天然气管道离心压缩机的特性计算研究

• 作 者: 王丽燕
• 出 处: 中国石油大学(北京)
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 天然气管道 离心压缩机 性能换算 特性仿真

离心压缩机是天然气长输管道系统常用的增压设备,深入研究离心压缩机的稳态和瞬态运行特性,提出准确稳健的离心压缩机特性计算方法,为我国天然气管输系统中离心压缩机的安全稳定运行提供理论指导,具有十分重要的学术价值和工程意义。针对天然气管道稳态运行时的离心压缩机性能换算,详细分析了完全相似、第一类和第二类近似相似换算方法的特点,发现压比参数是影响压缩机性能换算的关键参数,减小该参数的误差可提高换算精度。为此,本文引入预估校正思想,先采用第二类近似相似方法对压比进行预估,再用第一类近似相似方法对压比进行校正。通过与川气东送某压气站的现场数据对比,该方法换算后的出口压力误差约为0.1MPa,相对误差在2%左右,出口温度误差在2℃以内,较第一类和第二类近似换算的精度高。针对天然气管道瞬态运行时的离心压缩机特性仿真,深入分析了离心压缩机的启停物理过程,发现压缩机的出口压力、流量等参数动态变化过程中会引起与之相连管道的边界条件剧烈变化,处理不当可能引起整个管网数值求解过程发散。为此,本文提出离心压缩机启动过程瞬态特性“三段式”计算方法,即把启动过程分为三个阶段:开车阶段、过渡阶段、平稳阶段,通过建立管道和离心压缩机系统数学模型,采用FORTRAN语言编程,实现了离心压缩机启停过程的瞬态仿真。与ZY管线某压气站的压缩机启停现场数据进行对比,发现仿真结果与现场数据的吻合较好,可准确地描述离心压缩机的启停过程瞬态变化。最后,采用本文所开发的准确稳健的离心压缩机特性计算方法,针对陕京二线天然气管道,研究了首站压缩机启动、首站压缩机停车和中间站压缩机停车三种工况下,压缩机的启停对前后管段流量、压力的影响,详细分析了典型压缩机启停过程对管道运行特性的影响规律,为陕京二线天然气管道的安全管理高效运行提供重要参考。