天然气长输管道运行工况调节分析

何晶仁，施玉凤

（中石油管道有限责任公司西气东输分公司，江苏南京 210002）

天然气长输管道运行工况调节分析

何晶仁，施玉凤

（中石油管道有限责任公司西气东输分公司，江苏南京 210002）

天然气实际运行时，常常存在用户需求或接气工况突变等情况，为了保证能量守恒，提高经济效益，需要合理地调节天然气长输管道运行工况。基于此，对天然气长输管道系统的调节方法进行了详细介绍，希望有助于天然气长输管道安全平稳的运行。

天然气；长输管道；工况调节

天然气在我们生活中必不可少，为我们的生活带来了诸多便利，因此，天然气长输管道运行情况备受关注。天然气长输管道是一个统一的、封闭的水动力学系统，主要组成部分有压缩机站与站间管道[1]，若长输管道运行中水力工况稳定，则压缩机站提供的能量正好满足全线所需的压降，如此可实现安全经济的运输。

1 管道的调节

为了有效调节天然气长输管道运行工况，首先应考虑管道自身的调节，主要包括以下几个方面：

1）调节管道起点与终点压力。由天然气输送能力计算公式可知，输气量和管道起点、终点压力的平方差的0.5次方是正比的关系[2]，因而，调节管道起点、终点压力能够对流量产生重要影响。然而，调节起点压力与调节终点压力两者产生的效果却不一样，由公式推导以及实践得知，与降低终点压力相比，提高起点压力所带来效果更佳，能够大大增加流量，故为了实现调节流量的目标，调节起点压力更有效。此外，如果压力差保持不变的情况下，将管道起点、终点压力同时提高，也可以实现增大输气量的效果。调节管道起点、终点，该方法简单、经济实用，特别是在输气量变化不大的状态下，适用于无压缩机组的输送管道。

2）管道节流。该方法主要是调节管道上调节阀的开度，降低调节阀的开度，等同于增加管道的局部摩擦，改变了管道的特性，从而改变管道系统的工况，降低输气量。管道节流操作简单，然而消耗了大量的能量，经济实用性差。

3）铺设副管。根据流量计算公式，铺设副管，即扩大了管道的流通面积，改变了管径，进而提高输气量。副管的长度以及管径直接决定了输气量的增大程度。当输气量增大需求达到某个程度时，铺设副管能够使压缩机站数减少，减少了建造与运行成本。

4）铺设变径管。铺设大变径管，效果等同于铺设副管，能够增大输气量；反之，铺设小变径管，则降低输气量。铺设变径管后，将不再使用原有管道，浪费较大，因此，该方法常用于管道初期建造或后期改造中，在日常工况调节中不采用。

2 压缩机的调节

压缩机是天然气长输管道的重要组成部分，对压缩机进行调节，可实现管道工况的调节。常用的调节方法主要有以下几种：

1）调节压缩机转速。提高压缩机转速，将提供更多的能量，同时，也提升了天然气管道输气量与压力，达到高压输气；相反，则会降低天然气管道输气量与压力。调节压缩机转速的操作简单，充分利用了能量，减少浪费，是最常用的方法，然而，受到原动机功率的影响，调节范围受限。

2）调节压缩机进口流量。该调节方法是指调节压缩机进口的调节阀开度，即调节压缩机进口的压力或流速，主要包括等流调节与等压调节两种，操作简单，尽管耗费了能量，但使压缩机的特性发生变化，具有较好的经济性，也是常采用的调节方法。

3）调节压缩机进口气流旋绕。相比进口节流，该方法的效率更高，然而结构复杂，需将导向片安装在离心压缩机叶轮进气管处，让气流旋绕，改变其流向，进而改变机组的输气量与排气压力，实现外输流量的调节。若压缩机为多级叶轮，则只能将导向片安装在第一级进口之前，且装置较为复杂。

4）调节压缩机出口节流。该调节方法指调节压缩机出口管道的调节阀开度。减小调节阀开度时，全线流量将降低，提高了压缩机出口的压力，但降低了管道所耗费的流量，从而在调节阀的节流上将耗费部分“多余”的流量。此调节方法操作便捷，却使部分能量流失，经济性较差。

5）压缩机放空或旁路调节。放空调节指当生产要求的气量小于压缩机排气量时，将部分气体直接放入大气中；而旁路调节指将部分气体经冷却器返回至压缩机进口。旁路或放空调节耗费了电能，经济性最差，因此，通常仅作为喘振控制，而很少单独使用。

3 压缩机站的调节

压缩机站的调节主要包括调节首站、调节参与运行的压缩机数或站数、以及调节压缩机站出口温度三种调节方法。首先，调节首站指调节首站中压缩机的转速，或者运用辅助压缩机使进口的压力提升，是一种经济有效的调节方法。然后，调节参与运行压缩机数或站数常用于输量变化较大的情况下，通过增加并联压缩机机组，扩建原有压缩机站，或增加压缩机站，来改变全线能量供应。最后，由流量计算公式可知，输气温度降低，输气能力将提高。根据数据显示，输气温度由50℃～70时℃，流量的提升幅度高达59%，因此在气体出站前，采用冷却措施，使出口的温度降低，能够增加输量。然而，降低出口温度需在一定技术支持下进行。

4 总结

综上所述，各类工况调节方法均有优点与缺点，所适用的情况也有所不同。在实际运用中，应根据实际情况，在达到工艺要求的基础上，对经济性、适用性以及未来发展等进行综合考虑，科学合理地选择有效的工况调节方法。

[1] 冯金赢.天然气长输管道输气量控制调节与分析[J].石化技术，2016，（09）：258+261.

A n a l y s i s o n O p e r a t i o n C o n d i t i o n A d j u s t me n t o f N a t u r a l G a s L o n g-d i s t a n c e P i p e l i n e

He Jing-ren，Shi Yu-feng

In order to ensure the conservation of energy and improve the economic eff i ciency，it is necessary to adjust the operating conditions of long-distance natural gas pipeline in order to ensure that the natural gas is running normally.Based on this，this paper introduces the regulation method of long-distance natural gas pipeline system，hoping to help the safe and smooth operation of longdistance natural gas pipeline.

natural gas；long-distance pipeline；condition adjustment

TE973

B

1003-6490（2017）08-0183-02

2017-06-09

何晶仁（1985—），男，江苏常州人，助理工程师，主要从事天然气管输工作。