天然气长输管道压气站压缩机组选型

2015-01-03周大鹏大庆油田工程有限公司

油气田地面工程 2015年9期

周大鹏大庆油田工程有限公司

天然气长输管道压气站压缩机组选型

周大鹏大庆油田工程有限公司

在天然气长输管道压气站的设计中，压缩机组配置是否合理，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。

天然气长输管道；压气站；压缩机组；配置

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。

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 压缩机及驱动机选型

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，其优缺点的比较见表1[2]。

表1 压缩机类型优缺点比较

考虑长输管道压气站设置较多，以西气东输三线管道西段为例，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，全长约2 000 km，共设置压气站10余座，站址位置较偏远，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。

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动机驱动，两种驱动方式优缺点见表2[3]。

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。

表2 燃驱和电驱优缺点对比

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四座压气站为例，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110 kV外电条件，该站选择燃驱压缩机为天然气增压。其余3座站场均具备外电条件，结合当地电价、外电线路投资、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/标立方米加管输成本，分别对各站燃驱方案和电驱方案进行经济比较，比选结果见表3，可见当气价为2.6元/标立方米时，各站燃驱费用现值均高于电驱费用现值。通过经济比选，并考虑外部供电、供水条件落实情况，这3座站场均选择采用电驱压缩机。

表3 电驱与燃驱经济比选结果104万元

3 压缩机组配置

压缩机驱动方式确定之后，压气站机组的配置形式尤为重要。西气东输管道是庞大而复杂的天然气输配系统，为保证天然气用量的需求，其合理的压缩机组配置对管道的有效运行及工程的经济性起着重大作用。首先根据各站的气体流量、进出站压力、压气站压比等工艺参数计算单机功率，并结合不同压缩机厂家的机组功率，最终确定各站匹配的压缩机功率及台数。

鉴于天然气长输管道线路长、压气站设置多的特点，在机组备用上应根据可用率计算、系统失效降量分析、输气能力和经济性分析等方法确定各压气站的备用机组配置。西三线压气站可与西二线压气站双线联合运行，压缩机机组配置的原则是：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，对暂时不设备用机组的站场，应为未来发展考虑压缩机预留位置。西三线西段中4座压气站的压缩机组配置见表4。

表4 压气站驱动方式、压缩机组配置

4 其他影响因素

长输管道有输量逐年递增的特点，因此，选用的压缩机组除满足在设计输量下安全运行外，还应能适应不同阶梯输量的要求。所选机组的特性曲线能与管道特性曲线协调，机组的变工况运行能适应管道流量变化的要求，并尽量在高效区内运行。天然气长输管道能够安全平稳运行是压缩机组选型的最终目的，机组的配置还需考虑运行和机组维护等因素，在投资方面进行综合对比后提出[4]。