第十章 压气站与干线输气管道联合系统(1-3)教材.ppt

1,第十章 压气站与干线输气管道联合系统,2,3,4,第一节 压缩机站基本方程,1离心式压缩机的特性曲线 为了使特性适用于不同成分的天然气，常常把其换算成所选定条件下的特性关系，称为对比特性,5,根据上述关系可计算压缩机工况 1）根据实际气体参数和公式，求出入口条件下的对比流量Qm和对比相对转速 。 2）在对比特性曲线上查压缩比,6,3）按Qm查得 值；计算内功率N和轴功率。 4）查压缩机的多变效率； 应注意 1）注意喘振区域，必须比喘振大10； 2）注意原动机与压缩机的匹配,7,喘振就是指当流量减小到某一值Qmin时，离心压缩机就不能稳定工作，压缩机出口压力突然下降，管道内气体倒流，并伴随强烈振动和噪音，这种不稳定工况称为“喘振工况”，这一极限流量Qmin称为“喘振流量”。 滞止工况又叫做堵塞工况，是指当流量增大到某一值Qmax时，叶道喉部截面上的气体流速达到音速，这时流量再也不能增大了，而此时气体的压力得不到提高，压力比1，这种工况称为滞止工况或堵塞工况。 性能曲线上喘振工况与堵塞工况之间的区域称为离心压缩机的稳定工况区。 压缩机转速越高，压力比越大、性能曲线越陡，喘振流量越大，稳定工况区越窄,8,二、离心压缩机变工况性能换算,离心压缩机使用条件改变，如转速变化、介质变化、吸气温度变化等，都会引起压缩机性能的改变。有时为了方便，常用一种容易得到的介质代替设计的工作介质进行试验，这时所得到的性能曲线也需要换算成实际工作介质的性能曲线,9,1.绝热指数k不变或变化很少的变工况性能换算,10,2.绝热指数k变化较大,1）按照等比容比换算法将试验介质的性能换算为工作介质的性能,11,2）按绝热指数相等，只改变转速换算。 由于1）中换算出来的压缩机改变工况后每一点的对应转速nx不同，因此还要将之换算为某转速nconst.的性能曲线,12,三、离心压缩机定转速下的特性方程,为了用解析法计算输气管道系统的工作点，需要将压缩机的性能曲线方程化。下面主要介绍固定转速下的压力比或压缩机出口压力p2与流量之间的性能关系式。 -Q1特性方程一般有两参数方程、三参数方程和多项式方程,13,两参数方程 2a-b0Q12,14,在输气管道计算中，通常采用的是压气站出站压力P2和进站压力P1以及工程标准状态下的流量Q表示的管路特性方程,P22a P12-bQ2,15,2.三参数方程 2a-b0Q1m,m,16,变转速下的特性方程 或 或 恒转速下离心式压缩机简化特性方程 实际工程中，常把压缩比方程简化为二常数方程,四、离心压缩机变转速下的特性方程,17,由于 对于多级或多台压缩机串联组成的压缩机站，其压缩比需进行换算,18,4）往复式压缩机（站）的特性方程 往复式压缩机的经验特性方程,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,第二节 压气站与管路的联合工作,36,压气站的出口压力就是该站间管路的起点压力，该站间管路的终点压力就是下一个压气站的进站压力，压气站的输量等于该站间管路流量。 由于干线输气压气站压缩机往往都是采用燃气轮机作为原动机，因此每个压气站都有自用气量。假定压气站自用气量与进站气量成正比，且各站自用气量比例系数相等，均为（1-M），则，每个站的自用气量为（1-M）Q进（无自用气量的站M1,37,若首站和第一个站间的输气量为Q，则 第二站的自用气量为（1-M）Q， 第二站和第二个站间的输气量为Q-1-MQ MQ; 第三站的自用气量为（1-M）MQ， 第三站和第三个站间的输气量为MQ-1-MMQM2Q; 第i站的自用气量为1-MMi-2Q, 第i站和第i个站间的输气量为M i-2Q-1-MM i-2QM i-1Q; 第n站的自用气量为1-MMn-2Q, 第n站和末段管路的输气量为M n-2Q-1-MM n-2QM n-1Q,38,39,40,41,42,43,由起点压力表示,44,由终点压力表示,45,第三节 输气管道运行工况分析与调节,一、首站进站压力pZ1对全线工况的影响,46,47,48,49,50,51,52,53,1）首站进口压力对输气量的影响最大（a1）,终点的压力影响小，压缩机站数目越多，起点压力的影响越大，而终点压力的影响越小； 2）压缩机站越向前靠近，输气管道的流量越大，因为站间距越短，yi越小。其原因有二 压缩机站向起点靠近，压缩机站进口压力升高，入口条件下的体积排量减少，压缩机站的压缩比增加，输气管道的输量增加,54,站间管段的平均压力升高，流速减小，从而使气体沿管路流动时为克服摩擦阻力的能量消耗减少（在其它条件相同的情况下）。但压缩机站向起点靠近（在给定站数的情况下），要考虑出口压力的限制。当所有站的出口压力都等于Pmax时，输气管道将有最大通过能力。这可联解下列三个方程求得 （1） （2） （3,1an-2 n3 a,55,三、压气站停运对输气管道工况的影响,1）工作点流量中间某站部分机组或全部机组停运，全线由于压缩比减小，流量减小。 第k站出站压力等于进站压力pQkpZk,其特性方程pQk2 AkpZk2 -BkQk2中，Ak 1，Bk0,56,当k1时，即首站停运,57,kn,停运前的流量,QnQ,58,停运站号越小，输量下降越多；停运站号越大，输量下降越小，且当首站停运时输量下降最多，而当压气站数足够多时，最后一个压气站停运对全线输量不产生多大影响,59,2.停运站前面各站进站压力变化,QkQ,首站进站压力,60,QkQ,首站进站压力,3.停运站前面各站出站压力变化,61,停运站前面各站进、出站压力均上升，而且越靠近停运站，（在1xk范围内，x越大）增加越多。 在输气管道设计和运行管理过程中应该注意，如果原来管线在接近于管子允许承压p下工作，一旦某k站停运，其上游的k-1站的出站压力有可能超压，必须考虑调节和控制措施，防止事故发生,62,4.停运站后面各站进站压力变化,若末段管线终点压力pZ不变,63,5.停运站后面各站出站压力变化,若末段管线终点压力pZ不变,64,停运站后面各站进、出站压力均下降，且越靠近停运站（在k1xn范围内，x越小），进、出站压力下降越多，离停运站越远，下降越少,65,1）中间压气站停运后，全线输量减少。停运站标号越小，输量下降越多，停运站标号越大，输量下降越少。第一站停运输量下降最多；最后一个压气站停运时，全线输量下降最少，且当压气站数足够多时，最后一个压气站停运对输量几乎没有影响； 2）中间压气站停运后，停运站上游各站进、出站压力均增加，下游各站进、出站压力均下降，且越靠近停运站压力变化越大，距停运站越远，压力变化越小,66,四、定期分气或集气对工况的影响,67,k站,k1站,68,分气情况,Q*Q,69,Q*-q）Q,70,Q*-qQQ* 这说明，与没有分气相比，分气以后，分气点前管内流量增加，而分气点后管内流量减少,71,集气情况,Q*Q,72,Q*-q）Q,73,Q*-qQQ* 与没有集气相比，集气以后，集气点前管内流量减少，而集气点后管内流量增加,74,分集气对分集气点以前各站进、出站压力的影响,1xk,分集气前,分集气后,分集气前后比较,75,76,分集气对分集气点以后各站进、出站压力的影响,k1xn,分集气前,分集气后,77,分集气对分集气点以后各站进、出站压力的影响,k1xn,分集气前,分集气后,78,79,对于定期分气 1）分气点之前的管内流量比分气前增大，分气点之后的管内流量比分气前减小； 2）定期分气将造成全线压力下降，越接近分气点的地方，压力下降越多，距分气点越远下降越少,80,对于定期集气 1）集气点之前的管内流量比集气前减小，集气点之后的管内流量比集气前增大； 2）定期集气将造成全线压力上升，越接近集气点的地方，压力上升越多，距集气点越远上升越少,81,五、输气管道系统调节,输气管道系统的调节无非就是调节系统的两大部分管路特性和压气站特性。 1.调节管路特性 对于新设计而言，可以通过改变管径、增设副管、变径，如果有分支管路，可进行不同的管径组合等达到调节管路特性的目的。 对于运行操作管理来说，主要通过调节干线阀门开度、调节各支管流量的方法改变管路特性。 2. 调节压气站特性 1）变转速调节 2.改变压缩机进口阀门开度的节流调节 3.可转进口导叶调节 4.循环调节