加气站培训手册X36页.docx

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加气站培训手册X36页

1.天然气及其应用4

1. 1天然气的物理特性4

1. 2天然气的主要用途4

2.天然气汽车及其燃料系统5

2.1我国为什么要发展天然气汽车5

⑴天然气作为汽车燃料可显著减小大气污染，改善环境5

⑵ 天然气汽车产业对国家能源结构的调整起到巨大的支持作用5

⑶汽车使用天然气作为燃料可显著提高经济效益6

2.2天然气汽车燃料6

⑴（压缩天然气）6

（2）（液化天然气）6

2.3汽车用天然气的质量要求7

2.4天然气汽车及其分类8

2. 5天然气汽车的燃料供给系统8

（1）降低空气污染，使有害气体大幅度减少9

（2）然气净化处理标准高，预防了汽车许多故障9

（3）然气汽车比汽油车更安全9

（4）然气辛烷值高、抗爆性能好、使发动机热效率高、噪音小10

（5）天然气成本低10

3.天然气加气站11

3.1天然气加气站的分类11

3.2天然气加气站的主要供气对象11

4.橇装式加气站11

4.1.加气站的主要技术指标12

4.2加气站的系统组成和工作原理12

⑴ 常规加气站12

⑵ 母、子加气站的系统组成13

4.3加气站的主要子系统及其基本配置13

⑴ 天然气压缩系统13

⑵ 压缩站的控制系统14

（3） 净化脱水干燥系统16

⑷ 储气系统19

⑸ 售气系统21

5.加气站工作人员的素质要求和基本职责22

5.1素质要求22

5.2基本职责22

6.加气站的运行管理规范23

6.1消防规范23

6.2岗位责任制24

6.3交接班制度24

6.4 安全生产规范24

6.5设备定期维护保养规范25

7.加气站常见故障的诊断和排除26

7.1脱水干燥器26

（1）加气枪嘴在加气过程中有水滴出现26

（2）售气机管路或加气枪出现冰堵现象，排不出气体26

7.2压缩机润滑系统27

⑴润滑油位过低27

⑵润滑系统油压过低27

（3）气缸润滑系统缺油28

（4）润滑油温过高29

（5）计算机显示数据混乱，甚至出现负数29

（6）气动控制系统的减压阀自动放气29

（7）系统启动时各气动阀不动作30

（8）给地面储气瓶组充气时，高压瓶组常常超压30

7.3售气系统31

（1）加气枪不排气或排气速度慢31

（2）售气机扇型开关失灵31

（3）给汽车加气加不满32

（4）液晶显示板显示不正常或不显示32

（5）顺序控制阀快速转换，但汽车始终加不满气33

（6）加气数量显示比正常值偏大或成比例减小33

（7）电磁阀、管接头漏气33

（8）显示器能正常复零34

（9）售气机开关电源（110120V）频繁损坏34

（10）当加气量很大时往往要分成几次才能加满34

（11）售气机自动停机35

7.4 其它35

⑴驱动器、压缩机转速低35

⑵压缩机不能起动或起动后很快停机35

前        言

本技术培训教材依据我国目前迅猛发展的天然气汽车产业和世界先进的加气站技术，结合本公司多年从事该项业务所积累的丰富的实践经验编写而成，主要针对加气站工作人员，尤其是在加气站工作的人员。

1.天然气及其应用

 1. 1天然气的物理特性 

天然气是产生于油气田的一种可燃气体。

其主要组分是甲烷，大约占80～99%，其次还含有乙烷、丙烷、总丁烷、总戊烷、以及二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、总硫和水分等。

由于天然气的组成绝大部分为甲烷，因而其特性可用甲烷特性来表示。

相对分子质量16.063，是无色无味的可燃气体。

在101.325绝压下沸点为161.52℃，标准状态下，气体甲烷（理想气体）对干空气的相对密度为0.5539，密度0.67853。

 1. 2天然气的主要用途 

天然气和煤、石油（及其副产品）等物质一样，都是重要的的工业原料和燃料，其主要用途有以下诸方面。

1电厂、热能、供暖、空调等工业企业的主要燃料；

②餐饮业和民用的主要燃料； 

2工工业的主要原料，可合成或提炼甲醇等多种工业原料和半成品； 

④作为符合环保要求的机动车辆的洁净燃料，汽、柴油的理想替代物，这是近年来国内外迅速发展起来的一项新技术。

目前暂时用于汽车，但随着液化天然气技术的进一步发展，必将用于轮船、火车甚至飞机上。

2.天然气汽车及其燃料系统 

2.1我国为什么要发展天然气汽车 

⑴天然气作为汽车燃料可显著减小大气污染，改善环境

 在所有的清洁燃料中，天然气以其应用技术成熟、安全可靠、经济可行,而被世界许多国家和专家视为目前最适宜的汽车替代燃料。

汽车使用天然气作为动力燃料，与汽油相比，其尾气排放中不含铅和基本不含硫化物，一氧化碳减少97%，碳氢化合物减少72%，氮氧化物减少30%，二氧化硫减少90%，苯、铅粉尘减少100%，噪音降低40%。

因此，推广使用天然气燃料，对减少大气污染、改善环境将会起到积极的推动作用。

⑵ 天然气汽车产业对国家能源结构的调整起到巨大的支持作用

 发展天然气汽车产业既是保护环境的需要，也是调整我国能源结构、缓解石油成品不足的重要战略措施。

今后我国石油产量虽会增长，但是远远满足不了国民经济的需求。

然而我国在天然气的勘探和开采方面却取得了引人注目的进展。

陆上现已基本形成四川、陕甘宁、青海和新疆四个大气田。

以陕甘宁气田为例，已探明储量达2300亿立方米，还有5000亿立方米以上的储量有待勘探查明。

这些都为天然气汽车的发展提供了充足的资源保证。

因此大力推广和使用天然气汽车将对我国未来的燃料结构产生重大影响。

 ⑶汽车使用天然气作为燃料可显著提高经济效益 

①节约大量燃油：

一辆中型车如果改烧天然气，一年可以节约汽油8-10吨，如果有10万辆汽车改用天然气做燃料，一年就可节约汽油80-100万吨。

②节省燃料费用：

天然气作为汽车燃料，每立方米天然气约相当于1.1升汽油，而1立方米天然气的价格只有一升汽油的1/3-2/3。

3低维修费用：

使用天然气可延长发动机各部件的寿命，减少维修保养次数，年平均降低维修成本50%以上。

2.2天然气汽车燃料

 ⑴（压缩天然气） 

甲烷的临界温度（）为－82.5℃，因而在高于－82.5℃的温度条件下，无论加多大的压力，甲烷都不会液化。

为了在大气温度条件下多储气或减少储气容器的尺寸，只能进行压缩，这就是压缩天然气，即。

当前，国际上通行的车用储气瓶的压力都是20。

（2）（液化天然气） 

是液体甲烷。

由于甲烷临界温度为－82.5℃（常压下的沸点为-161.5℃），其储存和分散系统也就处于低温条件下，容器和管路只能用不锈钢、铜、或铝合金等低温材料制作。

呈液态的天然气储存在专用的容器中作为燃料，其密度是标准状态下天然气密度的625倍，绝热容器的承压为0.05～0.5。

的分子量和均与相同，只是通过深冷前的预处理，几乎除尽了天然气中的全部杂质，使成为天然气汽车燃料中质量最好的燃料。

为了便于学员们掌握天然气的的性质，我们将以上两种燃料与汽油和柴油的性质作了比较，请详见表1。

表1：

          车用燃料的性能比较

参数/燃料

汽油

柴油

状态

液态

气态

液态

液态

储存压力（）

0-1.1

20-25

0

0

储存温度（0C）

-280

常温

常温

常温

密度（）

0.42-0.46

0.16-0.2

0.72-0.75

0.85

热值（）

22.9-23.

8.5-10.8

32.6-34.8

35.7-37.6

爆炸极限（%）

5—15

5—15

1.0—7.6

0.5—4.1

着火点（0C）

650

650

427

260

点火能（）

0.29

0.29

0.24

0.24

2.3汽车用天然气的质量要求 

为了保证天然气压缩系统的生产安全，提高汽车发动机中天然气的燃烧性能，必须对天然气进行净化，尽可能的除去其中的有害杂质，所以各国都对汽车用天然气的质量提出了严格要求。

根据我国行业标准7546-1996《汽车用天然气》可知 

①化氢含量：

   ≤203

②硫含量：

     ≤270 3

③氧化碳含量：

 ≤3% 

④水含量：

用露点表示，必须低于最高操作压力下最低环境温度5℃。

 2.4天然气汽车及其分类 

①广义的天然气汽车，包括分别以、、为燃料的汽车； 

②两用燃料汽车，是指既可烧气油也可烧天然气的汽车，也就是说，这种汽车有两个燃料供给系统，有天然气的时候用天然气作燃料，没有天然气时仍可烧汽油； 

③双燃料汽车，是指两种燃料同时燃烧的汽车。

目前特指柴油车改为天然气汽车时，发动机工作时必须用柴油引燃天然气，即先将柴油压缩到点火温度时，再喷入天然气燃烧做工，其中柴油大约占燃料的15～20%； 

④单燃料天然气汽车，即该汽车只有一套燃料系统，其发动机只能用天然气或作燃料，不能再烧汽油或柴油。

2. 5天然气汽车的燃料供给系统 

为了便于从事加气站工作的学员对天然气汽车有所了解，图1展示了一台典型的天然气/汽油两用燃料汽车的燃料供给系统。

从图中可以清楚地看出，它的两套燃料供给系统是完全独立的。

一条是燃烧天然气，另一条是燃烧汽油，互不干扰。

 图1    天然气/汽油两用燃料汽车系统结构示意图 2.6 汽车和汽油车的比较优势 

（1）降低空气污染，使有害气体大幅度减少

排放量是汽油的1/5，排放量是汽油的1/5，而且无铅排放，没有苯和芳香烃等致癌物质，改善了司乘人员的工作环境。

经权威机构测试，新车改装降低了63～72%，降低了14～18%，降低了23%；旧车改装，降低了98%，降低了25%,在汽车满负荷情况下，效果更明显。

（2）然气净化处理标准高，预防了汽车许多故障

净化处理主要进行“三脱”，即脱去天然气中的水分，使水分含量≤15～83，以防止在减压膨胀降温过程中，使供气系统造成冰堵；脱去天然气中的重烃，使乙烷及重烃含量达到≤3%，以防止发动机点火燃烧不正常；脱去天然气中的硫化氢等酸性气体，使其分压≤0.35（或≤203），以防止对设备管线的腐蚀，同时要求中的甲烷含量达到90%以上，以利于提高汽车燃烧效率。

（3）然气汽车比汽油车更安全

与汽油相比，压缩天然气本身就是比较安全的燃料，这表现在：

①燃点高，天然气燃点在650℃以上，比汽油燃点427℃高出223℃，所以与汽油相比不易点燃。

②密度低，与空气的相对密度为0.58～0.62，泄漏气体很快在空气中散发，很难形成遇火燃烧的浓度。

③爆炸极限范围宽，仅为5～15%，在自然环境中形成这一条件十分困难，比汽油的爆炸极限1～6%高出1.7～5倍，即在同样条件下天然气比汽油更不易爆炸。

 ④释放过程是一个强吸热过程，当压缩天然气从容器或管路中泄漏时，泄孔周围会迅速形成一个低温区，甚至结冰，使天然气燃烧困难。

⑤天然气在压缩、储存、输送、减压、燃烧时都在严格密闭的状况下进行，所有关键零件的生产、安装、调试等都严格地遵守国家颁布的技术标准。

（4）然气辛烷值高、抗爆性能好、使发动机热效率高、噪音小

减小了机件的冲击力和磨损速度，延长了汽车和引擎的工作寿命。

由于天然气易于和空气混合，因而发动机容易启动，夏天油路系统不易产生气阻，高温行驶不易发生油路故障。

所以是一种优质汽车燃料。

（5）天然气成本低

既可降低燃油成本，又可调整能源结构，缓解燃油供需矛盾。

3.天然气加气站 

3.1天然气加气站的分类 

①按加气规模可分为常规加气站和母、子加气站 ；

②按营业场所是否固定可分为固定式加气站和移动式加气站；

 ③按天然气的来源可分为加气母站和子站；

 ④按燃料类别可分为（压缩天然气）、（液化天然气）以及（液化-压缩天然气）加气站 ;

⑤供气对象可分为汽车加气站和居民小区加气站 ;

⑥按设备的集成度可分为分散布局式（厂房式）和橇装式加气站   。

3.2天然气加气站的主要供气对象 

①汽车加气站，主要为或汽车供气，其中包括常规加气站和加气子站；

②汽车加气母站，主要为子站拖车加气； 

③民小区加气站，主要通过拖车为小区供气输配站供气； 

④工业用加气站，主要通过拖车为没有输气管道的工业企业供气。

 当然也可能将各种供气对象合二而一，提高供气规模和经济效益。

4.橇装式加气站 

所谓橇装式结构，是指将加气站主要设备，如净化、压缩、冷却、控制、储气等都尽可能的集成在一个称为橇装的底座上，形成一个可闭环控制的整体设备，可在工厂内完成全部制造调试工作，便于运输和露天安装，大大减少了现场安装调试工作量，只要通上电，接通气路就可工作。

进口加气站基本都是这种结构形式。

4.1.加气站的主要技术指标 

现以橇装式常规加气站为例，简单介绍一下加气站的主要技术指标：

 进气压力（）：

   0.15～0.3；  0.4～0.6；   0.6～1.0

排 气 量（3）：

   455～749；  710～1020； 505～794

 供 气 量（3/日）：

  10，000左右 

加气车辆数：

      小轿车      400～500辆      公交车    150～250辆 

结构形式：

         单机组橇装 

用 电 量：

         380220V   50    250

 储 气 量:

          500～30003 

售气机流量：

       15003 / 小时 / 枪

 计量准确度：

       ±0.5%，   

4.2加气站的系统组成和工作原理   

⑴ 常规加气站 

一般由六个子系统组成：

 ①调压计量系统； ②天然气净化干燥系统； ③天然气压缩系统 ④压缩天然气的储存系统； ⑤压缩站的控制系统； ⑥压缩天然气的售气系统； 这六个子系统，对于不同地区，不同环境条件的用户来说，其设备配置可能大不一样，有少，有多，有简单，也有比较复杂的，但作为一个完整的加气站却是缺一不可的。

⑵ 母、子加气站的系统组成 

母站和常规站的系统组成基本一样。

只是其供气量大得多（压缩机排气量和站用储气瓶的储气量都比较大），售气系统除了售气机以外还需配置1～2台大流量加气柱，为子站拖车加气。

 子站和常规站相比，由于没有管网输气，所以就不需要调压计量系统和净化干燥系统，但须另外配置1～2台子站拖车，以便从母站拉气。

4.3加气站的主要子系统及其基本配置 

⑴ 天然气压缩系统 

压缩机是加气站的核心，压缩机的技术水平集中体现了加气站的技术水平。

和其他压缩机生产商相比，美国艾里尔公司（）生产的天然气压缩机，以它独特的技术和很高的信誉，代表了国际先进水平。

大排量的橇装式压缩站，一般设一橇单机，其中包括：

压缩、冷却、润滑、控制、箱体及顺序控制等系统。

其技术特点如下：

①选用水平对称往复式压缩机，能够在指定的工作条件下达到要求的排量。

压缩机使用寿命20年，无故障运行8000小时以上，每天连续工作时间不受限制。

②压缩机采用少油润滑。

汽缸设计可使活塞环、填料及汽缸保持较长的使用寿命。

③却器采用全风冷方式，级间冷却和汽缸冷却都由大功率风扇和换热器完成。

④有设备都安装在封闭箱体内，箱体安装在加强型钢之上焊接成一体，可以保持长久使用。

箱体容纳了压缩机、电机、冷却器、控制系统和回收系统。

箱体两侧各有一个大门方便操作，箱体内布局合理、有较大空间方便维修。

 ⑤关键环节都设有安全保护装置。

如果某一个传感器的信号检查不到，控制系统都将自动关闭机组。

自控系统和多处安全阀能为高压管线、汽缸、冷却器、回收罐等部件提供两级安全保护。

⑥系统采用集中排空方式。

当压缩机停机后，滞留在系统中的气体将被集中回收到回收罐并返回到压缩机入口。

⑦紧急切断装置可保证在紧急故障情况下，系统自动关闭全部电路和气路，确保设备和人员安全。

⑧橇装降噪箱体内表面采用了高效吸音材料，进排气箱采取了消音降噪设计。

由于采用了许多新技术，使压缩机站在3米远处噪声不大于75。

⑵ 压缩站的控制系统 

每台压缩站配置一套自动控制系统，其中安装控制单元的电子控制面板等电气部分设置在橇装箱体中的防爆箱内。

所有设备和电器元器件均符合美国压缩天然气汽车燃料系统标准（52）和国际电子标准（70）的防爆要求。

控制系统具有以下主要功能特点：

①计算机控制系统 ；通过一套完善的通用控制软件， 对系统运行的全过程进行控制，包 括售气机的顺序控制给汽车充气等， 完全按一定的时序自动进行，无须 人工干预。

②气动阀门的驱动气源 ；将压缩机输出的天然气分流减压后用于驱动各个气动阀门，使气路控制系统结构大大简化，工作更加可靠。

其他厂商则采用一个独立的空压机系统作为仪表风气源，且必须安装在橇装以外，结构复杂，成本增加。

③ 优先顺序控制系统 ；通过优先顺序控制系统和储气瓶组的分组联接，可提高气瓶组的利用率和加气速度。

 优先顺序控制的工作过程是这样的。

无论系统处于何种工作状态（充气或停机），都可以保证优先给汽车加气，这就是所谓的优先控制。

 顺序控制则指，监测储气瓶组的压力，并通过顺序充气阀控制给储气瓶组充气的顺序，当高压储气瓶组的压力降至预先设定压力时，压缩机将自动启动向高压气瓶组充气。

当高压气瓶组达到预先设定压力时，气体将转向中压气瓶组充气。

最后给低压气瓶组充气。

当三组均达到它们的预先设定压力时，压缩机同时给三组气瓶充气直到25后压缩机关闭。

④ 现场实时监控 控制系统安装有计算机接口，通过控制软件可对压缩机组及其整个系统运行状态实施现场实时监控，可及时在计算机显示器上显示各个环节的压力、温度、速度等运行参数，还可以显示各个阀门、开关的运行状态，并记录了最近十次故障信息，便于查询诊断。

同时，通过计算机可以设置、修改和显示所有输入信号的设置值。

 系统通过控制器控制压缩机运行的过程中，当某个故障产生时，系统可以自动检测、显示故障代码，同时关闭压缩机。

⑤远程通讯与监制 ；远程通讯功能可使管理人员通过（调制解调器）和电话线进行远距离监控，便于用户在公司总部可同时对各地多台加气站进行实时集中控制管理，包括实时监测、故障诊断和排除；传呼功能可使身带传呼机的维修人员无论在何地方，都能及时知道哪一个加气站出现故障，必须立即前去处理。

 ⑥专家系统 ；采用专家系统可对压缩机站的运行情况进行智能化的实时监测、故障诊断和信息显示，多次故障的历史纪录，能帮助工作人员分析判断，进行故障排除和设备维修。

 ⑦ 安全保护系统 ；压缩系统所有关键环节都设有安全保护措施。

除了多处安全阀为高压管线、汽缸、冷却器、回收罐等提供安全保护，安装在汽缸润滑油路中的安全爆破膜，保证了油路的正常工作外，其余的安全保护功能都由控制系统来完成。

如果某一个传感器的信号检测不到，或某个环节出现故障，控制系统都将自动关闭机组，并切断气源和电源， 确保设备和人员安全。

橇装式压缩机站控制系统的主要功能和监控参数详见表2。

（3） 净化脱水干燥系统        

   采用低压前置脱水方式， 配置一台国产双塔可再生式 干燥器（全自动或半自动）， 和压缩站相配套，也可依据 用户要求提供在线露点测量 装置。

① 低压前置干燥器的工作原理    

低压前置干燥器采用双塔可再生全自动运行方式，双干燥塔交替工作或再生，以保证脱水干燥系统的不停顿连续运行。

其中的加热器不放在干燥塔内，而单独设立，便于维修和更换电加热元器件。

具体的控制操作如下。

控制方式 ：

◇ 全自动控制 

操作人员仅需按下电源开关，其余一切动作由系统自动完成。

即工作塔吸附，输出干燥气体；再生塔脱附，循环风机自动开始工作，加热器自动控制加热温度，当再生结束时，加热器自动停止加热，循环风机继续余热再生，余热再生结束后，循环风机自动停止并进入待机状态。

当控制器发出指令时，两塔自动切换，交替工作。

此外，还可配置在线露点监测、显示、报警和控制。

当采用全自动控制方式时，阀门采用气动控制阀，控制气源采用压缩空气，需另配微型空气压缩机。

 ◇ 半自动控制 

除两塔切换时需人工操作阀门，控制两塔工作和再生外，其余完全同上。

即加热器、循环风机、冷却器自动工作。

当再生结束时，控制器声光报警，提示操作人员切换阀门。

② 干燥器的结构特点 

进气口配置一级高效气液分离器 ；分离元件材料采用国际先进的进口不锈钢纤维烧结材质，精度和效率高、容尘量大，能有效过滤、分离入口气体中夹带的游离态液体（固态）粒子，特别适合分离极性粒子，如水和天然气凝析油，有效保护吸附剂，延长吸附剂寿命。

排气口配置一级高效粉尘分离器 ；过滤精度为1μm，有效消除干燥过程中吸附剂粉末脱落造成的二次污染，并均匀分布气流，保护压缩机的正常工作。

控制系统先进实用 ；由单片机或中央处理器监控和显示加热器出口、再生气出口和冷却器出口温度，配置加热器过热保护，避免加热器干烧，保护电加热元件寿命 控制器面板设置手动或自动方式（用户可选），手动方式优先。

当再生循环时，可根据实际需要随时启动或停止风机、加热器和冷却器，干预既定工作程序。

控制程序中编入工作顺序和互锁关系，避免人为误操作带来损失。

 所有控制参数可在控制器面板上重新修改，灵活方便 。

加热器设计采用专利技术 ；夹套双流程结构，换热效率高。

电加热元件采用不锈钢材质，表面发热功率达22，大大延长加热管寿命。

冷却器采用高效的板翅式换热器 ；表面积高达2500～4000m23，与相同换热面积的管翅式换热器相比，体积少1.3倍,重量减轻1倍以上。

分离器排污口采用防冻设计；自动加热保温 

③ 干燥器的主要元器件选型 

循环风机  选配国产优质天然气专用风机或原装进口罗茨风机（按用户要求）技术成熟，性能稳定，经济实用。

吸附剂  选配中美合资上海生产的分子筛。

技术、工艺先进，品质稳定有保证。

 冷却器  选配板翅式高效换热器，体积小、重量轻、换热面积大、冷却效果好。

 阀门  选配中美合资上海耐莱斯·詹姆斯伯雷阀门有限公司生产的高品质耐温球阀。

 电加热元件  选配低表面负荷设计的全不锈钢电热元件，保证使用寿命五年以上。

 控制元件  选配西门子产品，其他关键元器件选配日本或台湾产品。

⑷ 储气系统

 ① 储气方式 

储气系统可以采用以下各种方式。

* 小气瓶组储气方式      50～80只  气瓶组 

* 大气瓶组储气方式      进口或国产大气瓶 1000只左右

 * 压力容器储气方式      立式、卧式、球形，2～4 m3/只 

* 地下井储气方式         3或6口，井深100-150m 

高、中、低压瓶组的瓶比取1：

2：

3为宜，否则只能取 1：

2：

2或 1：

1：

1。

 ② 无缝容器储气方式 

大气瓶组储气方式，实际上是按照美国标准生产的一种大容积的无缝钢制气瓶。

目前以进口为主，国内已有厂家和外商合作开始生产。

应该说它是今后站用气瓶的发展方向。

所以我们重点将这种储气方式予以介绍。

站用储气系统选用进口无缝容器，国内组装的站用 6容器储气单元。

按标准设计制造并符合介质的无缝容器、阀件、接头等承压部件均从国外进口，容器在美国公司制造并检验完毕，打上了相应的或（U）的钢印，容器及部件进口后在国内由具有相应资质的制造商按照公司的设计进行框架的制造和组装，公司对整体设备质量负责，并负责设备的国内运行的技术培训和售后服务。

这样，从根本上解决了纯粹进口设备价格过高，目前难以办理免税的问题。

常见的站用固定储气系统，也就是大气瓶组储气方式。

固定式大储气瓶组的优点：

①采用无缝钢管旋转收口工艺，技术成熟，产品质量稳定可靠； 

②钢瓶通过疲劳试验，高达250，000次，整个钢瓶无疲劳