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输气站中压气机的实际工况计算方法 唐迎春1 王凯2 引言 输气站是长距离输气管道的两大组成部分之一。其任务是进行气体的调压、计量、净化、加压和冷却，使气体按要求沿着管道向前流动。压气机是输气站的核心设备，若使输气站更好地完成任务，必须保证压气机的良好工作状况。做好压气机的实际工况计算是关键所在。 一、简易算法 压气机的实际工况计算区别于理论工况计算，理论工况计算以理想气体为基础，而实际工况计算是以实际气体为基础的。做简易计算时，可应用下列公式[1]： 绝热压头 （1） 压气机总功率 （2） 出口温度 （3） 上面各式中 —平均容积绝热指数； —平均温度绝热指数； —绝热效率； —质量流量。 在输气过程中，压气站的进口状态参数、和出口压力是已知的。但求和时，必须知道。所以计算时，须先假设值，计算后若其结果与假设值相近，则说明计算正确。 二、精确算法 实际工况可以利用实际气体的热力状态图进行精确计算。已知进口状态参数和，在状态图上得点1（见图1），由此点可得状态1的其它参数（、、）。当出口压力已知，根据绝热过程的等熵条件，常数，由点1作等熵线与等压线交于点，点就是由绝热等熵压缩到时的终态点，由该点可得绝热压缩后的其它参数：、和。  图1 压缩过程状态图 Fig 1 The state graph of compressing process 由于常数，即 （4） 由于已知，得 （5） 是以压强为显式的气体状态方程，这里使用BWRS方程。 又有： （6） （7） BWRS方程[2] （8） 把公式（6）、（7）、（8）分别代入式（4）和式（5）得 （9） 式中 —气体的分子量。 （10） 由式（9）和式（10）组成的非线性方程组，只有温度及密度两个未知量，联解该方程组，很容易得出和的数值解。由此可以计算出点的焓。 等熵焓升就是被压缩气体获得的压头，即 （11） 压气机消耗的功率计算公式与式（2）相同。 压气机的实际过程存在损失，加入了摩擦热，使得出口温度增高，实际的出口状态为2点（如图1），2点处的焓值为 （12） 由此可求得2点的其它参数、和。 由于和已知，得方程组 （13） (14) 是焓表达式，是以压强为显式的气体状态方程，两者都使用了BWRS方程。 将使用BWRS方程的焓表达式 、 及BWRS方程分别代入式（13）和式（14），得 （15） （16） 由式（15）和式（16）可解得压气机的出口温度和出口密度两个值。在计算的过程中要注意单位的换算。 三、新解法 天然气物性计算程序，通常给定温度和压力计算出各种热力参数。文献[3]给出了已知其他参数进行物性计算的方法。 压气机的实际过程是非等熵的绝热过程，其终了状态参数仅与终点状态有关，可以用理想的过程代替非等熵的绝热过程以简化复杂的计算。如图1所示，由点1到点2ad是等熵过程、由点2ad到点2是等压过程，所以、。现在的问题就是如何在已知和的情况下求得。计算过程如下，（1）、先假定任意两个温度值、，利用物性计算程序分别计算（，）和（，）下的熵值、；（2）、由点（，）和点（，）确定线性方程；（3）、由上述线性方程求得对应的温度；（4）、利用物性程序计算出（，）下的熵值；（5）、计算值，如果满足终止条件：（取），转（6），否则，令，，，并转至（2）；（6）、即是（，）下的温度值，再利用物性计算程序计算出焓值。按上述步骤编制出计算机程序[4]。程序框图如图2所示。 图2已知温度T和熵s求解其他参数的程序框图 Fig 2 The flow diagram for calculating the other parameters under given temperature T and entropy s 计算出之后，由式（11