調(diào)整壓氣站站址的計算方法

李衛(wèi)衛(wèi)，劉寶玉，趙振智，戰(zhàn)麗華

（遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院， 遼寧 撫順 113001）

前在輸氣管線的設(shè)計中，經(jīng)常會遇到對壓氣站的建設(shè)個數(shù)為小數(shù)的問題，如果多設(shè)一個壓氣站，就會增加投資，浪費材料；而若果少設(shè)一個加氣站，就會達不到原來輸氣設(shè)計的要求[1,2]。在這種情況下，可以通過增設(shè)副管、變徑等方法解決問題。

1 增設(shè)副管調(diào)整壓氣站站址的計算方法

1.1 站址前移

在干線輸氣管上增設(shè)副管通常是作為增加輸量或調(diào)整壓氣站間距的一種方法。通常的情況是：在根據(jù)計算所得的壓氣站l上不宜建站，為保持流量q、起點壓力P1和終點壓力P2不變，在站間距從l增加到l+ l′的情況下，試問需增設(shè)多長的副管，即x=？（見圖1所示）。

為調(diào)整壓氣站站間距（向前延伸l￠km）所需增設(shè)的副管長度x可按以下公式計算：

（1）如果Dx=D

式中: D—主干線管直徑；

Dx—副管直徑；

l′—因在計算的站間距上不宜建站而必須向前延伸的距離，或有

可能并站的情況下，前面的壓氣站向下一壓氣站移動的距離。

由式(1)可以看出，為調(diào)整壓氣站站址，需增設(shè)的副管長度x為延伸距離l′的4/3倍，或副管長度x等于延伸距離l′再加1/3 l′。

圖1 增設(shè)副管調(diào)整壓氣站站址的計算示意圖Fig.1 side pipes adjustment calculation diagram of compressor station

(2) 如Dx=D

(3) 增設(shè)副管 x后的計算段流量是否與未加副管的流量一致，可用下式校核：

1.2 增設(shè)副管計算公式的證明及應(yīng)用

把水平輸氣管的基本公式[3,4]

改寫成如下形式：

由公式（4）得：

按上式，對ac和cb′段（見圖1）可分別寫出：

由公式（6）得：

上式中：

代入上式：

此式即式（2）。

如設(shè)Dx=D，代入上式：此式即式（1）。

設(shè)Dx=D，代入（6）：

經(jīng)整理化簡后：

此式即式（3）。

例1 已知：q = 93.93×106m3/d，DH/ DB=1 420/1 384 mm，P1=8 039 MPa，P2=6.66 MPa；Δ=0.578，λ=0.01，tcp=21 ℃，Zcp=0.86，按這些參數(shù)計算的站間距l(xiāng) =113.3 km；站址需向前延伸24 km（即l′=24 km）才適于建站，求需增設(shè)的副管長度x=？

解：①按式（1）計算出所需增設(shè)的副管長度x：

②按式（3）校核增設(shè)32 km副管后的流量與未加副管前的流量是否一致：

2 用變徑管調(diào)整壓氣站站址的計算方法

增設(shè)副管調(diào)整壓氣站站址只能使站址向前延伸到適于建站的地方，而采用變徑管調(diào)整壓氣站站址既適用于站址向前延伸的情況，也適用于站址后移的情況。

2.1 站址前移

如果Dx＞D，即采用直徑Dx大于主干線直徑D的變徑管，可使壓氣站向前延伸到適于建站的地方。設(shè)壓氣站向前延伸l′km才適于建站，采用變徑管調(diào)整站址，所需變徑管的長度x按下式計算：

2.2 變徑管調(diào)整壓氣站站址（向前延伸）計算公式的證明及應(yīng)用

按水平輸氣管道基本公式的變換形式（5）：

對ac和cb′段（見圖2）可分別寫出：

圖2 用變徑管調(diào)整壓氣站站址（向前延伸）計算示意圖Fig.2 With variable diameter pipe adjustment compressor station (extending forward) calculation diagram

ac段：

cb′段：

由公式（6）

設(shè)

即

經(jīng)整理化簡后：

把式（9）代入式（8），即得公式（7）。

例2 某個壓氣站站址需向前延伸10 km才適于建站，采用變徑管調(diào)整站址，求變徑管的長度x=?已知輸氣管直徑D=1 220/1 190 mm，變徑管直徑Dx=1 420/1 384 mm。

2.3 站址后移

如果Dx＜D，即采用直徑Dx小于主干線直徑D的變徑管，使壓氣站站址后移到適于建站的地方。設(shè)壓氣站需后移l′km，所需變徑管的長度x按下式計算：

2.4 變徑管調(diào)整壓氣站站址（后移）計算公式的證明及應(yīng)用

按公式（5），對ac和cb′段（見圖3）可分別寫出：

圖3 用變徑管調(diào)整壓氣站站址（后移）計算示意圖Fig.3 With variable diameter pipe adjustment compressor station (moved) calculation diagram

由公式（6）

經(jīng)整理化簡后：

把式（12）代入式（11），即得式（10）。

例3 某個壓氣站站址需后移10 km，采用變徑管調(diào)整站址，求變徑管的長度 x=?已知輸氣管直徑D=1 420/1 384 mm，變徑管直徑Dx=1 220/1 190 mm。

3 結(jié) 語

增設(shè)副管和變徑是調(diào)整壓氣站站址布置的方法。在設(shè)計中，設(shè)計人員如果合理利用這些簡便易懂的方法，不僅可以提高設(shè)計速度，而且可以提高設(shè)計質(zhì)量。

［1］ 楊發(fā)平. 輸氣工必讀[M]. 北京：中國石化出版社， 2006．

［2］李延平，孟萍.天然氣處理工藝理論基礎(chǔ)[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1990．

［3］ 姚光鎮(zhèn). 輸氣管道設(shè)計與管理[M]. 東營：中國石油大學出版社,2006．

［4］中華人民共和國建設(shè)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB50251-2003輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范[S]. 2003-10.