下，站内气瓶组能满足瓶内压力降低到储气压力储气压力下限为ｐ以，刚好使车载气瓶组充气至额定压力ｐ比的最低储气压力上限ｐ。，可以
在第（３）组参数基础上，考虑与站内气罐单组充气时间与加气站接待能力的匹配，经计算后进行选择。
０．ｎ受。鬯蓑票妻詈产孑：
型量鉴景节羔Ｉ耋曼１。皂ｒ３图２实验型气动汽
级压缩机，功率为７．５ｋｗ，
因‘辜翥盖菇嚣釜““”…～
内储气瓶组由４个容积为０．０９ｍ３的铝合金内胆碳纤
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《机床与液压》２００４．Ｎｏ．１０
在线检测了密闭容器内压力和温湿度的变化情况，具有能耗低、无噪音、重量轻、洁净度高、操作简便、体积小、移动运输方便和性能稳定等优点。
（３）根据气路、电路设计原理，其元器件基本上全部采用ｓＭＣ公司的模块化设计产品。
（４）该装置具有噪音低、输出压力稳定等特点，是实验室替代高压氮气瓶或普通空气压缩机的一种理想产品。
（５）氮气干燥洁净，不含水，不含油。氮气是惰性气体，可对密闭容器内电器元器件起保护作用，杜绝细菌和噬菌体在容器中滋生和污染，延长元器件使用寿命。
（６）通过对密封容器进行充气和抽气循环，达到快速交换密闭容器内的气体，缩短干燥净化处理时间的目的。４结束语
本装置根据用户的特定用途研究设计，针对性强。但是，由于它具有一定的先进性、新颖性和通用性，加之具有可选择的高纯净的氮气和空气两种气源，气源质量高、噪音低、输出压力稳定以及体积小、重量轻、使用和移动方便等特点，故需要提供高洁净度干燥正、负压气源及图３进行相关物理性能检测的场合均可使用，具有推广性能检测装置外形图。
高洁净空气源、膜分离制氮机和性能检测装置外形图
根据不同使用条件和要求，本装置可进行不同组合。如由空压站提供的管道压缩空气，无需要求本装置的高洁净空气源，直接用管道压缩空气通人膜分离制氮机，便可产生连续不断的干燥氮气。如无管道压缩空气，可进一步把高洁净空气源和膜分离制氮机集成为一体化氮气干燥气源装置，且可省去一套过滤系统，但集成时应注意所选空压机的噪音问题，最好选用噪音较少的无油螺杆式或滑片式压缩机。参考文献【１】Ｐｕ
ｓｉｇｎ
Ｒｕ—ｐｉｎｇ，Ｇｕｏ
ｏｎ
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ｗｅｉ—ｑｉａｎｇｅｔ口ｚ．
ＲｅｓｅａＪ℃ｈａｎｄｄｅ－
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ｄｅｖｉｃｅｏｆｓｕｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅ
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ｓｏｕｒｃｅ粕ｄＩＩｌｅａｓ嘶ｎｇ
ｇ够ｔｉｇｌｌｔｎｅｓｓ［ｃ］．
ＦｌｕｉｄＰｏｗｅｒ７Ｉ＇ｒａｎｓ－
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［Ｊ］．真空，２００２（４）．
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【６】机械工程手册［Ｍ］．第６卷（传动设计）．北京：
机械工业出版社，１９９７．
【７】ｓＭｃ（中国）有限公司．现代实用气动技术［Ｍ］．
北京：机械工业出版社，１９９９．
作者简介：郭维强（１９６３～），男，高级工程师，电话：０８１６—２４８５６７４，Ｅ—ｍａｉｌ：ｇｗｑｃｙｈ＠ｅａｓｔｄａｙ．ｃｏｍ。
价值。见图３所示是高洁净空气源、膜分离制氮机和
收稿时间：２００４一０６—２１
地完成气动汽车充气的工作，操作简易方便。４结束语
本文提出了气动汽车加气站的设计方案，并基于以上设计建立了小型加气站，取得了良好的使用效果，为以后气动汽车大规模实际应用奠定了基础。参考文献
【ｌ】陈鹰，许宏，陶国良等．压缩空气动力汽车的研
究与发展．机械工程学报，２００２，３８（１１）：７～１１．
（上接第２８页）
维缠绕轻质储气瓶组成，额定压力为２０ＭＰａ，连接管道通径为８ｍｍ，气罐阀门最大开口直径５ｌｌｌＩｎ。
直接使用上述压缩机为气动汽车０．２ｍ３的车载气瓶组充气时，将气瓶内气体压力由２ＭＰａ充至１０ＭＰａ需３１９３ｓ。按照式（３）的计算，使用存储压力为１５ＭＰａ的站内气瓶进行充气时，气动汽车车载气瓶组在相同的初始压力（２ＭＰａ）下，经２６７ｓ即可充至１０ＭＰａ，此时站内气瓶内剩余气压为１１．３ＭＰａ。由于实际充气过程非等温过程，站内气瓶组剩余压力略高于计算压力，但作为设计时的初步估算，式（３）还是较为合适的。同时，充气过程中气体的流量在两气瓶组压力接近时下降迅速，车载气瓶瓶内气体压力上升速度趋缓。因此，选择合适的站内气瓶组存储压力及其容量，保持充气过程中较大的压差，能进一步缩短充气时间。试验结果表明，加气站系统能高效快速
【２ｌ胡艳娇，陈宝东．压缩天然气加气站与加油站的比较．
石油库与加油站，２００３，１２（５）：３１—３３．
【３】晏杰龙，容义平．城市汽车加气站的技术与经济分析．
上海煤气，２００３（５）：２ｌ～２４．
【４】吴振顺．气压传动与控制．哈尔滨工业大学出版社，
１９９５．
作者简介：张浩，男，浙江大学流体传动及控制国
家重点实验室工程师。Ｅ—ｍｉｌ：ｈｌｉｕ２０００＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
收稿时间：２００４—０７—０６
万方数据
《机床与液压》２００４．Ｎｏ．１０
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压缩空气动力汽车加气站的设计＋
张
浩，刘
昊，陈
鹰，陶国良
（浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，杭州３１００２７）
摘要：提出了为零排放清洁汽车——压缩机空气动力汽车提供快速加气服务的加气站的设计方案，讨论了加气站主要
设计参数，并在此基础上对小型加气站进行试验研究，成功地实现了为实验型气动汽车进行快速加气。
关键词：压缩空气动力汽车；加气站；设计中图分类号：Ｕ４６４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—３８８ｌ（２０（）４）１０—０２７—２
ＤｅｓｉｇｎｏｆⅡｌｅ
Ｆ淞ｔ
Ｒ℃ｃｈａｒｇｅＳｔａｔｉｏｎｆｏｒＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＡｉｒＰｏｗｅｒｅｄＶｅｌｌｉｃｌｅ
ＺＨＡＮＧＨａｏ，ＵＵＨａｏ，ＣＨＥＮＹｉｎｇ，ＴＡＯＧｕｏ．１ｉａｎｇ
（ｎｅＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｍｔｏｒｙｏｆｎｕｉｄＰｏｗｅｒＴｒａＩｌｓｌｌｌｉｓｓｉｏｎａｎｄ
Ｃｏｎｔｍｌ，ｚｈｅｊｉａｌｌｇＵＩｌｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈ鲫ｇ出ｏｕ３１００２７，Ｃｌｌｉｎａ）
ｓｅｒ、ｒｅｒｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｅｓｉｇｎｏｆａｉｒｒｅｃｈａｒｇｅｓｔａｔｉｏｎｔｈａｔｐｍｖｉｄｅｓｆａｓｔｒｅｃｈａｒｇｅ
ａｌｓｏ
ｆｏｒｔｈｅ
ｔｈｅ
ｚｅｒｏ
ｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｉｒｐｏｗｅｒｅｄ
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ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＡＰＶ）
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ｗ鹊ｐｍｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｂｕｉｌｔａｎｄ
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ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｄｅｓ培ｎ，ｓｍａｌｌｓｃａｌｅａｉｒｒｅｃｈａ唱ｅｓｔａｔｉｏｎ
ｏｎ
ｅｘｐ面ｍｅｎｔｓ
ｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔ８ｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｔａｔｉｏｎ
Ａｉｒｒｅｃｈａｒｇｅｓｔａｔｉｏｎ；
Ｄｅｓｉｇｎ
ｈ髂ａｇｏｏｄｐｅｄｂ珊ａｎｃｅ
ｒｅｃｈａｒｇｉｎｇｔｈｅＡＰｖ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：
Ａｉｒｐｏｗｅｒｅｄｖｅｈｉｃｌｅｓ；
压缩空气动力汽车（气动汽车）利用高压压缩空气的压力能驱动汽车行驶，不消耗燃料，是真正零排放的环保汽车¨。。压缩空气存储于容积有限的车载气瓶内，行驶过程中不断消耗空气，当罐内压力降低至某一下限时，需要得到及时补充。类似于使用内燃机动力的汽车进入加油站或加气站补充燃油或天然气的方式心一。，气动汽车快速加气站提供给车载气瓶快速充气至额定压力的服务。目前，社会对环保车辆的巨大需求使气动汽车的研究得到相当的重视，并正逐步走向深入和接近实际应用，而快速加气站作为保障气动汽车日常使用的配套设施，相关的研究也需要同步开展。本文介绍了适用于气动汽车快速充气的加气站工作原理及系统组成，对加气站的设计参数进行了探讨，研制了配合气动汽车试验的小型快速加气站，并进行了试验研究。
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证短时间的高压大流量供气。在这种工作方式下，没有汽车进站加气时压缩机向站内大容量高压储气瓶组充气至额定储气压力（高于车载气瓶额定压力），当有汽车进站加气时，先由站内高压气瓶组向汽车充气，它可以提供充足的高压大流量的高压空气，使车载气瓶在几分钟内即可充满。当某一时段进站加气汽车较多导致站内储气瓶内压力不足时，再可转换为由压缩机慢速直接充气，作为应急补充。
依照以上工作原理，设计拥有两个加气泊位的气动汽车快速加气站系统结构如图１所示。
快速加气站工作原理及系统结构
为保证气动汽车的继航能力，车载储气瓶必须存
储足够的能量。以压缩空气形式所储存的能量的密度与压力相关，在有限的气瓶容积内（小型气动汽车车载储气瓶总容积一般为ｏ．２～ｏ．３ｍ３），存储更多的能量必须有更高的压力，因此，设计中气动汽车车载储气瓶的额定压力一般为３０ＭＰａ左右。目前，能提供如此高的输出压力的空气压缩机一般为多级活塞式压缩机，输出流量较小，如果直接启动压缩机为气动汽车充气，将需要很长的时间才能将气瓶充气至额定压力，不能满足加气站快速充气的需要。
考虑到实际的加气站工作是一个间歇的过程，并不是每时每刻都有汽车进站加气，因此为满足快速充气的需要，加气站可以采用压缩机与大容量高压储气瓶组混合供气的方式，利用站内储气瓶组的大容量保
图ｌ
气动汽车快速加气站系统结构简图
ｏ流量传感器
四压力传感器
⑦压力表硼豇■电磁阀
由图１可以看到，完整的气动汽车快速加气站由气源净化系统、压缩机、站内大容积储气瓶组、售气机以及控制中心等５部分组成。
１．１
气源净化系统
气源净化系统对进入压缩机前的空气进行除尘、
除湿，其中除湿的要求相对较高，因为气动汽车使用的气动发动机膨胀率较高，工作过程中缸内气体的温
＋基金项目：国家自然科学基金委一福特基金资助项目（Ｎｏ．加１２２１１５）；国家“十五”科技攻关计划资助项目（Ｎｏ．２００３ＢＡ４０８８１４）
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度可能降到极低（一４０℃以下），压缩空气中如果水分含量较高将会出现结霜及冰堵现象，影响发动机性能并可能造成较大的损害。１．２压缩机
压缩机是加气站的核心，为提供加气站所需的高压，一般为多级活塞式压缩机，其运行应能完全自动化，并具有故障自动停车等完善的安全保护装置。１．３站内大容量储气瓶组
为充分利用站内大容量储气瓶组容积，提高工作效率，降低压缩机启停频率，加气站储气瓶组宜分为两组工作。当压缩机启动，在没有气动汽车进站充气时，压缩机依次向两组气瓶供气，使气瓶组内压力均达到额定压力，压缩机停机。此后有汽车进站时，开启一组气瓶组对汽车充气，直至气瓶组内压力降低到设定的下限，换用另一组气瓶对汽车充气，同时压缩机启动，向压力到达下限的气瓶组充气。
１．４售气机
售气机是面向进站加气的气动汽车的终端设备，由快速接驳气管、气动控制阀组、流量压力传感器以及售气控制器等部分组成，其中售气控制器采用单片机进行控制，完成气动控制阀组切换控制、充气压力显示、加气气量显示、计价显示、与加气站控制中心上位机通讯等功能。在加气过程中，售气控制器首先选择连通两组站内气瓶组的管线中压力较低的一条对气动汽车进行充气，如果该气瓶组瓶内压力降低至压力下限，但车载气瓶压力还未达到额定压力时，自动切换至另一高压站内气瓶组继续充气，如若该组气瓶气量仍未能满足要求，则接通连接压缩机的管路由压缩机直接充气，直至车载气瓶达到额定压力。１．５加气站控制中心
加气站控制中心采用性能可靠的工控机作为系统的上位机，对日常各项工作进行处理和控制，协调优化压缩机、站内储气瓶组、多台售气机间的工作过程，完成报表、单据的打印、数据备份等任务。２加气站主要设计参数
气动汽车快速加气站需确定的主要参数有：（１）加气站日接待能力。本参数指一工作日内能接待进站充气车辆的最大数目，是加气站设计的基础，应在对市场及投资成本的综合考虑下予以确定。
（２）单台车辆加气时间。本参数指参考现有气动汽车车载气瓶平均容积与额定压力条件下，为其进行一次充气所需要的平均时间，应在成本及技术可能的条件下选择最短的时间。
（３）站内储气瓶组容积及储气压力上、下限。本组参数需在保证（１）、（２）两参数基础上，结合选用的部件，考虑气站占地面积等因素进行选择。其中，储气压力的下限一般设定为略高于车载气瓶的额
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定充气压力，因此在初步确定储气瓶组容积后，保证一台车辆顺利充气站内储气瓶组储气压力的最低储气压力上限可以应用热力学进行初步的简单估算。
假定空气为理想气体，充气过程为等温过程，即充气前后站内气瓶和车载气瓶内气体的温度兄、咒均保持为环境温度丁。设站内气瓶组容积为Ｋ，储气压力上限为以。，储气压力下限为ｐ止，车载气瓶组容积为Ｋ，初始压力为ｐ¨额定充气压力为ｐ砬。
针对两组气瓶，分别列出充气前后瓶内气体状态方程如下方程组所示：
ｐ口】Ｋ＝ｍ。ｌＲ咒ｐ以圪＝，ｎ以尺咒ｐ们Ｋ＝ｍ６。尺死（１）
ｐ驼Ｋ＝ｍ蛇Ｒ瓦Ｌ＝瓦＝７１
式中：ｍ。。为站内气瓶储气压力为上限时瓶内气体质量，Ｒ为气体常数，ｍ。：为站内气瓶储气压力降至下限时瓶内气体质量，ｍ。。为车载气瓶储气初始瓶内气体质量，巩以为车载气瓶充气至额定压力时瓶内气体
当充气过程无泄漏时，满足质量守恒定律，站内气瓶组气体质量由于放气引起的减少量等于车载气瓶
ｍｄ—ｍ以＝ｍ蛇一ｍ６ｌ
（２）在已知车载气瓶组容积Ｋ，初始压力儿，及额定充气压力ｐ。：条件下，站内气瓶组能满足瓶内压力降低到储气压力储气压力下限为ｐ以，刚好使车载气瓶组充气至额定压力ｐ比的最低储气压力上限ｐ。，可以
在第（３）组参数基础上，考虑与站内气罐单组充气时间与加气站接待能力的匹配，经计算后进行选择。
０．ｎ受。鬯蓑票妻詈产孑：
型量鉴景节羔Ｉ耋曼１。皂ｒ３图２实验型气动汽
级压缩机，功率为７．５ｋｗ，
因‘辜翥盖菇嚣釜““”…～
内储气瓶组由４个容积为０．０９ｍ３的铝合金内胆碳纤
・７４・
《机床与液压》２００４．Ｎｏ．１０
在线检测了密闭容器内压力和温湿度的变化情况，具有能耗低、无噪音、重量轻、洁净度高、操作简便、体积小、移动运输方便和性能稳定等优点。
（３）根据气路、电路设计原理，其元器件基本上全部采用ｓＭＣ公司的模块化设计产品。
（４）该装置具有噪音低、输出压力稳定等特点，是实验室替代高压氮气瓶或普通空气压缩机的一种理想产品。
（５）氮气干燥洁净，不含水，不含油。氮气是惰性气体，可对密闭容器内电器元器件起保护作用，杜绝细菌和噬菌体在容器中滋生和污染，延长元器件使用寿命。
（６）通过对密封容器进行充气和抽气循环，达到快速交换密闭容器内的气体，缩短干燥净化处理时间的目的。４结束语
本装置根据用户的特定用途研究设计，针对性强。但是，由于它具有一定的先进性、新颖性和通用性，加之具有可选择的高纯净的氮气和空气两种气源，气源质量高、噪音低、输出压力稳定以及体积小、重量轻、使用和移动方便等特点，故需要提供高洁净度干燥正、负压气源及图３进行相关物理性能检测的场合均可使用，具有推广性能检测装置外形图。
高洁净空气源、膜分离制氮机和性能检测装置外形图
根据不同使用条件和要求，本装置可进行不同组合。如由空压站提供的管道压缩空气，无需要求本装置的高洁净空气源，直接用管道压缩空气通人膜分离制氮机，便可产生连续不断的干燥氮气。如无管道压缩空气，可进一步把高洁净空气源和膜分离制氮机集成为一体化氮气干燥气源装置，且可省去一套过滤系统，但集成时应注意所选空压机的噪音问题，最好选用噪音较少的无油螺杆式或滑片式压缩机。参考文献【１】Ｐｕ
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作者简介：郭维强（１９６３～），男，高级工程师，电话：０８１６—２４８５６７４，Ｅ—ｍａｉｌ：ｇｗｑｃｙｈ＠ｅａｓｔｄａｙ．ｃｏｍ。
价值。见图３所示是高洁净空气源、膜分离制氮机和
收稿时间：２００４一０６—２１
地完成气动汽车充气的工作，操作简易方便。４结束语
本文提出了气动汽车加气站的设计方案，并基于以上设计建立了小型加气站，取得了良好的使用效果，为以后气动汽车大规模实际应用奠定了基础。参考文献
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究与发展．机械工程学报，２００２，３８（１１）：７～１１．
（上接第２８页）
维缠绕轻质储气瓶组成，额定压力为２０ＭＰａ，连接管道通径为８ｍｍ，气罐阀门最大开口直径５ｌｌｌＩｎ。
直接使用上述压缩机为气动汽车０．２ｍ３的车载气瓶组充气时，将气瓶内气体压力由２ＭＰａ充至１０ＭＰａ需３１９３ｓ。按照式（３）的计算，使用存储压力为１５ＭＰａ的站内气瓶进行充气时，气动汽车车载气瓶组在相同的初始压力（２ＭＰａ）下，经２６７ｓ即可充至１０ＭＰａ，此时站内气瓶内剩余气压为１１．３ＭＰａ。由于实际充气过程非等温过程，站内气瓶组剩余压力略高于计算压力，但作为设计时的初步估算，式（３）还是较为合适的。同时，充气过程中气体的流量在两气瓶组压力接近时下降迅速，车载气瓶瓶内气体压力上升速度趋缓。因此，选择合适的站内气瓶组存储压力及其容量，保持充气过程中较大的压差，能进一步缩短充气时间。试验结果表明，加气站系统能高效快速
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作者简介：张浩，男，浙江大学流体传动及控制国
家重点实验室工程师。Ｅ—ｍｉｌ：ｈｌｉｕ２０００＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
收稿时间：２００４—０７—０６
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