天然氣長輸管道壓氣站壓縮機組選型

周大鵬 大慶油田工程有限公司

天然氣長輸管道壓氣站壓縮機組選型

周大鵬 大慶油田工程有限公司

在天然氣長輸管道壓氣站的設計中，壓縮機組配置是否合理，直接影響工程投資和管道運行的效益及穩定性。以西氣東輸三線西段紅柳站等四座壓氣站為例，通過工藝計算和經濟比選，確定壓縮機組配置方案為：各壓氣站采用壓比約為1.4的輸送方案；選擇適用于大排量、低壓比條件的離心式壓縮機；驅動機選型由各壓氣站外部供電、供水情況決定，在外電可靠情況下首選電驅方案；壓縮機組備用原則為燃驅站設備機、電驅站不設備機、電驅與燃驅聯合運行站隔站設備機。

天然氣長輸管道；壓氣站；壓縮機組；配置

天然氣長輸管道壓氣站中壓縮機組的選擇，要考慮壓氣站壓比、壓縮機、驅動機、機組配置等因素，并綜合考慮天然氣工藝參數、工程現場實際情況、經濟分析等因素，各壓氣站的機組選型還應盡量保持一致，以便在備品、備件、維修管理等方面可以互相調換，提高壓氣站總體運行的可靠性。

1 壓比選取

壓比是壓縮機組選型的前提條件，壓比的選取對長輸管道中壓氣站數量、壓縮機功率及壓縮機組總量都有影響。在滿足設計輸量的條件下，如選取較大壓比，則全線設置的壓氣站數量少，單站壓縮機功率大；反之，選取壓比小，設置的壓氣站數量多，單站壓縮機功率小。同時選擇不同功率等級的壓縮機，單站的壓縮機數量也不同[1]。因此，適合的壓比是決定長輸管道投資和運行成本的重要影響因素，西三線西段根據工藝計算和不同壓比下的經濟比選，各壓氣站采用壓比為1.4左右的輸送方案。

2 壓縮機及驅動機選型

天然氣長輸管道增壓主要采用往復式壓縮機和離心式壓縮機，往復式壓縮機適用于小排量、高壓或超高壓條件，離心式壓縮機適用于大排量、低壓比條件，其優缺點的比較見表1[2]。

表1 壓縮機類型優缺點比較

考慮長輸管道壓氣站設置較多，以西氣東輸三線管道西段為例，起點為新疆霍爾果斯口岸，終點至寧夏中衛，途經新疆、甘肅、寧夏三個省，全長約2 000 km，共設置壓氣站10余座，站址位置較偏遠，站之間距離長，管道輸送壓力高，輸氣量大，結合離心式與往復式壓縮機的適用范圍及維護與管理等因素，選擇采用離心式壓縮機。

離心式壓縮機為速度型壓縮機，必須在高速下才能有效工作，可選用的驅動機有燃氣輪機、變頻電動機和汽輪機等。天然氣長輸管道大功率壓縮機主要采用燃氣輪機和變頻電動機驅動，兩種驅動方式優缺點見表2[3]。

從技術角度考慮，電驅和燃驅壓縮機均可以滿足西氣東輸管道天然氣輸送工況的要求，方案的確定主要取決于壓氣站的現場條件和各項技術經濟指標。對于不具備電驅供電條件的壓氣站，選擇燃驅發電機，對于具備外電條件和供水條件的壓氣站，需結合當地電價、天然氣氣價、線路長度等進行經濟比選，得出推薦的驅動方案。

表2 燃驅和電驅優缺點對比

以西三線西段紅柳壓氣站、嘉峪關壓氣站、瓜州壓氣站與張掖壓氣站等四座壓氣站為例，紅柳壓氣站站址位于甘肅省酒泉市瓜州縣，地表為戈壁，地勢南高北低，無水供應，不具備雙路110 kV外電條件，該站選擇燃驅壓縮機為天然氣增壓。其余3座站場均具備外電條件，結合當地電價、外電線路投資、機組及配套設備投資等，管道自用氣采用進口天然氣氣價2.6元/標立方米加管輸成本，分別對各站燃驅方案和電驅方案進行經濟比較，比選結果見表3，可見當氣價為2.6元/標立方米時，各站燃驅費用現值均高于電驅費用現值。通過經濟比選，并考慮外部供電、供水條件落實情況，這3座站場均選擇采用電驅壓縮機。

表3 電驅與燃驅經濟比選結果104萬元

3 壓縮機組配置

壓縮機驅動方式確定之后，壓氣站機組的配置形式尤為重要。西氣東輸管道是龐大而復雜的天然氣輸配系統，為保證天然氣用量的需求，其合理的壓縮機組配置對管道的有效運行及工程的經濟性起著重大作用。首先根據各站的氣體流量、進出站壓力、壓氣站壓比等工藝參數計算單機功率，并結合不同壓縮機廠家的機組功率，最終確定各站匹配的壓縮機功率及臺數。

鑒于天然氣長輸管道線路長、壓氣站設置多的特點，在機組備用上應根據可用率計算、系統失效降量分析、輸氣能力和經濟性分析等方法確定各壓氣站的備用機組配置。西三線壓氣站可與西二線壓氣站雙線聯合運行，壓縮機機組配置的原則是：燃驅站設備機、電驅站不設備機、電驅與燃驅聯合運行站隔站設備機，對暫時不設備用機組的站場，應為未來發展考慮壓縮機預留位置。西三線西段中4座壓氣站的壓縮機組配置見表4。

表4 壓氣站驅動方式、壓縮機組配置

4 其他影響因素

長輸管道有輸量逐年遞增的特點，因此，選用的壓縮機組除滿足在設計輸量下安全運行外，還應能適應不同階梯輸量的要求。所選機組的特性曲線能與管道特性曲線協調，機組的變工況運行能適應管道流量變化的要求，并盡量在高效區內運行。天然氣長輸管道能夠安全平穩運行是壓縮機組選型的最終目的，機組的配置還需考慮運行和機組維護等因素，在投資方面進行綜合對比后提出[4]。

5 結論與建議

（1）天然氣長輸管道壓縮機組選型應綜合考慮投資、運行及維護等因素，壓縮機組配置是否合理，性將直接影響工程投資和管道運行的效益及穩定性。

（2）長輸管道壓氣站是綜合性站場，壓縮機組的選型應考慮自然環境、供電、供水和通信系統等影響，需進行現場調研后確定選型方案。

（3）壓縮機組是輸氣管道系統中的重點耗能設備，選型時有必要對配置進行優化，壓縮機組采用串聯或并聯工作，組數、機型與驅動機的選擇，都應充分考慮節能降耗和節約工程投資，以費用現值最小為目的。

[1]唐善華，陳向新．關于西氣東輸管道壓縮機站的優化布置及機組配置的探討[J]．石油工程建設，2003，29（1）：12-14.

[2]任玲．輸氣增壓機組的選擇[J]．天然氣與石油，2002，20（2）：62-64.

[3]宣建寅，王銀亮，祖丙河．天然氣增壓壓縮機組的選擇[J]．油氣田地面工程，2004，23（10）：34-35.

[4]高輝，李宏偉．油氣長輸管道的運行管理[J]．油氣田地面工程，2014，33（1）：75-76.

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.038

周大鵬：工程師，2006年畢業于哈爾濱工程大學應用化學專業，從事油氣儲運設計工作。

2015-06-11

（0459）5903848、zhoudapeng@petrochina.com.cn