輸氣管道設(shè)計模板

1引言

人類使用的燃料經(jīng)歷了漫長的禾薪時代和燃煤時代，現(xiàn)在已進入石

油和天然氣時代。氣體燃料在能源結(jié)構(gòu)中的比例，是人們生活水平、生

活質(zhì)量和社會發(fā)展進步程度的重要標(biāo)志。

天然氣作為能源和化工原料?，在國民經(jīng)濟發(fā)展中日益占有更重要的

地位。天然氣的熱值高，每立方米高達33町，不含灰份，容易燃燒完全，

不污染環(huán)境，運輸方便，價格低廉是理想的工業(yè)及民用燃料。用在發(fā)電

方面可使火力發(fā)電站的投資比燃煤減少20%左右，而且管理方便，易于

實現(xiàn)自動化，發(fā)電成本大大下降。用在煉鐵上，可是焦比下降15%以上，

獲得更好的經(jīng)濟效益。在民用方面，煤爐熱效率一般只有20—25%,而

一個構(gòu)造良好的天然氣爐灶熱效率可達60%以上，而且方便，衛(wèi)生，很

受居民歡迎。

天然氣的主要成分是甲烷及少量的乙烷、丙烷、丁烷等。甲烷除用

作燃料外，還可直接用于生產(chǎn)氫氟酸、：硫化碳、鹵化甲烷、炭黑等；

經(jīng)裂解得到乙快，從乙煥出發(fā)可以生產(chǎn)塑料，裂解后得到乙烯、丙烯、

丁烯，也可生產(chǎn)合成橡膠、合成纖維、塑料及其他一系列產(chǎn)品。

天然氣中有的還含有少量的硫化氫、二氧化碳、氮、氫等，也是極

有用途的原料。硫化氫可用于生產(chǎn)硫磺，硫酸，二氧化碳可以制造成冰，

氫更是國防和原子能工業(yè)需要的產(chǎn)品。

專家預(yù)測，在21世紀的能源結(jié)構(gòu)中，天然氣將占主導(dǎo)地位。我國天

然氣資源非常豐富，是今后一個時期國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一；也

是石油天然氣工業(yè)新的經(jīng)濟增長點。大力開發(fā)和利用天然氣資源已在我

國興起。管道輸送天然氣是天然氣輸送的主要方式，管道輸送具有能耗

少、運費低、運量大、連續(xù)密閉輸送、安全性好的優(yōu)點。近年來天然氣

的經(jīng)濟和環(huán)保價值日益受到各國重視，探明儲量已超過了石油，天然氣

工業(yè)發(fā)展面臨新的機遇。天然氣管道發(fā)展的方向是：長距離、大口徑、

高壓力、自動化。天然氣產(chǎn)地往往遠離消費中心，需要建設(shè)長距離輸氣

管線。同樣輸量下，建設(shè)一條大口徑高壓管道比建幾條小口徑低壓管道

更經(jīng)濟，在一定范圍內(nèi)提高壓力可以增加經(jīng)濟效益。阿拉斯加輸氣系統(tǒng)

全長7764km,俄羅斯烏連戈依一波馬雷一烏日格羅德管道長4451km。有

報道說世界上管徑目前已發(fā)展到2020?.

從以上這些我們可以發(fā)現(xiàn)，天然氣不管對居民還是工業(yè)都具有很重

2

要的意義。那么如何用最少的費用把天然氣送到用戶手中則是擺在我們

面前最現(xiàn)實的問題。我的畢業(yè)設(shè)計就是關(guān)于這方面的。

隨著世界對能源需求量的不斷增長和大批邊遠油氣田的開發(fā)，20世

紀70年代以來，世界長輸管道得到了迅速發(fā)展。近30多年來，歐美各國

投入了大量資金建設(shè)了一大批長距離、大口徑輸氣管線.美國為了開發(fā)利

用阿拉斯加的天然氣資源，于1980-1986年建成了美國橫貫阿拉斯加輸

氣管線系統(tǒng)，該系統(tǒng)貫穿阿拉斯加和加拿大境內(nèi)，向美國本土48個州輸

氣，總長達7763km。前蘇聯(lián)至1987年以來，輸氣管道的平均長度已近

2000km,天然氣的平均運距猛增：2000年是10年前的1.4倍，20年前的3

倍,30年前的4.6倍。

近20多年來，我國長輸技術(shù)也有很大的發(fā)展，有的已達到了世界先

進水平。有“地下能源大動脈”之稱的我國管道運輸已形成覆蓋16個省

區(qū)市，四通八達、輸配有序的石油、天然氣管網(wǎng)體系，建設(shè)總里程突破2410Xkm,全國100%天然氣、9

0%以上的原油運輸通過管道完成，管道

運輸已居我國運輸行業(yè)的第四位?！笆濉逼陂g，規(guī)劃擬建中的西氣東

輸干管，將橫跨我國東西部，也為接入周邊國家豐富的天然氣資源創(chuàng)造

了有利條件，必將成為發(fā)展西部，促進東部經(jīng)濟騰飛必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ).“西氣東輸”工程建設(shè)是我國

實施西部大開發(fā)的重大舉措，它為進一

步發(fā)展我國的長輸管道和進一步提高我國的長輸技術(shù)水平提供了新的機

遇以及挑戰(zhàn)。

管道輸送是天然氣運輸?shù)囊环N主要方式，一般埋地敷設(shè)，具有建設(shè)

快，運輸成本低，工作安全可靠等優(yōu)點。近幾年，天然氣管道輸送在世

界范圍內(nèi)得到了飛速發(fā)展。目前世界已建成管道200多萬千米，隨著管網(wǎng)

規(guī)模的獷大和管道科技水平的提高，天然氣管道運輸在世界經(jīng)濟和大部

分工業(yè)發(fā)達國家經(jīng)濟中起著越來越重要的作用。天然氣管道建設(shè)的特點

是朝著大口徑，高強度，高壓，薄壁厚，長距離的方向發(fā)展，并且隨著

電子計算機、儀表自動化技術(shù)的發(fā)展，目前國外已廣泛采用“監(jiān)控與數(shù)

據(jù)采集系統(tǒng)”來完成對天然氣管道輸送的自動監(jiān)控和自動保護，并已成

為管道自動控制系統(tǒng)的基本模式。目前，最長的輸氣干線大約5000千米

以上。國外新建管線的輸送壓力較過去為高，俄羅斯輸氣管線的壓力-?

股為lOMPa左右，美國阿拉斯加輸氣管線壓力高達11.8MPa?

3

2總論

2.1設(shè)計的目的及意義

隨著管道建設(shè)的大型化，建設(shè)管道需要耗費巨額基建投資，使得人

們要尋求一種最佳組合方案，以求費用最小。即是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟學(xué)的原

理，通過對各個可行方案的技術(shù)分析、經(jīng)濟比較和效益評價，尋求到技

術(shù)與經(jīng)濟的最佳組合，以確定技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的最優(yōu)經(jīng)濟方案。就

天然氣管線而言，如何通過對各個可行方案的技術(shù)分析和經(jīng)濟比較，尋

求管徑D、壁厚3、壓縮機站數(shù)目n、壓縮機站間距L、以及壓縮機站進、

出口壓力PB、PH等主要技術(shù)經(jīng)濟參數(shù)最佳組合（在滿足?定約束條件的

情況下），使得系統(tǒng)的年折合費用最低。這樣，通過管道系統(tǒng)的優(yōu)化研究，

可以得到經(jīng)濟合理的設(shè)計方案和運行參數(shù)，使得系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)下，

達到節(jié)約能源、少投入、多產(chǎn)出以達到節(jié)省基建投資和提高經(jīng)濟效益的

目的?？梢姡瑢艿肋M行合理的設(shè)計是具有重大的意義。

2.2設(shè)計范圍

按照設(shè)計任務(wù)書的要求，本設(shè)計的范圍：包括滿州里一大連輸氣管

道工藝設(shè)計、與此對應(yīng)的配套設(shè)施的技術(shù)方案、整個工程的投資估算和

經(jīng)濟評價。

2.3設(shè)計內(nèi)容

1.編制工藝設(shè)計說明書

1）最優(yōu)方案的選擇論證；

2)工藝設(shè)計成果說明

3)工藝流程說明

2.編制工藝計算書

1)水力計算

2)熱力計算

3)強度計算

4)技術(shù)一經(jīng)濟計算

5)設(shè)備選擇計算

6)電算框圖

3.繪制設(shè)計圖紙

4

繪制壓縮機站工藝流程圖

3設(shè)計說明書

3.1原始數(shù)據(jù)

1.線路縱斷面情況見表3-1

表3-1線路縱斷面數(shù)據(jù)

樁號

里程

(km)

高程(m)

樁號

里程

(km)

高程(m)

樁號

里程

(km)

高程(用)

12345678910111213141516171819202122

0

172.000

198.000

223.000

234.000

253.000

262.000

267.000

287.000

301.000

308.000

318.000

321.000

325.000

340.000

343.000

349.000

364.000

373.000

381.000

385.000

393.000

678

600

655

617

640

632

693

740

684

829

701

724

828

755

788

778

778

830

952

940

950

800

23242526272829303132333435363738394041424344

404.000

444.000

494.000

568.000

662.000

735.000

803.000

874.000

934.000

1004.000

2104.000

1038.000

1046.000

1062.000

1078.000

1090.000

1107.000

1116.000

1135.000

1145.000

1163.000

1165.000

780

560

380

290

160

153

140

134

138

139

177

240

278

238

211

193

169

174

194

219

207

201

45464748495051525354555657585960

61

626364

1172.000

1200.000

1221.000

1260.000

1265.000

1287.000

1312.000

1340.000

1369.000

1410.000

1434.000

1470.000

1512.000

1540.000

1571.000

1607.00

1639.000

1676.000

1748.000

1831.000

213

222

198

176

200

161

150

13090

10060503550

100

295

18080

18010

5

2.天然氣組分見表3-2

表3-2天然氣組分

CH4C2H6C3H8C4H10C02COH2N2H2S

分子量16.04330.0744.09758.1244.028.02.01628.0234.09

體積%97.31.150.2090.02080.0790.070.030.30.0012

3.沿線進、分氣情況見表3-3

表3-3沿線進、分氣情況

進、分氣點至起

點距離（km）

223308385874114512601369143415401607

進氣量

（106標(biāo)m3/天）

3.26

分氣量

（106標(biāo)m3/天）

4.050.1951.195.281.331.196.812.031.16

3.1.1設(shè)計的基本依據(jù)

1.任務(wù)輸量：第一期工程：193億標(biāo)立方米/年：

第二期工程：257億標(biāo)立方米/年：

2.管道額定工作天數(shù)：360天/年；

3.最高工作壓力：9.6MPa；終點配氣站允許最小工作壓力：1.2MPa；

4.管道全長：1831km；

6

3.1.2本設(shè)計的常用數(shù)據(jù)

表3-4本設(shè)計常用數(shù)據(jù)

氣體絕熱指數(shù)：k=1.5

沿線年平均地溫：tO=287K

總傳熱系數(shù)（W/m2?k）:K=l.75

壓縮機效率：n=0.8

統(tǒng)計常數(shù)（410元/km）：ao=-200

統(tǒng)計常數(shù)（410元/km,mm）：al=42.15

統(tǒng)計常數(shù)（410元/km?mm）：a2=l.14

與功率無關(guān)的一座壓縮機站的投資

（410元/座）：bo=1000

與功率成正比的壓縮機站的投資

（410元/座?kW）：bl=2

輸氣管線路部分（每一千米）的年經(jīng)營費用

（410元/km?a）：co=0.2

與功率無關(guān)的每座壓縮機站的年經(jīng)營管理費用

（410元/a）：cl=250

壓縮機站單位功率的年經(jīng)營管理費用

（元/kW?h）：c2=0.4

7

3.2本設(shè)計的設(shè)計依據(jù)及可行性分析

本設(shè)計是根據(jù)實地分析并結(jié)合數(shù)據(jù)等條件而實施的，是合理地按照

天然氣管道輸送的有關(guān)規(guī)定而設(shè)計的?，F(xiàn)已完成的西氣東輸工程證明，

從當(dāng)今我國輸氣管道的技術(shù)條件來看，對管道進行優(yōu)化設(shè)計是可行的。

并且具備對管道進行優(yōu)化設(shè)計并確定出最優(yōu)方案和最優(yōu)參數(shù)的能力。3.3本設(shè)計的主要設(shè)計內(nèi)容

輸量是管道設(shè)計的重要依據(jù)。以往的優(yōu)化研究都是以管線滿足某?

特定輸量為目的，尋找綜合費用最少的方案。但在實際工程中，管線系

統(tǒng)的規(guī)模取決于上游資源和下游市場兩個方面。資源的開發(fā)與市場的發(fā)

展都是一個長期的過程，不可能一蹴而就。我們在規(guī)劃設(shè)計中應(yīng)考慮到

輸量是一個動態(tài)的變量，通過市場調(diào)研盡可能準確地預(yù)測輸量，提出增

長計劃，作為管線設(shè)計的依據(jù)。特別是輸送距離長、輸量大、運行期氏

的大型管道?般不會立即達到滿負荷狀態(tài)，輸量會隨著時間的增長逐步

達到最大輸氣規(guī)模，各期輸量和實施時間對管道經(jīng)濟性影響更大。如果

僅按一種輸量（如最大規(guī)模）設(shè)計管道，得到的方案不一定適合各期輸

量，不一定是費用最少的。管道一旦建成，如果不建復(fù)線或副管，能調(diào)

節(jié)輸量的手段就只有在可能范圍內(nèi)改變壓氣站站數(shù)及工作參數(shù)。設(shè)計時

必須考慮分期建設(shè)方案，管道也相應(yīng)要分期況設(shè)，管線系統(tǒng)的輸氣能力

要與各期輸量相匹配。建設(shè)初期數(shù)量較小，壓氣站和壓縮機組數(shù)目也較

小，以后再隨輸量的增長而增加。本設(shè)計研究如何求得長距離輸氣管道

系統(tǒng)的一些重要參數(shù)（管徑、工作壓力、壁厚、壓氣站數(shù)、站間距、壓

比等），確定一個經(jīng)濟有效的設(shè)計方案。

設(shè)計方案應(yīng)滿足以下條件：

1）最大可能地對所有的或若干消費者供氣；

2）在確保規(guī)定輸量的情況卜I用于管道基況投資和輸氣時的運營費

用最低。

為此，必須要遵守如下工藝上的限制：

①壓縮機站的出口壓力不應(yīng)超過根據(jù)管路強度條件的最大允許壓

力；

②城市配氣的站的進口壓力不應(yīng)小于最低允許壓力；

③所有離心式壓縮機組應(yīng)在遠離喘振的區(qū)域工作；

④所有壓縮機組均應(yīng)在不超過其最大允許功率的條件工作。

8

3.4.1基本假設(shè)

本研究是為項目前期方案選擇提供參考，特作如下的假設(shè)：

1）管道按水平輸氣管計算；

2）全線輸量相同；

3）全線管徑、壁厚相同。

?般解決這些問題最常用的方法是數(shù)學(xué)分析法和方案比較法。但無

論是什么方法都必須先建立模型，而建立模型之前又必須確定設(shè)計變量，

以便于能準確的計算出最佳參數(shù)，下面我們先討論設(shè)計變量的確定。

3.4.2設(shè)計變量的選擇

對于上述天然氣管道系統(tǒng)來說，影響系統(tǒng)總費用的參數(shù)可以劃分為

下述三種類型：

1）可供設(shè)計者選擇的參數(shù)：如管徑D、管線壁厚6、壓縮機的運

行組合（包括全線的壓縮機站數(shù)n、各壓縮機站間距和壓比等）等等。

顯然，這些參數(shù)在設(shè)計階段是可以人為改變的。

2）隨第一類參數(shù)變化而變化的參數(shù)：天然氣的某些物性參數(shù)（如密

度P、比熱PC、濕度中、黏度？、導(dǎo)熱系數(shù)\等），每種類型壓縮機組合

下的功率N、壓縮比e、多變有效系數(shù)H與轉(zhuǎn)數(shù)n和進氣量Q的關(guān)系，而

管線的水利摩阻系數(shù)、壓力平方降也隨管徑與工作壓力的變化而變化。

3）不取決于設(shè)計者意志的參數(shù)：如任務(wù)輸量Q、管線總長L、有無

進分氣點、起終點高程差=Z、管路沿線的水文地理條件、土壤特性：管

材、壓縮機站設(shè)備、燃料以及電力的價格等等。

設(shè)計變量的選擇以“第?類變量一旦確定，其它所有參數(shù)也隨之確

定”為原則。

因為管道優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)是在完成規(guī)定的任務(wù)輸量、滿足?定約束

條件的情況下，尋求最佳的設(shè)計方案，使得系統(tǒng)總費用最經(jīng)濟。根據(jù)以

上考慮，選管道外徑D、管壁厚6、管線工作壓力HP、反映壓縮機工作

特性的系數(shù)a、b等參數(shù)作為設(shè)計變量。

3.4.3數(shù)學(xué)模型的建立

建設(shè)一條輸氣管線，其投資包括：管道方面的投資及經(jīng)營費用。壓

縮機站的投資及經(jīng)營費用。輸氣管道的年成本費用為管道和壓縮機站建

設(shè)費用提取的折舊費加上輸氣管道的年運行費用。建設(shè)管線的投資是一

次性支出的，而年經(jīng)營費用、運行費用卻是逐年支出的，在選擇方案時,

必須綜合考慮投資與經(jīng)營費用兩個因素。因此，必須找出一個標(biāo)準來衡

量所選的參數(shù)是否合理。

年成本費既綜合考慮了投資和經(jīng)營費用兩個因素，又與輸氣管的輸

量、直徑、壓力、和壓縮機的壓比之間有著一定的函數(shù)關(guān)系式，利用這

個函數(shù)關(guān)系式，可以確定出輸氣管的最優(yōu)參數(shù)。因此選用年成本費為目

標(biāo)函數(shù)，管線的直徑和壓縮機的壓比為變量，建立起一個數(shù)學(xué)模型，然

后將數(shù)學(xué)模型運用于現(xiàn)代化的計算機中，通過一定的優(yōu)化方法解出優(yōu)化

參數(shù)。

建立模型：

FyFbFgEFz++=)((3-1)

式中Fz----輸氣管道年折合費用，410元；

Fg——管道建設(shè)費用，410元；

Fb——壓縮機站建設(shè)費用，410元；

Fy——輸氣管道年運行費用，410元；

E—等額支付系列資金恢復(fù)系數(shù)，1/a.

1)管道建設(shè)費的計算：

LGaDaaFg)(210++=(3-2)

式中0a----統(tǒng)計常數(shù)，410元/km：

la----統(tǒng)計常數(shù)，410元/(km?mm)；

2a——每千米管路單位重量的投資，410元八；

D----管道內(nèi)徑，m；

G---管路的的重量，t/km；

5.00246615.0+X=X=S6)(DG(計入了焊縫加重)(3-3)

6----管壁厚，mm；

L----管道總長，km。

2)壓縮機站建設(shè)費用的計算：

cbnNbbF)(10V+=(3-4)

式中0b----與功率無關(guān)的,,座壓縮機站的投資，410元;

1b----與功率成正比的壓縮機站的投資，410元/kW；

cn—壓縮機站的個數(shù)；

N——壓縮機站輸送氣體消耗的功率，kW；

3

1

10)1(

1

1

555.11：

X=

=k

k

kbbQTZ

TP

k

k

Ne

n

(3-5)

式中k-氣體的絕熱指數(shù);

10

bP——氣體標(biāo)準狀況的壓力，等于0.1013Mpa；

bT-氣體標(biāo)準狀況的溫度，等于293K：

Q---氣體標(biāo)準狀況的體積流量，標(biāo)m3/a

T——壓縮機進口狀況下的氣體溫度，K：

Z—氣體在壓縮機進口處的壓縮系數(shù)；

kn——壓縮機的功率；

￡——壓縮比。

12

PP

1P----每一站的進口壓力，MPa；

2P——每?站的出口壓力，MPa；

3)管道運行費的計算

輸氣管道的輸氣動力費占輸氣管道運行費較大的比例，而且比較穩(wěn)

定，可用輸氣動力費來近似計算運行費yF：

cccynNcncLcF210++=(3-6)

式中0c——輸氣管線路部分(每一千米)的年經(jīng)營費用，410元/km-a

1c—與功率無關(guān)的每座壓縮機站的年經(jīng)營管理費用，410元/a；

2c—壓縮機站單位功率的年經(jīng)營管理費用，410元/kW?ao

4)等額支付系列資金恢復(fù)系數(shù)E

1)1(

)1(

0

00

=+

+

=n

E(3-7)

式中Oi——國家規(guī)定的某基準內(nèi)部收益率，一般取0.12~0.15,1/a；

n——經(jīng)濟使用期，a.

綜上所述，目標(biāo)函數(shù)可寫成：

=F(+++LGaDaa)(210cnNbb)(10W+)EXcccnNcncLc210+++(3-8)

我們得到了目標(biāo)函數(shù)后，并不意味著只需要計算出該式的極小值就

行了。因為在設(shè)計中，還同時受哦到了管道系統(tǒng)中水力、強度的約束以

及壓縮機與管線之間互相關(guān)聯(lián)的制約，只有在滿足這些約束條件的情況

下得出的函數(shù)最小值，才是我們最終的目的。因此，下面就討論一下約

束條件。

3.4.4約束條件

1)水力約束條件

11

為了保證輸氣干線完成給定的任務(wù)輸量，全線壓縮機站提供的總壓

能不應(yīng)小于輸量下管路的壓頭損失，有：壓能?壓頭損失，即khPP》。

2)管道強度約束條件

強度約束條件，即是要求管道在工作壓力時，管壁承受因內(nèi)壓所引

起的應(yīng)力應(yīng)小于管材的最低屈服極限。s。根據(jù)壁厚計算公式，可得到強

度條件：

SEFTPD

oW

2

(3-9)

式中8——管子的設(shè)計壁厚，nun；

P—管道的設(shè)計壓力，Mpa：

D——管子外直徑，mm；

S—管子的最低屈服強度，MPa；

F——結(jié)構(gòu)類型設(shè)計因子；見表4-1

E—縱向焊縫接口因子；

對于無縫，電阻焊和閃光焊，E=1.0

對于爐熱搭接焊和電弧熔焊管子，E=0.80

對于爐對焊管子，E=0.60：

T—溫度降級因子；見表4-2

3)流態(tài)約束條件

根據(jù)雷諾數(shù)計算公式，可得該約束條件?：

J

DQ

Re536.12

=?

(3-10)

式中Q——管線的體積流量，標(biāo)sm/3；

=——天然氣相對密度；

?—天然氣的運動黏度，sm/2o

4)穩(wěn)定性條件約束

如果取一般的埋置條件，得到管道穩(wěn)定性約束條件為

0149W=

6D

(3-11)

5)壓縮機性能約束條件

壓縮機特性的約束條件就是一個選擇壓縮機以及組合壓縮機的問

題。壓縮機的種類很多，究竟選用哪種壓縮機并且把它們用串聯(lián)、并聯(lián)

或串并聯(lián)兼用的方式工作以使得組成的壓縮機站在完成實際任務(wù)輸量的

基礎(chǔ)上總費用最低。

用數(shù)學(xué)表達式為：

12

...G

...G

...G

=r

),,,(

),,,(

),,,(

21

2100

21

ni

ni

ni

QQQQQ

bbbbb

aaaaa

(3-12)

6)設(shè)計變量邊界約束

管徑：maxminDDDiWW(3-13)

壁厚：min8<ibWmax8(3-14)

7)壓氣站約束條件

由工程實際可知，壓氣站數(shù)為非負整數(shù)02cn

3.5管線的優(yōu)化模型

由以匕可得管道的優(yōu)化模型為：

min=F(+++LGaDaa)(210cnNbb)(10W+)EXcccnNcncLc210+++(3T5)

s.t.1)khPP2

2)s

SEFTPD

oW

2

3)j

DQ

Re536.12

4)0149W=

6D

5)

.......￡

.......G

.......￡

=r

),,,(

),,,(

),,,(

21

2100

21

ni

ni

ni

QQQQQ

bbbbb

aaaaa

6)maxminDDDiWW

min6Wi3Wmax3

7)02cn

3.6模型的求解

天然氣管路輸送系統(tǒng)顯著的特點是統(tǒng)一、連續(xù)、完全密閉的。在這

系統(tǒng)中，每一部分都是緊密聯(lián)系、相互制約、互相影響，某一過程的變

化，必將影響整個系統(tǒng)。因此，輸氣管的設(shè)計、計算、操作管理都要比

輸油管復(fù)雜的多，這也給設(shè)計增加了難度。

就一般的輸氣管線的設(shè)計而言，在設(shè)計變量中，除工作壓力為連續(xù)

變量外，其它均為非均勻離散變量。輸氣管道優(yōu)化設(shè)計是約束非線性離

散優(yōu)化問題，許多實際工程設(shè)計和規(guī)劃問題屬于此類問題。離散最優(yōu)化

是數(shù)學(xué)規(guī)劃中最有意義，也是最困難的領(lǐng)域之一，尤其是有非線性約束

的混合離散變量優(yōu)化問題。變量的離散使得經(jīng)典的解析數(shù)學(xué)方法難以施

展，經(jīng)典的最優(yōu)化理論不適用于離散優(yōu)化問題。更復(fù)雜的是，當(dāng)輸氣管

線是大型且有進分氣點時，就連設(shè)計變量的個數(shù)都成了未知。因為這時

設(shè)計變量在不同的管段就可能取不同的值。輸氣管線的約束條件也很苛

刻，它不僅是非線性的，而且不能象一般的約束條件那樣只用一個簡單

的數(shù)學(xué)表達式寫出，特別是管道的水力約束和壓縮機的特性約束。

面對如此多元化、極其復(fù)雜化的問題，僅憑借智慧、經(jīng)驗和時間來

分析計算與判斷，將會面臨很大的困難。只有利用具有高速運算能力的

計算機，才可以解出這一屬于約束非線性混合離散變量的優(yōu)化問題。

優(yōu)化設(shè)計輸氣干線采用的基本方法是方案比較法。它是根據(jù)輸氣管

的輸量定出幾種不同直徑、工作壓力和壓力比的可供競爭的方案，然后

對每個方案進行強度、熱力、水力和技術(shù)經(jīng)濟計算，以確定輸氣管的基

建投資和經(jīng)營管理費的折合費用，折合費用最小的方案?般認為是最優(yōu)

方案，

根據(jù)方案比較法的基本步驟得出以下結(jié)果：（見4.7表4-4）

3.7優(yōu)化參數(shù)的確定

由計算所得出的最優(yōu)結(jié)果為：

管徑為：1321mm；

壁厚為：17.5mm；

進站壓力：7.03MPa；

壓縮比為：1.3：

站間距為：171.87km；

壓縮機站數(shù)：10個；

耗鋼量:100.85410XI；

管道投資費用：551915.522,410元/a；

壓縮機站投資費用：83120.035,410元/a；

經(jīng)營管理費用：86844.7,410元/a

年折合費用：721880.261,410元/a。

14

3.8壓縮機布站

壓縮機布站首先以?期工程輸量為準，二期工程布站應(yīng)在保證輸送

壓力和壓比不變的前提下在一期工程的基礎(chǔ)上增建壓氣站。一期工程布

站時，起點設(shè)壓氣站。根據(jù)以下數(shù)據(jù)：起點壓力：8.9兆帕：管徑為：1321

毫米；壁厚為：17.5毫米：壓縮比為：1.3,由壓縮機布站程序算出全線

需設(shè)七個壓氣站。具體布站情如卜.表：

表4T壓縮機站布置

站數(shù)高程(m)至起點距離(km)

16780

2623183

3950374

4157688

5139984

62151206

7401522

3.9末段儲氣能力的校核

按照相關(guān)的要求，輸氣管末段的儲氣能力相當(dāng)于日通過能力的40%。

根據(jù)已知數(shù)據(jù)：起點壓力：8.9MPa；管徑為：1321mm；壁厚為：17.5mm；

壓縮比為：1.3；水力摩阻系數(shù)00932.0=X；末段平均溫度Ctkcp°=12；末

段平均壓力029.6=kcpPMPa；末段長度310=klkm：最后一個壓氣站的最

大允許工作壓力6.91=BPMPa：終點配氣站允許最小工作壓2.12=APMPa。

而我們計算的儲氣能力為35.34%,故這時候我們則需要重新確定管徑和

末段長度，也可增設(shè)副管，直到達到要求為止。

3.10工藝流程設(shè)計

3.10.1輸氣站

輸氣站是輸氣管道系統(tǒng)的兩個組成部分之?，主要功能包括調(diào)壓、

凈化、計量、清管、增壓和冷卻等。其中調(diào)壓的目的是保障輸入、輸出

的氣體具有所需的壓力和流量；凈化的R的是為了脫除天然氣中固體雜

15

質(zhì)，以免增大輸氣阻力，磨損儀表設(shè)備，污染環(huán)境，毒害人體；計量是

氣體銷售、業(yè)務(wù)交換必不可少的，同時它也是對整個管道系統(tǒng)進行自動

控制的依據(jù)；清管的目的是通過發(fā)送清管器以清除管內(nèi)積液和污物或檢

測管道的損失；增壓的目的是為天然氣提供一定的壓能；而冷卻是使由

于增壓升高的氣體溫度降低下來，保證氣體的輸送要求。根據(jù)輸氣站所

的位置不同，各自的作用也有所不同。

輸氣首站一般在氣田附近，如果地層氣壓較高時，首站可暫不足壓

縮機。僅靠地層壓力輸?shù)降诙旧踔馏嗜?，待氣田后期氣壓降低后?/p>

適應(yīng)投建壓縮機。首站?般要進行調(diào)壓、除塵、發(fā)送清管器、氣體組分

分析等。

中間站主要進行氣體增壓、冷卻、以及收發(fā)清管器.但如果中間站為

輸氣站時，也要考慮分輸氣的調(diào)壓、除塵、計量等。

末站是輸氣站終點。氣體通過末站，供應(yīng)給用戶。因此，末站具有

調(diào)壓、除塵、計量、清管器接受等功能.此外，為了解決管道輸送和用戶

用氣不平衡問題，還沒有調(diào)峰設(shè)備，如地下儲氣庫、儲氣罐等。

除此之外，各輸氣站內(nèi)還具有流程切換、自動監(jiān)測與控制、安全保

拉、污油儲存與陰極保護等功能。

3.10.2壓縮機站工藝設(shè)計

壓縮機站工藝流程完成的操作主要有：除塵、增壓、冷卻(當(dāng)溫度過

高時)、循環(huán)、越站旁通、緊急放空、清管器收發(fā)、計量等。

壓縮機站設(shè)置遵循的微原則：1）壓縮機站應(yīng)盡可能設(shè)置在交通、供電、給排水、電信、生活等條

件方便的地方，以節(jié)省建設(shè)投資，便于經(jīng)營管理和職工生活、但當(dāng)輸氣

站與工業(yè)企業(yè)、倉庫、車站及其它公用設(shè)施相鄰時，其安全距離必須符

合”原油和天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范”中的有關(guān)規(guī)定；

2）站的占地面積應(yīng)充分考慮建筑物之間的間距應(yīng)符合防火安全規(guī)

定。同時也要考慮站場的發(fā)展余地；

3）站址應(yīng)選地勢開闊、平緩的地方，便于場地排水；

4）所選場址要符合工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的要求；

5）要重視輸氣站對周圍環(huán)境的影響，注意三廢的治理，進行環(huán)境保

護，維護生態(tài)平衡。

壓縮機站的工藝設(shè)計，可以遵循卜.述?般原則：

1）工藝流程既要適應(yīng)壓縮機站，全線生產(chǎn)和調(diào)節(jié)的需要，同時也要

16

適應(yīng)壓縮機組的啟動，停車和運轉(zhuǎn)的需要；

2）有利于處理事故，既應(yīng)當(dāng)盡可能保證當(dāng)一個壓縮機站的內(nèi)部設(shè)備

或整站發(fā)生故障時，可以靈活調(diào)節(jié)站內(nèi)流程或越站輸送；

3）合理利用壓縮機站的主要設(shè)備和輔助設(shè)備，節(jié)省建設(shè)和經(jīng)營費用，

防止不必要的流程。

3.11選擇設(shè)備

3.11.1壓縮機及驅(qū)動設(shè)備

壓縮機的作用是給氣體提供輸送壓力，因此常常將壓縮機比喻成管

道輸送的心臟。壓縮機的種類很多，按工作原理可分為容積型、動力型（速

度型或透平型）和熱力型三種。容積壓縮機中氣體壓力升高是通過將氣體

體積進行壓縮實現(xiàn)的；動力壓縮機中，壓力升高是通過壓縮機高速旋轉(zhuǎn)

葉輪對氣體作用提高氣體動能，并將動能轉(zhuǎn)化為壓能來實現(xiàn)的；熱力型

壓縮機是通過嘀射的高速氣體在擴壓器中與需增壓氣體混合，將動能轉(zhuǎn)

化為壓力能的。容積型壓縮機又可分為往復(fù)式壓縮機和旋轉(zhuǎn)式壓縮機。

動力型壓縮機可分為離心式壓縮機和軸流式壓縮機等。目前，天然氣管

道中用得較多的往復(fù)式壓縮機和離心式壓縮機。壓縮機的驅(qū)動設(shè)備主要

是電動機，天然氣發(fā)動機和燃氣輪機。壓縮機和原動機選用除考慮上述

各種機型的特點外，還應(yīng)注意以下問題。

1）由于壓縮機組與管道聯(lián)合工作二者互相影響和制約，因此，應(yīng)考

慮管道和壓縮的工藝要求，經(jīng)濟條件等，確定壓縮機組類型，型號和規(guī)

格。其工藝要求包排量變化范圍，進出口壓力，排氣溫度等。經(jīng)濟條件

包括壓縮機與管道匹配時管材，管壁厚，壓縮機站數(shù)，動力費用等。

2）由于壓縮機組的負荷隨投產(chǎn)年限，季節(jié)等的變化而變化。因此要

求壓縮機組操作靈活，可調(diào)節(jié)范圍寬。

3）應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)特點和現(xiàn)場條件等具體要求，考慮壓縮機組的使用性

能和結(jié)構(gòu)參數(shù)。其中使用性能包括壓縮機組的燃料和動力消耗，工作效

率，運轉(zhuǎn)率和檢修周期以及操作維修難易程度等；而結(jié)構(gòu)參數(shù)包括壓縮

機組的重量和空間尺寸，它將影響廠房規(guī)模，配管方案的投資費用等。

4）有利于實現(xiàn)自動控制，提高管道的運行管理水平。

5）還應(yīng)考慮機組的使用壽命，制造水平及供貨情況。

壓氣站壓縮機組采用燃壓機組并聯(lián)運行，這樣可以滿足管道不同時

期輸量增長的加壓需要，提高燃壓機組綜合效率。按工作兩臺備用一臺

17

考慮。壓縮機采用離心式。和往復(fù)式壓縮機相比，離心式壓縮機的主要

優(yōu)點是排量大且均勻、連續(xù)，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕，摩擦部件少,

振動小，易損件少，操作靈活，易于實現(xiàn)自動控制?燃氣輪機主要由壓

氣機、燃燒室、渦輪等部分組成的連續(xù)旋轉(zhuǎn)式熱機。其主要特點是裝置

緊湊，輕小，安裝維修方便，啟動快，運行可靠，自動化程度高。所以

壓氣站壓縮機選用燃氣輪機驅(qū)動。驅(qū)動設(shè)備采用意大利新比隆公司產(chǎn)的

PGT16型燃氣輪機。

3.11.2清管設(shè)備

清管設(shè)備是管道在施工和運行過程中需要用到的設(shè)備之一。其作用

包括：

1）清管以提高管道效率：

2）測量和檢查管道周向變形，如凹凸變形；

3）從內(nèi)部檢測管道金屬的所有損失.如腐蝕等；

4）對新建管道在進行嚴密性試驗后，清除積液和雜質(zhì)。

清管設(shè)備的設(shè)計和安裝應(yīng)滿足一定的使用要求，如清管檢測器的尺

寸和結(jié)構(gòu)要求。并應(yīng)遵循有關(guān)的設(shè)計規(guī)范，保證其使用性和安全性。

3.11.3其它設(shè)備

計量裝置選用孔板流量計。這主要是由于它具有堅固耐用，性能可

靠，維修方便，按標(biāo)準制造等優(yōu)點。其原理是基于當(dāng)流體通過節(jié)流件時,

在節(jié)流前后產(chǎn)生壓差，即通過測量壓差和壓力、溫度來計算流量的。

調(diào)壓裝置應(yīng)視所供用戶壓力調(diào)節(jié)的需要，采用高精度的電動或自力

式調(diào)壓設(shè)備，井設(shè)置超壓安全緊急截斷設(shè)備以保證下游系統(tǒng)的按全。采

用新型的調(diào)壓閥，可減少噪音，精確調(diào)壓，穩(wěn)定運行；確保安全平穩(wěn)輸

供氣。

分離設(shè)備主要采用旋風(fēng)分離器。天然氣中含有固體雜質(zhì)將會增加管

輸阻力，降低管道輸送效率，加速管道設(shè)備的腐蝕，因此需要予以脫除,

以達到國家對所含雜質(zhì)的限制要求。

各類輸氣站場視需要設(shè)置清管發(fā)送、接收裝置，以便對管線進行智

能清管檢測。站場設(shè)置可通過智能清管器的清管收球裝置定期清管，提

高管輸效率。必要時通過智能清管檢測以發(fā)現(xiàn)管道變形、壁厚變化及裂

紋擴展等，以便及時處理，減少突發(fā)事故的發(fā)生。

閥門是天然氣管道輸送中不可缺少的控制設(shè)備，是一種涉及門類多，

18

品種繁雜，量大面廣的產(chǎn)品。所選閥門應(yīng)具有密封性好、可靠性高、操

作維護方便等優(yōu)點。干線用截斷閥推薦采用全通徑球閥，為實現(xiàn)事故狀

態(tài)下自動截斷功能，驅(qū)動裝置推薦采用氣一液聯(lián)動執(zhí)行機構(gòu)。站內(nèi)用截

斷閥推薦采用球閥和平板閘閥，放空、排污推薦采用專用放空閥、排污

閥或旋塞閥。3.11.4管道線路選型

1）鋼管選擇

目前世界上大口徑的油氣長輸管線主:要使用直縫埋弧焊鋼管和螺旋

縫埋弧焊鋼管。宜縫鋼管具有焊縫短、成型精度高、殘余應(yīng)力小、錯邊

量小等特點。由于我國目前技術(shù)還不夠成熟，在國內(nèi)仍以螺旋縫埋弧焊

鋼管為主。如有條件也可選用20#熱軋無縫鋼管(GB/T8163—1999)。以

目前國內(nèi)管材價格而言，X60螺旋縫埋弧焊剛管價格為5600元/噸、X65

螺旋縫埋弧焊鋼管價格為5900元/噸、X70螺旋縫理弧焊鋼管價格為6100

元/噸。根據(jù)本工程的工藝特點，推薦輸氣干線鋼材為X70o

2)管道防腐選擇：

站內(nèi)露空管道采用氟碳漆進行涂敷：站內(nèi)、外埋地管道外防腐采用

特加強級聚乙烯膠帶外防腐和熱縮套補口的措施，按SY/T0420—1997標(biāo)

準施工。4計算說明書

4.1輸氣管的水利計算

輸氣管道計算段沿線如有超過100m高差的點，應(yīng)按下列地形起伏

地區(qū)輸氣管的基本公式進行計算：

￡二

n

i

iiicpcp

B

Ihh

1

a

1TZ

haPP

Dq

1

1

1

1

2

2

2

1

2

1

1

113.105

(4-1)

式中q——輸氣管道通過能力，dm/1036;

BD----內(nèi)徑，m;

IP——輸氣管計算段的起點壓力，即壓氣站出站壓力（絕），MPa,

按卜,式確定：

19

211PPPPH68===

HP——壓氣機（或壓縮機車|0j）的出口壓力，MPa,按工作壓力

（設(shè)計壓力）考慮；

1P3——壓縮機（或壓縮機車間）與干線輸氣管之間連接管線之間

連接管線中的壓力損失，MPa；

2Pb—天然氣冷卻系統(tǒng)中的壓力損失，MPa,如果采用空冷器，

按照標(biāo)準規(guī)定，應(yīng)取MPaP0588.0=6:

2P——輸氣管道計算段的終點壓力，即下一壓氣站進站壓力（絕），

MPa,按下式計算；

PPPB5+二2

BP——壓縮機（壓縮機車間）的入口壓力，MPa：

II

B

P

P=

￡—壓比；

P6—除塵裝置和連接管線中的壓力損失，MPa,其值與輸氣壓

力和采取的除塵級數(shù)有關(guān)；

=—天然氣相對密度；

X——水力摩阻系數(shù)；

cpZ—輸氣管計算段中天然氣的平均壓縮性系數(shù)；

cpT—輸氣管計算段中天然氣的平均溫度，K；

1—輸氣管計算段長度，即壓氣站間距，km；

ih,l=ih—輸氣管計算段上各直線小段的終點和起點高程（相對

于計算段起點，以計算段起點的俄高程為零），m；

il——各直線小段的長度，km；

h=——輸氣管計算段終點與起點的高差，m；

la----系數(shù)，m/1,按下式計算：

cpcpTZ

a

64.14

1

(4-2)

4.2水力摩阻系數(shù)計算

不同的流態(tài)有不同的水力摩阻系數(shù)X計算公式。干線輸氣管中氣體

的流態(tài)一般總是處于阻力平方區(qū)，照理應(yīng)選用適用于該區(qū)的人計算公式。

但在工程實踐中（特別是由于電子計算機的應(yīng)用），通常采用混合摩擦區(qū)

的人公式，即既考慮雷諾數(shù)Re的影響，又考慮管壁粗糙度K的影響。這

20

類公式被認為是適用于紊流三個區(qū)的的通用公式，如歐美一些國家采用

的柯列勃洛克公式：

）

7.3Re

51.2

lg（2

1

BD

K

+==

XX

（4-3）

式中Re——雷諾數(shù)：

K——管壁的當(dāng)量粗糙度；

BD----內(nèi)徑；

根據(jù)上面的式子采用牛頓迭代法進行計算：

）（，

）（

XA

XX

ff

4.3輸氣管的熱力計算

4.3.1計算段的平均溫度

天然氣在輸氣管計算段中的平均溫度cpt與許多參數(shù)有關(guān)：起點溫度

Ht、地溫01、計算段長度1、總傳熱系數(shù)cpK、定壓比熱pC、節(jié)流效應(yīng)系

數(shù)（即焦一湯效應(yīng)系數(shù)）iD°

計算段的平均溫度cpt,如不計節(jié)流效應(yīng)（焦一湯效應(yīng)），按下式計

算：

0laH

cpe

la

tt

tt21

2

0

0

十=(4-4)

如考慮節(jié)流效應(yīng)，則按下式計算:

00===

+===la

cp

laH

cpe

laiPa

PP

De

la

tt

tt221

1

1

2

1

22

2

2

2

1

2

0

0(4-5)

6

6

2

10

10225.0

P

HcpCq

1DK

la

X=（4-6）

式中Ot——輸氣管軸線埋深處的土壤溫度，做輸氣工藝方案計算時,

取年平均值，c°；

Ht——計算段起點的天然氣溫度，即壓氣站出站的天然氣溫度;

t6---對氣候數(shù)據(jù)可變性的修正量，t6=2C°；

IP一—計算段起點壓力（絕），MPa；

2P—計算段終點壓力（絕），MPa；

cpP——計算段中氣體的平均壓力，MPa；

21

21

2

2

1

32

PP

P

PPcp（4-7）

1—計算段長度，km；

iD——平均焦一湯系數(shù)，C0/Mpa；

HD——輸氣管外徑，m；

=—天然氣相對密度；

PC——天然氣定壓比熱，）/（CkgkJ0=；

cpK——總傳熱系數(shù)，）/（2CmW°=；

q----輸氣管通過能力，dm/1036。

4.3.2天然氣的定壓比熱

對甲烷含量在85%以上的天然氣，其平均定壓比熱可按下式確定:

33

cp

cpP

TA

TAAC++=(4-8)

如采用國際單位制：PC——)/(KkgkJ=,cpP——MPa,則:

695.11=A,3

210838.1=X=A

)1.0(1096.16

3SX=cpPA

4.3,3焦一湯系數(shù)

對于甲烷含量高于85%的天然氣，焦一湯系數(shù)平均值可按下式計算：

)(

12

21E

TE

C

D

cpP

i==(4-9)

式中PC——定壓比熱；

cpT——平均溫度；

1E2E----系數(shù)；

如采用國際單位制：PC——)/(CkgkJ0=

iD——MPaC/°：

則：6

11098.0X=E,5.12=E

4.3.4地卜.輸氣總傳熱系數(shù)

對于地下輸氣管，其總傳熱系數(shù)CPK與許多因素有關(guān)：土壤導(dǎo)熱系數(shù)、

管徑、管道埋深、輸氣管通過地區(qū)風(fēng)速等。

如無輸氣管沿線的土壤性質(zhì)和濕度資料，可近似地?。?/p>

)/(75.1)/(5.0/(28.6222CmWChmkcalChmkJKCP°==°===°===(4-10)

22

4.3.5天然氣平均壓縮系數(shù)

為確定天然氣平均壓縮性系數(shù)CPZ,可選擇下面兩種方法：

1)近似計算公式

15.1)10(113.0100

100

X+

P

ZCP(4-11)

式中P——平均壓力，MPa。

2)輸氣管計算段中天然氣壓縮性系數(shù)CPZ與壓力和溫度有關(guān)，可按

平均壓力CPP和平均溫度CPT來確定，計算方法如下：

T

nP

CP

P

Z

0241.0

1==(4-12)

320107.078.068.11nPnPnPTTT++==T(4-13)

式中nPP——對比壓力，MPa；

nPCP

nP

PP

P=(4-14)

CPP——輸氣管計算段的平均壓力，MPa：

)(

32

21

2

2

1

PP

P

PPCP

+

+=;(4-15)

IP—壓氣站出站壓力，即計算段起點壓力，MPa：

2P—下一壓氣站進站壓力，即計算段終點壓力，MPa：

nkP——天然氣視臨界壓力，MPa；

)831.26(1773.0P+=nkP(4-16)

P—天然氣密度，3/mkg(工程標(biāo)準狀態(tài)下)；

nPT——對比溫度，K；

nkCP

nP

TT

T=(4-17)

CPT——輸氣管計算段平均溫度，CPCPtT+=273

+===)1(

1

1

2

)1(22

22

2

2

2

1

2

0

0

la

CP

laH

CPe

laiPa

PP

De

la

tt

tt(4-18)

nkT——視臨界溫度，Ko

)564.0(24.155P+=nkT(4-19)

4.4輸氣管強度計算

輸氣干線的壓力越高，能量耗損就越小，越便于管道的輸送。但是管

道的承壓能力與管壁厚成正比，過高的升壓也會迫使管壁增厚。

23

建設(shè)?條輸氣管線，要用成千上萬噸鋼材，投資數(shù)千以至上億元。其

干線管道部分的投資約占總投資的百分之七十左右，而干線部分的投資

又主要用在管材的購置上。一條直徑為720mm,可供選擇的壁厚中有

8mm和9mm,僅100km的管道這兩者選擇的鋼耗量之差就為1700t?？?/p>

見合理的選擇管材，正確的設(shè)計壁厚，是得出經(jīng)濟、合理的方案的關(guān)鍵

之一。

管壁厚度按下式計算：

SEFTPD

2

=6(4-20)

式中符號說明見十一頁式(3-9)

表4T結(jié)構(gòu)類型設(shè)計因子

結(jié)構(gòu)類型設(shè)計因子，F(xiàn)一般描述

A0.72油氣田和人口稀少的地區(qū)

B0.60半開發(fā)和租用的設(shè)施

C0.50商業(yè)區(qū)和住宅小區(qū)以及壓氣站

D0.40具有多層建筑物的人口非常稠密地區(qū)

表4-2溫度降級因子

溫度C0降級因子

-28"1211.000

1480.967

1760.933

2040.900

2320.867

4.5一系列的設(shè)備經(jīng)濟計算

4.5.1壓氣站所需的總功率N0

一個壓氣站所需的總功率(單站計算功率)可按下列公式計算:

ni02

0

GH

N=,KW(4-21)

24

式中G——質(zhì)量流量，kg/s,按下式計算：

G二

RTPq0

360024

X

(4-22)

q——體積流量，即輸氣管通過能力，dm/3；

0P一標(biāo)準大氣壓，2425

0/10033.1/033.110013.1mkgcmkgPaPX=X=；

T----氣體在壓縮機入口處的溫度，K；

R----氣體常數(shù)，()Kkgmkg==/；

R=

?R

(4-23)

R——通用氣體常數(shù)

848=R0Kkgmkg==/(4-24)

?—氣體分子量，kmolkg/,天然氣的平均分子量根據(jù)其組分按

下式計算：

100

2211nnyyy???

9

L

(4-25)

nyyyL21,----天然氣各組分的體積百分數(shù)，%;

n???L21,—天然氣各組分的分子量；

H——多變能量頭(即壓縮每千克氣體所消耗的功)，kgmkg/=,

按下式計算：

H====

1

1

1

k

k

ZRT

k

k

e(4-26)

k——比熱比，應(yīng)根據(jù)天然氣組分按BWRS方程計算確定，在近

似計算中對輸氣管條件下的天然氣可取41.4—1.6;

Z-----吸入條件下的天然氣壓縮性系數(shù)：

￡—壓比：

n——多變效率，一般取q=o.79—0.83o

4.5.2確定燃一壓機組數(shù)、估算燃料氣耗量

根據(jù)計算出的總功率選擇燃氣輪機型號，把燃氣輪機在ISO卜?的額

定功率ISON換算成在現(xiàn)場實際工作條件下能發(fā)出的可用功率siteNo用下式

確定燃一壓機組數(shù)ctn=：

ctn==

siteNNO(4-27)

全站總的通過能力)/(3dmq或)/(skgG除以燃一壓機組的工作臺數(shù)，

25

即為每臺離心式壓縮機的排量(ctnqq==/',或ctnGg=二/),把次參數(shù)連同

設(shè)計壓力、壓比等其它參數(shù)提供給有關(guān)的制造商或公司，后者就可為用

戶設(shè)計或選配滿足擁護要求的離心式壓縮機；也可根據(jù)以上參數(shù)從制造

商或公司提供的樣本上自行選配壓縮機。

每臺壓縮機實際消耗的功率按下式計算：

meccompN

gH

N+=

ni02

,KW(4-28)

式中mecN——機械損失，采用燃氣輪機取100Kk

把所選燃氣輪機在ISO條件下的額定熱耗率1S0HR換算成在現(xiàn)場實際

工作條件下的熱耗率siteHR,用下式計算單位功率、單位時間的燃料氣耗

量Fq：

minQHR

qsite

F=，)/(3hkWm=(4-29)

全站燃料氣的年耗量按卜式計算：