天然氣長輸管道運(yùn)行工況調(diào)節(jié)分析

何晶仁，施玉鳳

（中石油管道有限責(zé)任公司西氣東輸分公司，江蘇南京 210002）

天然氣長輸管道運(yùn)行工況調(diào)節(jié)分析

何晶仁，施玉鳳

（中石油管道有限責(zé)任公司西氣東輸分公司，江蘇南京 210002）

天然氣實(shí)際運(yùn)行時(shí)，常常存在用戶需求或接氣工況突變等情況，為了保證能量守恒，提高經(jīng)濟(jì)效益，需要合理地調(diào)節(jié)天然氣長輸管道運(yùn)行工況。基于此，對(duì)天然氣長輸管道系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，希望有助于天然氣長輸管道安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

天然氣；長輸管道；工況調(diào)節(jié)

天然氣在我們生活中必不可少，為我們的生活帶來了諸多便利，因此，天然氣長輸管道運(yùn)行情況備受關(guān)注。天然氣長輸管道是一個(gè)統(tǒng)一的、封閉的水動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，主要組成部分有壓縮機(jī)站與站間管道[1]，若長輸管道運(yùn)行中水力工況穩(wěn)定，則壓縮機(jī)站提供的能量正好滿足全線所需的壓降，如此可實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸。

1 管道的調(diào)節(jié)

為了有效調(diào)節(jié)天然氣長輸管道運(yùn)行工況，首先應(yīng)考慮管道自身的調(diào)節(jié)，主要包括以下幾個(gè)方面：

1）調(diào)節(jié)管道起點(diǎn)與終點(diǎn)壓力。由天然氣輸送能力計(jì)算公式可知，輸氣量和管道起點(diǎn)、終點(diǎn)壓力的平方差的0.5次方是正比的關(guān)系[2]，因而，調(diào)節(jié)管道起點(diǎn)、終點(diǎn)壓力能夠?qū)α髁慨a(chǎn)生重要影響。然而，調(diào)節(jié)起點(diǎn)壓力與調(diào)節(jié)終點(diǎn)壓力兩者產(chǎn)生的效果卻不一樣，由公式推導(dǎo)以及實(shí)踐得知，與降低終點(diǎn)壓力相比，提高起點(diǎn)壓力所帶來效果更佳，能夠大大增加流量，故為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流量的目標(biāo)，調(diào)節(jié)起點(diǎn)壓力更有效。此外，如果壓力差保持不變的情況下，將管道起點(diǎn)、終點(diǎn)壓力同時(shí)提高，也可以實(shí)現(xiàn)增大輸氣量的效果。調(diào)節(jié)管道起點(diǎn)、終點(diǎn)，該方法簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，特別是在輸氣量變化不大的狀態(tài)下，適用于無壓縮機(jī)組的輸送管道。

2）管道節(jié)流。該方法主要是調(diào)節(jié)管道上調(diào)節(jié)閥的開度，降低調(diào)節(jié)閥的開度，等同于增加管道的局部摩擦，改變了管道的特性，從而改變管道系統(tǒng)的工況，降低輸氣量。管道節(jié)流操作簡單，然而消耗了大量的能量，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性差。

3）鋪設(shè)副管。根據(jù)流量計(jì)算公式，鋪設(shè)副管，即擴(kuò)大了管道的流通面積，改變了管徑，進(jìn)而提高輸氣量。副管的長度以及管徑直接決定了輸氣量的增大程度。當(dāng)輸氣量增大需求達(dá)到某個(gè)程度時(shí)，鋪設(shè)副管能夠使壓縮機(jī)站數(shù)減少，減少了建造與運(yùn)行成本。

4）鋪設(shè)變徑管。鋪設(shè)大變徑管，效果等同于鋪設(shè)副管，能夠增大輸氣量；反之，鋪設(shè)小變徑管，則降低輸氣量。鋪設(shè)變徑管后，將不再使用原有管道，浪費(fèi)較大，因此，該方法常用于管道初期建造或后期改造中，在日常工況調(diào)節(jié)中不采用。

2 壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)

壓縮機(jī)是天然氣長輸管道的重要組成部分，對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)管道工況的調(diào)節(jié)。常用的調(diào)節(jié)方法主要有以下幾種：

1）調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。提高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，將提供更多的能量，同時(shí)，也提升了天然氣管道輸氣量與壓力，達(dá)到高壓輸氣；相反，則會(huì)降低天然氣管道輸氣量與壓力。調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的操作簡單，充分利用了能量，減少浪費(fèi)，是最常用的方法，然而，受到原動(dòng)機(jī)功率的影響，調(diào)節(jié)范圍受限。

2）調(diào)節(jié)壓縮機(jī)進(jìn)口流量。該調(diào)節(jié)方法是指調(diào)節(jié)壓縮機(jī)進(jìn)口的調(diào)節(jié)閥開度，即調(diào)節(jié)壓縮機(jī)進(jìn)口的壓力或流速，主要包括等流調(diào)節(jié)與等壓調(diào)節(jié)兩種，操作簡單，盡管耗費(fèi)了能量，但使壓縮機(jī)的特性發(fā)生變化，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，也是常采用的調(diào)節(jié)方法。

3）調(diào)節(jié)壓縮機(jī)進(jìn)口氣流旋繞。相比進(jìn)口節(jié)流，該方法的效率更高，然而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需將導(dǎo)向片安裝在離心壓縮機(jī)葉輪進(jìn)氣管處，讓氣流旋繞，改變其流向，進(jìn)而改變機(jī)組的輸氣量與排氣壓力，實(shí)現(xiàn)外輸流量的調(diào)節(jié)。若壓縮機(jī)為多級(jí)葉輪，則只能將導(dǎo)向片安裝在第一級(jí)進(jìn)口之前，且裝置較為復(fù)雜。

4）調(diào)節(jié)壓縮機(jī)出口節(jié)流。該調(diào)節(jié)方法指調(diào)節(jié)壓縮機(jī)出口管道的調(diào)節(jié)閥開度。減小調(diào)節(jié)閥開度時(shí)，全線流量將降低，提高了壓縮機(jī)出口的壓力，但降低了管道所耗費(fèi)的流量，從而在調(diào)節(jié)閥的節(jié)流上將耗費(fèi)部分“多余”的流量。此調(diào)節(jié)方法操作便捷，卻使部分能量流失，經(jīng)濟(jì)性較差。

5）壓縮機(jī)放空或旁路調(diào)節(jié)。放空調(diào)節(jié)指當(dāng)生產(chǎn)要求的氣量小于壓縮機(jī)排氣量時(shí)，將部分氣體直接放入大氣中；而旁路調(diào)節(jié)指將部分氣體經(jīng)冷卻器返回至壓縮機(jī)進(jìn)口。旁路或放空調(diào)節(jié)耗費(fèi)了電能，經(jīng)濟(jì)性最差，因此，通常僅作為喘振控制，而很少單獨(dú)使用。

3 壓縮機(jī)站的調(diào)節(jié)

壓縮機(jī)站的調(diào)節(jié)主要包括調(diào)節(jié)首站、調(diào)節(jié)參與運(yùn)行的壓縮機(jī)數(shù)或站數(shù)、以及調(diào)節(jié)壓縮機(jī)站出口溫度三種調(diào)節(jié)方法。首先，調(diào)節(jié)首站指調(diào)節(jié)首站中壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，或者運(yùn)用輔助壓縮機(jī)使進(jìn)口的壓力提升，是一種經(jīng)濟(jì)有效的調(diào)節(jié)方法。然后，調(diào)節(jié)參與運(yùn)行壓縮機(jī)數(shù)或站數(shù)常用于輸量變化較大的情況下，通過增加并聯(lián)壓縮機(jī)機(jī)組，擴(kuò)建原有壓縮機(jī)站，或增加壓縮機(jī)站，來改變?nèi)€能量供應(yīng)。最后，由流量計(jì)算公式可知，輸氣溫度降低，輸氣能力將提高。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，輸氣溫度由50℃～70時(shí)℃，流量的提升幅度高達(dá)59%，因此在氣體出站前，采用冷卻措施，使出口的溫度降低，能夠增加輸量。然而，降低出口溫度需在一定技術(shù)支持下進(jìn)行。

4 總結(jié)

綜上所述，各類工況調(diào)節(jié)方法均有優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，所適用的情況也有所不同。在實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，在達(dá)到工藝要求的基礎(chǔ)上，對(duì)經(jīng)濟(jì)性、適用性以及未來發(fā)展等進(jìn)行綜合考慮，科學(xué)合理地選擇有效的工況調(diào)節(jié)方法。

[1] 馮金贏.天然氣長輸管道輸氣量控制調(diào)節(jié)與分析[J].石化技術(shù)，2016，（09）：258+261.

A n a l y s i s o n O p e r a t i o n C o n d i t i o n A d j u s t me n t o f N a t u r a l G a s L o n g-d i s t a n c e P i p e l i n e

He Jing-ren，Shi Yu-feng

In order to ensure the conservation of energy and improve the economic eff i ciency，it is necessary to adjust the operating conditions of long-distance natural gas pipeline in order to ensure that the natural gas is running normally.Based on this，this paper introduces the regulation method of long-distance natural gas pipeline system，hoping to help the safe and smooth operation of longdistance natural gas pipeline.

natural gas；long-distance pipeline；condition adjustment

TE973

B

1003-6490（2017）08-0183-02

2017-06-09

何晶仁（1985—），男，江蘇常州人，助理工程師，主要從事天然氣管輸工作。