调整压气站站址的计算方法

李卫卫，刘宝玉，赵振智，战丽华

（辽宁石油化工大学石油天然气工程学院， 辽宁 抚顺 113001）

前在输气管线的设计中，经常会遇到对压气站的建设个数为小数的问题，如果多设一个压气站，就会增加投资，浪费材料；而若果少设一个加气站，就会达不到原来输气设计的要求[1,2]。在这种情况下，可以通过增设副管、变径等方法解决问题。

1 增设副管调整压气站站址的计算方法

1.1 站址前移

在干线输气管上增设副管通常是作为增加输量或调整压气站间距的一种方法。通常的情况是：在根据计算所得的压气站l上不宜建站，为保持流量q、起点压力P1和终点压力P2不变，在站间距从l增加到l+ l′的情况下，试问需增设多长的副管，即x=？（见图1所示）。

为调整压气站站间距（向前延伸l¢km）所需增设的副管长度x可按以下公式计算：

（1）如果Dx=D

式中: D—主干线管直径；

Dx—副管直径；

l′—因在计算的站间距上不宜建站而必须向前延伸的距离，或有

可能并站的情况下，前面的压气站向下一压气站移动的距离。

由式(1)可以看出，为调整压气站站址，需增设的副管长度x为延伸距离l′的4/3倍，或副管长度x等于延伸距离l′再加1/3 l′。

图1 增设副管调整压气站站址的计算示意图Fig.1 side pipes adjustment calculation diagram of compressor station

(2) 如Dx=D

(3) 增设副管 x后的计算段流量是否与未加副管的流量一致，可用下式校核：

1.2 增设副管计算公式的证明及应用

把水平输气管的基本公式[3,4]

改写成如下形式：

由公式（4）得：

按上式，对ac和cb′段（见图1）可分别写出：

由公式（6）得：

上式中：

代入上式：

此式即式（2）。

如设Dx=D，代入上式：此式即式（1）。

设Dx=D，代入（6）：

经整理化简后：

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，按这些参数计算的站间距l =113.3 km；站址需向前延伸24 km（即l′=24 km）才适于建站，求需增设的副管长度x=？

解：①按式（1）计算出所需增设的副管长度x：

②按式（3）校核增设32 km副管后的流量与未加副管前的流量是否一致：

2 用变径管调整压气站站址的计算方法

增设副管调整压气站站址只能使站址向前延伸到适于建站的地方，而采用变径管调整压气站站址既适用于站址向前延伸的情况，也适用于站址后移的情况。

2.1 站址前移

如果Dx＞D，即采用直径Dx大于主干线直径D的变径管，可使压气站向前延伸到适于建站的地方。设压气站向前延伸l′km才适于建站，采用变径管调整站址，所需变径管的长度x按下式计算：

2.2 变径管调整压气站站址（向前延伸）计算公式的证明及应用

按水平输气管道基本公式的变换形式（5）：

对ac和cb′段（见图2）可分别写出：

图2 用变径管调整压气站站址（向前延伸）计算示意图Fig.2 With variable diameter pipe adjustment compressor station (extending forward) calculation diagram

ac段：

cb′段：

由公式（6）

设

即

经整理化简后：

把式（9）代入式（8），即得公式（7）。

例2 某个压气站站址需向前延伸10 km才适于建站，采用变径管调整站址，求变径管的长度x=?已知输气管直径D=1 220/1 190 mm，变径管直径Dx=1 420/1 384 mm。

2.3 站址后移

如果Dx＜D，即采用直径Dx小于主干线直径D的变径管，使压气站站址后移到适于建站的地方。设压气站需后移l′km，所需变径管的长度x按下式计算：

2.4 变径管调整压气站站址（后移）计算公式的证明及应用

按公式（5），对ac和cb′段（见图3）可分别写出：

图3 用变径管调整压气站站址（后移）计算示意图Fig.3 With variable diameter pipe adjustment compressor station (moved) calculation diagram

由公式（6）

经整理化简后：

把式（12）代入式（11），即得式（10）。

例3 某个压气站站址需后移10 km，采用变径管调整站址，求变径管的长度 x=?已知输气管直径D=1 420/1 384 mm，变径管直径Dx=1 220/1 190 mm。

3 结 语

增设副管和变径是调整压气站站址布置的方法。在设计中，设计人员如果合理利用这些简便易懂的方法，不仅可以提高设计速度，而且可以提高设计质量。

［1］ 杨发平. 输气工必读[M]. 北京：中国石化出版社， 2006．

［2］李延平，孟萍.天然气处理工艺理论基础[M]. 北京：石油工业出版社，1990．

［3］ 姚光镇. 输气管道设计与管理[M]. 东营：中国石油大学出版社,2006．

［4］中华人民共和国建设部和国家质量监督检验检疫总局. GB50251-2003输气管道工程设计规范[S]. 2003-10.