中国报告大厅网讯，2025年，液压泵行业在能源回收领域的应用愈发广泛，尤其是在天然气调压站余压回收场景中，高效、稳定的液压泵设备成为行业关注焦点。当前，天然气调压站存在大量余压资源，传统回收方式多依赖膨胀机，但受限于天然气两相流、压力与流量波动大等问题，适用的膨胀机类型有限且部分造价高昂，因此，探索新型液压泵在该领域的应用可行性，对推动行业能源回收效率提升具有重要意义。以下是2025年液压泵行业趋势分析。

  一、气动液压泵余压回收系统设计：结构、原理与系统构成

  1.1 气动液压泵结构与工作原理

  《2025-2030年中国液压泵行业发展趋势及竞争策略研究报告》指出，气动液压泵作为一种利用气体压力输送流体的机械设备，采用高压气体作为动力源驱动流体在管道内流动，其最显著的特点是能够不依赖换向阀实现活塞作往复直线运动，进而实现连续进气排气。该液压泵的核心部件包括气动马达和液压油输送腔，当高压天然气进入气动液压泵时，压力能转化为机械能，驱动气动马达往复运动;往复运动过程中会产生周期性负压区域，从而吸入液压油;随后马达反向运动时，流体会被压缩并推送到出口，完成一次输送循环。

  1.2 气动液压泵余压回收系统工作原理

  气动液压泵余压回收系统的工作原理与膨胀机余压回收系统相似，仅将膨胀机替换为气动液压泵。该系统并联于天然气管道干线，在气动液压泵前后各安装一个稳压罐，作用是减少余压回收系统对干线天然气流量和压力造成的影响，同时避免大流量导致余压回收系统超负荷运行。天然气经高压稳压罐进入气动液压泵，在气动液压泵中实现降压，之后经加热器升温进入低压稳压罐，最终进入下游天然气干线。

  二、气动液压泵热力学与能量转换：模型构建与公式推导

  为方便对气动液压泵能量转换过程进行分析，做出如下假设：一是气动液压泵稳定运行;二是忽略气动液压泵内部产生的节流损失;三是高压天然气在气动液压泵内部膨胀降压过程近似看作等熵膨胀;四是忽略高压气体的动能和位能变化量。

  2.1 气动液压泵热力学分析

  㶲是研究热力学的关键指标，指在给定条件下，某种能量中可转化为有用功的最高份额，通过㶲分析，能够定量评估能量的传递、转换和损失情况。

  2.2 气动液压泵能量转换

  气动液压泵所转换的物理㶲一部分转换为有用机械功，一部分因摩擦等原因损失。

  三、气动液压泵性能仿真分析：指标、模型与参数影响

  3.1 气动液压泵性能指标

  气动液压泵的输出功率Pout能够反映其能量转换速率，总效率η能够反映其能量转换能力，因此选择Pout与η作为气动液压泵的性能指标，以此反映不同工况下的能量利用情况，为后续性能分析提供关键数据。

  3.2 气动液压泵仿真模型构建与参数设置

  依据气动液压泵余压回收系统工作原理，基于 AMESim 搭建仿真模型。仿真模型的主要参数设置如下：工质 CH₄体积分数为 100%;左气动活塞有效工作面积为 990mm²;右气动活塞有效工作面积为 1669mm²;一维运动质量块质量为 1kg;气动密封摩擦最大静摩擦力为 20N;液压柱塞有效工作面积为 707mm²;液压密封摩擦最大静摩擦力为 40N。调压站天然气进站压力一般小于 6MPa，进站温度为 10~20℃(即 283~293K)。采用单一因素法分析进气压力与进气温度对气动液压泵性能的影响。

  3.2.1 进气压力对气动液压泵性能的影响

  当进气温度为 288K、排气背压为 0.1MPa 时，进行变进气压力仿真。结果显示，排气压力与质量流量均随进气压力增大而增大。这是因为气动液压泵内气腔的容积决定了高压天然气膨胀后的压力，在相同容积下，进气压力增大时排气压力随之增大;而质量流量增大是由于恒定温度下压力增大使气体密度增加。

  在液压功率、效率与膨胀率方面，液压功率随进气压力增大而增大，当进气压力从 2MPa 升高到 6MPa 时，输出功率从 0.35kW 增大到 0.75kW;效率随着进气压力增大从 18.8% 逐渐增大，当压力增大到 3MPa 时效率达到最大值，之后在 27%~30% 内小幅波动;膨胀率随进气压力增大而减小。对于液压功率，进气压力增大提高了液压系统工作的压力差，同时质量流量提高意味着气腔中能量密度增大，有更多能量可转换为液压能输出，这也是膨胀率降低而液压功率升高的原因。对于效率，天然气压力较低时做功能力较差，液压系统负载相对于气动活塞推动力更显著;当压力从 2MPa 增大到 3MPa 时，效率明显提高，之后基本在 27%~30% 之间波动，因此为保持较高输出效率和良好运行工况，进气压力应高于 3MPa。

  在压力㶲与温度㶲方面，气动液压泵转换的温度㶲均为负值，但随着进气压力增大，温度㶲所做的负功逐渐减少。这是因为就温度而言，天然气的能量品质低于环境，无法自发将能量转换为有用功，而质量流量增大提高了天然气的做功能力，使得温度㶲负功有所改善。气动液压泵转换的压力㶲随着进气压力的增大而减小，因为天然气压力越低，能量密度越低，做功能力越差，低压时单位质量天然气有更多压力能被转换为有用功，这表明气动液压泵在天然气压力较低时能回收的压力能更多，但进气压力降低会使气动液压泵的输出功率和效率下降。

  3.2.2 进气温度对气动液压泵性能的影响

  当进气压力为 2MPa、排气背压为 0.1MPa 时，进行变进气温度仿真。结果显示，排气温度随进气温度的增大而增大，而质量流量基本不变;气动液压泵的液压功率、效率与天然气的膨胀率基本不随进气温度变化。这是因为气动液压泵主要依赖压力㶲做功，其输出特性由压力主导，质量流量也由压力主导，因此进气压力不变时，气动液压泵工作在恒定热力循环中，进排气温差、质量流量、液压功率、效率与膨胀率都基本不变。

  在压力㶲与温度㶲方面，温度㶲随进气温度升高而增大，并且当进气温度高于 303K 时，温度㶲开始做正功，这是由于天然气温度上升提高了其对外做功的能力。结合进气压力对压力㶲与温度㶲的影响可知，气动液压泵转换的压力㶲远大于温度㶲，可见气动液压泵主要依赖天然气的压差做功，天然气温度对输出功率的贡献十分有限。此外，在排气口处，由于高压低温的共同作用，极易形成天然气水合物，造成管道结冰堵塞，所以进气温度较低时应采取相应措施预防冰堵发生。

  3.3 气动液压泵性能实验验证：实验台搭建与结果对比

  依据气动液压泵余压回收系统工作原理搭建实验台，实验台包含空气压缩机、进气阀、气动泵、温度传感器、排气阀、消音器、压力传感器、液压站、单向阀、液压马达、流量传感器等部件。以高压空气代替高压天然气作为气动液压泵的驱动气体进行初步实验，实验数据由系统中的传感器获得。

  由于气动液压泵输出流量和压力周期变化，仿真分析中气动液压泵的液压功率与效率为周期平均值;实验中无法测得周期内流量与压力变化的所有数据，因此以最大值作为指标验证仿真结果的正确性。将实验工况作为仿真初始条件，对比仿真与实验输出功率和效率可知，两者变化趋势基本吻合，但最大输出功率和效率的差值较大。造成误差的主要原因是仿真模型结果基于理想化假设得出，而实验过程无法满足这些假设，且实验系统比仿真模型更复杂，气体的节流损失以及液压传动中的能量损失在仿真模型中均未被考虑。实验结果表明仿真模型的理论基础正确，能够反映余压回收系统在不同条件下的动态变化，但仍需通过大量实验数据改进模型，以缩小仿真与实验结果之间的差异。

  四、全篇总结

  在2025年液压泵行业聚焦能源回收的趋势下，针对天然气调压站余压回收需求，对气动液压泵展开深入研究。通过系统设计，明确了气动液压泵不依赖换向阀实现活塞往复运动的结构特点及余压回收系统的工作流程;构建热力学与能量转换模型，推导相关公式，清晰阐述了气动液压泵能量转换的内在机制;结合 AMESim 仿真与实验验证，得出关键结论：一是气动液压泵能适应天然气调压站工况，将高压天然气内能转换为液压能输出，其输出功率随进气压力从 2MPa 升高到 6MPa 而从 0.35kW 增大到 0.75kW，效率从 18.8% 增至 3MPa 时的最大值后在 27%~30% 波动，且输出功率与效率对进气温度不敏感;二是气动液压泵转换的物理㶲中，压力㶲是做功主要部分，温度㶲随进气温度升高增大，高于 303K 时由负转正，进气压力提高可缓解温度㶲负功情况;三是实验验证了气动液压泵回收余压能量的有效性，且实验与仿真结果趋势一致，证明了仿真模型的正确性与有效性。这些研究成果为气动液压泵在天然气压力能回收领域的进一步应用与优化提供了重要支撑。