調整壓氣站站址的計算方法

李衛衛，劉寶玉，趙振智，戰麗華

（遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院， 遼寧 撫順 113001）

前在輸氣管線的設計中，經常會遇到對壓氣站的建設個數為小數的問題，如果多設一個壓氣站，就會增加投資，浪費材料；而若果少設一個加氣站，就會達不到原來輸氣設計的要求[1,2]。在這種情況下，可以通過增設副管、變徑等方法解決問題。

1 增設副管調整壓氣站站址的計算方法

1.1 站址前移

在干線輸氣管上增設副管通常是作為增加輸量或調整壓氣站間距的一種方法。通常的情況是：在根據計算所得的壓氣站l上不宜建站，為保持流量q、起點壓力P1和終點壓力P2不變，在站間距從l增加到l+ l′的情況下，試問需增設多長的副管，即x=？（見圖1所示）。

為調整壓氣站站間距（向前延伸l￠km）所需增設的副管長度x可按以下公式計算：

（1）如果Dx=D

式中: D—主干線管直徑；

Dx—副管直徑；

l′—因在計算的站間距上不宜建站而必須向前延伸的距離，或有

可能并站的情況下，前面的壓氣站向下一壓氣站移動的距離。

由式(1)可以看出，為調整壓氣站站址，需增設的副管長度x為延伸距離l′的4/3倍，或副管長度x等于延伸距離l′再加1/3 l′。

圖1 增設副管調整壓氣站站址的計算示意圖Fig.1 side pipes adjustment calculation diagram of compressor station

(2) 如Dx=D

(3) 增設副管 x后的計算段流量是否與未加副管的流量一致，可用下式校核：

1.2 增設副管計算公式的證明及應用

把水平輸氣管的基本公式[3,4]

改寫成如下形式：

由公式（4）得：

按上式，對ac和cb′段（見圖1）可分別寫出：

由公式（6）得：

上式中：

代入上式：

此式即式（2）。

如設Dx=D，代入上式：此式即式（1）。

設Dx=D，代入（6）：

經整理化簡后：

此式即式（3）。

例1 已知：q = 93.93×106m3/d，DH/ DB=1 420/1 384 mm，P1=8 039 MPa，P2=6.66 MPa；Δ=0.578，λ=0.01，tcp=21 ℃，Zcp=0.86，按這些參數計算的站間距l =113.3 km；站址需向前延伸24 km（即l′=24 km）才適于建站，求需增設的副管長度x=？

解：①按式（1）計算出所需增設的副管長度x：

②按式（3）校核增設32 km副管后的流量與未加副管前的流量是否一致：

2 用變徑管調整壓氣站站址的計算方法

增設副管調整壓氣站站址只能使站址向前延伸到適于建站的地方，而采用變徑管調整壓氣站站址既適用于站址向前延伸的情況，也適用于站址后移的情況。

2.1 站址前移

如果Dx＞D，即采用直徑Dx大于主干線直徑D的變徑管，可使壓氣站向前延伸到適于建站的地方。設壓氣站向前延伸l′km才適于建站，采用變徑管調整站址，所需變徑管的長度x按下式計算：

2.2 變徑管調整壓氣站站址（向前延伸）計算公式的證明及應用

按水平輸氣管道基本公式的變換形式（5）：

對ac和cb′段（見圖2）可分別寫出：

圖2 用變徑管調整壓氣站站址（向前延伸）計算示意圖Fig.2 With variable diameter pipe adjustment compressor station (extending forward) calculation diagram

ac段：

cb′段：

由公式（6）

設

即

經整理化簡后：

把式（9）代入式（8），即得公式（7）。

例2 某個壓氣站站址需向前延伸10 km才適于建站，采用變徑管調整站址，求變徑管的長度x=?已知輸氣管直徑D=1 220/1 190 mm，變徑管直徑Dx=1 420/1 384 mm。

2.3 站址后移

如果Dx＜D，即采用直徑Dx小于主干線直徑D的變徑管，使壓氣站站址后移到適于建站的地方。設壓氣站需后移l′km，所需變徑管的長度x按下式計算：

2.4 變徑管調整壓氣站站址（后移）計算公式的證明及應用

按公式（5），對ac和cb′段（見圖3）可分別寫出：

圖3 用變徑管調整壓氣站站址（后移）計算示意圖Fig.3 With variable diameter pipe adjustment compressor station (moved) calculation diagram

由公式（6）

經整理化簡后：

把式（12）代入式（11），即得式（10）。

例3 某個壓氣站站址需后移10 km，采用變徑管調整站址，求變徑管的長度 x=?已知輸氣管直徑D=1 420/1 384 mm，變徑管直徑Dx=1 220/1 190 mm。

3 結 語

增設副管和變徑是調整壓氣站站址布置的方法。在設計中，設計人員如果合理利用這些簡便易懂的方法，不僅可以提高設計速度，而且可以提高設計質量。

［1］ 楊發平. 輸氣工必讀[M]. 北京：中國石化出版社， 2006．

［2］李延平，孟萍.天然氣處理工藝理論基礎[M]. 北京：石油工業出版社，1990．

［3］ 姚光鎮. 輸氣管道設計與管理[M]. 東營：中國石油大學出版社,2006．

［4］中華人民共和國建設部和國家質量監督檢驗檢疫總局. GB50251-2003輸氣管道工程設計規范[S]. 2003-10.