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天然气长输管道压气站压缩机组选型 Compressor unit configuration for the Compressor Stations of long-distance gas transmission pipeline 周大鹏 大庆油田工程有限公司 摘要：在天然气长输管道压气站的设计中，压缩机组配置的合理性，直接影响工程投资和管道运行的效益及稳定性。以西气东输三线西段红柳站等四座压气站为例，通过工艺计算和经济比选，确定压缩机组配置方案为：各压气站采用压比约为1.4的输送方案；选择适用于大排量、低压比条件的离心式压缩机；驱动机选型由各压气站外部供电、供水情况决定，在外电可靠情况下首选电驱方案；压缩机组备用原则为燃驱站设备机、电驱站不设备机、电驱与燃驱联合运行站隔站设备机。 关键词：长输管道；压气站；压缩机组；选型 1前言 天然气长输管道压气站中压缩机组的选择，要考虑压气站压比、压缩机、驱动机、机组配置等因素，并应综合考虑天然气工艺参数、工程现场实际情况、经济分析等因素，各压气站的机组选型还应尽量保持一致，以便在备品、备件、维修管理等方面可以互相调换，提高压气站总体运行的可靠性。 2压缩机组选型 2.1压比选取 压比是压缩机组选型的前提条件，压比的选取对长输管道中压气站数量、压缩机功率及压缩机组总量都有影响。在满足设计输量的条件下，如选取较大压比，则全线设置的压气站数量少，单站压缩机功率大，反之，选取压比小，设置的压气站数量多，单站压缩机功率小，同时选择不同功率等级的压缩机，单站的压缩机数量也不同[1]。因此，适合的压比是决定长输管道投资和运行成本的重要影响因素，西三线西段根据工艺计算和不同压比下的经济比选，各压气站采用压比为1.4左右的输送方案。 2.2压缩机选型 天然气长输管道增压主要采用往复式压缩机和离心式压缩机，往复式压缩机适用于小排量、高压或超高压条件，离心式压缩机适用于大排量、低压比条件，它们的优缺点比较见表2.2-1[2]。 表2.2-1 压缩机类型优缺点比较 压缩机类型 优点 缺点 往复式 热效率高、压比范围宽、对进气压力的稳定性要求较低、排出压力稳定。 排量相对较小、外形尺寸大、结构复杂、易损件多、连续运转性能不好、振动和噪音大、维护工作量和工作强度大、维护费用高。 离心式 结构紧凑、占地面积小、运行效率高、流量平稳、排量大、振动小、易损件少、易于实现自动控制、与原动机可直接连接、维护费用少。 流量调节范围窄、易发生喘振，单级压比较低，控保系统复杂。 考虑长输管道压气站设置较多，以西气东输三线（以下简称“西三线”）管道西段为例，起点为新疆霍尔果斯口岸，终点至宁夏中卫，途经新疆、甘肃、宁夏三个省份，全长约2000多公里，共设置压气站10余座，站址位置较偏远，站站之间距离长，管道输送压力高，输气量大，结合离心式与往复式压缩机的适用范围及维护与管理等因素，选择采用离心式压缩机。 2.3驱动机选型 离心式压缩机为速度型压缩机，必须在高速下才能有效工作，可选用的驱动机有燃气轮机、变频电动机和汽轮机等。天然气长输管道大功率压缩机主要采用燃气轮机和变频电机驱动，两种驱动方式优缺点见表2.3-1[3]。 表2.3-1 燃驱和电驱优缺点对比 驱动机类型 优点 缺点 燃驱 原料天然气自有，不受外界制约；辅助系统少，占地面积较小；备品备件供应可靠。 大修周期一般为5年，维护和维修费用高；速度调节精度一般，故障率稍高。 电驱 运行可靠，故障率低；电机大修周期一般为11年，维修时间短，维护和维修费用较低；速度调节精度较高。 耗电量大，受供电部门制约，外电线路需委托给供电部门维护，设备采购需电网参数；辅助系统多，配套建筑单体多，占地面积较大；机电产品电气元件更新换代快。 根据上表对比得出，电驱和燃驱相比，具有运行稳定、维护简单、节省管道耗气、可把更多的天然气输向下游等优点，但采用电驱，受电网、电价等条件的制约。从技术角度考虑，电驱和燃驱压缩机均可以满足西气东输管道天然气输送工况的要求，方案的确定主要取决于压气站的现场条件和各项技术经济指标。对于不具备电驱供电条件的压气站，选择燃驱发电机，对于具备外电条件和供水条件的压气站，需结合当地电价、天然气气价、线路长度等，进行经济比选，得出推荐的驱动方案。 以西三线西段红柳压气站、嘉峪关压气站、瓜州压气站与张掖压气站等4座压气站为例，红柳压气站站址位于甘肃省酒泉市瓜州县，地表为戈壁，地势南高北低，无水供应，不具备双路110kV外电条件，该站选择燃驱压缩机为天然气增压。其余三座站场均具备外电条件，结合当地电价、外电线路投资及机组及配套设备投资等、管道自用气采用进口天然气气价2.6元/Nm3加管输成本，分别对各站燃驱方案和电驱方案进行经济比较，经济比选结果见表2. 3-