学文网摘 要：为了保证天然气长输管道压气站设置的合理性，避免提前投资，对管道压缩机的设置原则进行浅析。通过对气量变化、组分变化、市场需求以及压缩机选型对压气站设置的影响分析，提高压缩机输气效率。
关键词：天然气；压缩机；管道工程；效率；能耗；
中***分类号：TE89 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-05-00-01
引言[1～4]
作为长输管道输送的核心设备离心压缩机的需求越来越多，压缩机的质量要求也越来越高，压气站的设置凸显重要。合理的压气站设置，不仅能够保证整个长输管道的平稳运行，而且还能尽可能的避免发生喘振或者打回流等不正常工况的产生，降低整个管道运行能耗成本，提高效益。
一、天然气长输管道运行特点分析
管道在首站增压，首站的运行条件由上游气源决定，相对稳定。最后一个压气站受下游市场变化的影响，波动较大。而中间压气站分输用户相对较少，主要起到压力接力的作用。因此，首末两座压气站的波动将直接影响到中间压气站的运行，所有运行压气站机组相互依存和牵制，形成了大型长输管道整体压缩的特性，对机组设计、选型和运行有一个很宽广的要求。管道运行还受实际市场需求的影响，沿线各分输站的分输气量的变化将导致全线运行模式和参数发生变化，特别是存在电厂用户，整个管道还要满足调峰气量的需求。
总而言之，天然气长输管道与上游资源和下游市场同时动态运行。压气站的设置应根据管道不同运行工况，择机建设，逐步建成。
二、压气站设置的原则和目标[1，3]
管道所设压气站和机组必须视为一个整体的压缩系统，并与整个管道的水力特性相融合，在工艺计算分析中应将所有压气站和机组作为一个整体的运行系统考虑。压气站的选型和配置需要在整个输量变化的情况下实现连续性，保证无回流运行，即连续输量。这个输量连续性使管道的整体压缩系统达到最高效率。
三、压气站投运分析
工艺分析中假定某大型天然气长输管道全线干线长度2500 km，设有5座压气站，每座压气站之间的间距均为500km，管径1016mm，设计压力10MPa，气源压力按6MPa考虑。假设每座压气站都兼有分输功能，分输气量从上游到下游依次按照1：1：2：3：3进行分配，每个分输口的最小压力应不低于4MPa。因管道输量的增长主要受沿线分输站场实际市场需求的影响，管道分输气量的变化将导致全线运行模式发生改变，因此实际工程中应以沿线市场需求为准。
（一）站运行模式
在管道输量超过30亿方/年时，此时需投运压气站。而首先投运哪座压气站输气效率、输气量最合理需要进行具体工艺分析。
1、1#压气站投运时，管道最大输量为59亿方/年，压缩机功率为10.4MW。
2、2#压气站投运时，管道最大输量为51亿方/年，压缩机功率为10.5MW。对比1#和2#压气站，1#压气站输量大、功率低，综合效率优于2#压气站。
3、如果将1站运行模式放到3#压气站，此时管道最大输量为38亿方/年（按照分输压力不低于4MPa考虑），压缩机功率为3.13MW。虽然3#机组的压缩机功率低，但输量范围窄，只在30亿方/年～38亿方/年之间使用，输量调节不灵活，不建议采用。由此类推，在4#、5#压气站中投运输量更低，更不合理。
综上，建议1站模式下首先投运1#压气站。
（二）站运行模式
首先2站运行模式应基于1#压气站已经投用的工况考虑，此时共有四种方案，分别是1#和2#、1#和3#、1#和4#、1#和5#。
1、1#和2#投运时，管道最大输量为73.5亿方/年，压缩机总功率为19.9MW。
2、1#和3#投运时，管道最大输量为75亿方/年，压缩机总功率为29.4MW。
3、1#和4#投运时，管道最大输量为64.5亿方/年，压缩机总功率为16MW。同理，虽然此方案压缩机功率低，但输量范围在59亿方/年～64.5亿方/年之间，输量调节更不灵活，不建议采用。由此类推，1#和5#方案输量更低，更不采用。
比较1#和2#、1#和3#两种方案，虽然前者输量比后者少1.5亿方/年，但总功率要比后者少近10MW，单位功率下的输量3.69亿方/（年qMW）比后者2.55亿方/（年qMW）高很多，总体效率优于后者，建议采用1#和2#运行模式。
（三）站运行模式
3站运行模式应基于1#和2#压气站投运的工况考虑，此时共有三种方案，分别是1#、2#和3#，1#、2#和4#，1#、2#和5#。
1、1#、2#和3#投运时，管道最大输量为96亿方/年，压缩机总功率为54.7MW。
2、1#、2#和4#投运时，管道最大输量为84亿方/年，压缩机总功率为36.3MW。
结合以上分析，1#、2#和4#运行模式虽然压缩机功率低，但输气量要比1#、2#和3#少12亿方/年，不适合实际工况调节灵活性的要求。同样，1#、2#和5#运行模式的输量会更低，更加不适合实际工况。因此，建议采用1#、2#和3#运行模式。
（四）站运行模式
4站运行模式共有两种方案，分别是1#～4#和1#～3#、5#两种方案。两种方案最大输量均为100亿方/年，压缩机总功率都在67MW左右，因此运行4#或5#区别不大。
该运行模式下，因1#和2#压气站之间没有分输，此管段达到最大输量100亿方/年成为整个管道输气量的瓶颈。
通过以上分析可以看出，在已假定的管道运行条件下，运行4座压气站就能实现管道最大输量100亿方/年，无需运行第5座压气站。
四、结论及建议
（一）长输管道压气站设置及投运时机选择中，应保证管道实现连续输量的情况下，降低压缩功率和燃料气的总消耗量，即功耗和燃耗，实现单位输量下能耗最低，提高压缩系统效率。
（二）压气站设置及投运同时应充分结合沿线市场的变化，不仅满足近期市场变化，还要考虑远期市场的需求。
参考文献：
[1]徐铁***.天然气管道压缩机组及其在国内的应用与发展[J]，油气储运，2011，30（5）：321-325.
[2]高顺华，陈仁贵.天然气长输管道燃压机组的机型选择及配置[J]，热能动力工程，2010，25（4）：374-376.
[3]戴云飞，寇可新等. 天然气增压站配套与选型研究[J]，燃气轮机技术，2002，15（1）：37-40.
[4]陈瑾， 林敏等.压气站大型离心压缩机组的建设建议[J]石油和化工设备，2013，16（6）：62-64.
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