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(shè)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(wěn)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(jīng)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(qū)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(qū)方案；壓縮機組備用原則為燃驅(qū)站設(shè)備機、電驅(qū)站不設(shè)備機、電驅(qū)與燃驅(qū)聯(lián)合運行站隔站設(shè)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(qū)動機、機組配置等因素，并綜合考慮天然氣工藝參數(shù)、工程現(xiàn)場實際情況、經(jīng)濟分析等因素，各壓氣站的機組選型還應(yīng)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(diào)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(shù)量、壓縮機功率及壓縮機組總量都有影響。在滿足設(shè)計輸量的條件下，如選取較大壓比，則全線設(shè)置的壓氣站數(shù)量少，單站壓縮機功率大；反之，選取壓比小，設(shè)置的壓氣站數(shù)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(shù)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(jù)工藝計算和不同壓比下的經(jīng)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(qū)動機選型

天然氣長輸管道增壓主要采用往復(fù)式壓縮機和離心式壓縮機，往復(fù)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(yōu)缺點的比較見表1[2]。

表1 壓縮機類型優(yōu)缺點比較

考慮長輸管道壓氣站設(shè)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(wèi)，途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏三個省，全長約2 000 km，共設(shè)置壓氣站10余座，站址位置較偏遠(yuǎn)，站之間距離長，管道輸送壓力高，輸氣量大，結(jié)合離心式與往復(fù)式壓縮機的適用范圍及維護(hù)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(qū)動機有燃?xì)廨啓C、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?xì)廨啓C和變頻電動機驅(qū)動，兩種驅(qū)動方式優(yōu)缺點見表2[3]。

從技術(shù)角度考慮，電驅(qū)和燃驅(qū)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(xiàn)場條件和各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。對于不具備電驅(qū)供電條件的壓氣站，選擇燃驅(qū)發(fā)電機，對于具備外電條件和供水條件的壓氣站，需結(jié)合當(dāng)?shù)仉妰r、天然氣氣價、線路長度等進(jìn)行經(jīng)濟比選，得出推薦的驅(qū)動方案。

表2 燃驅(qū)和電驅(qū)優(yōu)缺點對比

以西三線西段紅柳壓氣站、嘉峪關(guān)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(yīng)，不具備雙路110 kV外電條件，該站選擇燃驅(qū)壓縮機為天然氣增壓。其余3座站場均具備外電條件，結(jié)合當(dāng)?shù)仉妰r、外電線路投資、機組及配套設(shè)備投資等，管道自用氣采用進(jìn)口天然氣氣價2.6元/標(biāo)立方米加管輸成本，分別對各站燃驅(qū)方案和電驅(qū)方案進(jìn)行經(jīng)濟比較，比選結(jié)果見表3，可見當(dāng)氣價為2.6元/標(biāo)立方米時，各站燃驅(qū)費用現(xiàn)值均高于電驅(qū)費用現(xiàn)值。通過經(jīng)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(qū)壓縮機。

表3 電驅(qū)與燃驅(qū)經(jīng)濟比選結(jié)果104萬元

3 壓縮機組配置

壓縮機驅(qū)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(fù)雜的天然氣輸配系統(tǒng)，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(jīng)濟性起著重大作用。首先根據(jù)各站的氣體流量、進(jìn)出站壓力、壓氣站壓比等工藝參數(shù)計算單機功率，并結(jié)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(shù)。

鑒于天然氣長輸管道線路長、壓氣站設(shè)置多的特點，在機組備用上應(yīng)根據(jù)可用率計算、系統(tǒng)失效降量分析、輸氣能力和經(jīng)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(lián)合運行，壓縮機機組配置的原則是：燃驅(qū)站設(shè)備機、電驅(qū)站不設(shè)備機、電驅(qū)與燃驅(qū)聯(lián)合運行站隔站設(shè)備機，對暫時不設(shè)備用機組的站場，應(yīng)為未來發(fā)展考慮壓縮機預(yù)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(qū)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(shè)計輸量下安全運行外，還應(yīng)能適應(yīng)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(xié)調(diào)，機組的變工況運行能適應(yīng)管道流量變化的要求，并盡量在高效區(qū)內(nèi)運行。天然氣長輸管道能夠安全平穩(wěn)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(hù)等因素，在投資方面進(jìn)行綜合對比后提出[4]。

5 結(jié)論與建議

（1）天然氣長輸管道壓縮機組選型應(yīng)綜合考慮投資、運行及維護(hù)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(wěn)定性。

（2）長輸管道壓氣站是綜合性站場，壓縮機組的選型應(yīng)考慮自然環(huán)境、供電、供水和通信系統(tǒng)等影響，需進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研后確定選型方案。

（3）壓縮機組是輸氣管道系統(tǒng)中的重點耗能設(shè)備，選型時有必要對配置進(jìn)行優(yōu)化，壓縮機組采用串聯(lián)或并聯(lián)工作，組數(shù)、機型與驅(qū)動機的選擇，都應(yīng)充分考慮節(jié)能降耗和節(jié)約工程投資，以費用現(xiàn)值最小為目的。

[1]唐善華，陳向新．關(guān)于西氣東輸管道壓縮機站的優(yōu)化布置及機組配置的探討[J]．石油工程建設(shè)，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(yè)于哈爾濱工程大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，從事油氣儲運設(shè)計工作。

2015-06-11

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