长输管道压缩机的特点和性能参数

长输管道压缩机的特点和性能参数

冯小星，樊烨，吴顺生

1中国航空油料有限责任公司宁夏分公司，宁夏 银川 750001

摘要：离心压缩机是长输管道的主要设备，通过分析压缩机的气体密度计算和压缩因子特性，得到影响压缩机的几个主要特征参数：流量、压比、效率、功率和多变能头值，再对各个参数进行分析处理得到相互计算公式，对实际工程应用意义重大。

关键词：压缩机；气体密度；压缩因子。

0.引言

离心压缩机是一种为气体供能的设备，在实际运行时不仅与自身叶轮尺寸、入口条件有关，还受气体参数影响。Starling等提出了含11个特征的BWRS方程，是现今研究天然气特性最可靠的方法，该方程大量使用于气体密度和压缩因子的分析[1]。

气体密度计算[2]：

（1）

其中：——压力，kMa；

——气体或液体密度，kmol/m3；

——气体常数；

——系统温度。

上述方程中的剩余参数，必须要通过试验得到。

采用抛物线法求解，迭代过程如下：

                          （2）

压缩因子计算：

（3）

其中，使用较多的特征参数有：流量、压比、效率、功率和多变能头值，各个参数之间的联系，体现了压缩机的运行特征。

1.流量

我国天然气应用规定在压力，温度时的流量是标准体积流量，实际应用中使用入口条件的体积流量，代表压缩机的气体流通性能[3]。工程上体积流量和实际流量的关系如下：

                         （4）

其中： ——气体实际体积，m3；

——标准情况下的体积，m3；

——气体实际压力，Pa；

——标准情况下的压力，Pa；

——气体实际温度，K；

——标准情况下的气体温度，K；

——实际压缩因子

2.压比

指压缩机出口压力除以进口压力，其取值范围体现了压缩气体压力增加的幅度。

3.轴功率

轴功率体现了压缩机运行时要求动力的实际值，计算过程如下：

                           (5)

可知，轴功率的取值和压缩机密度、流量、多变效率和多变能头值有关。在一定条件下，多变能头值发生改变，会对压缩机的轴向功率值产生影响，进而改变全线能耗值[4]。

4.多变指数

在对气体进行压缩时热力参数会变化，特别是从初始状态压缩到终了状态，压力变化很明显。多变指数计算如下：

                         （6）

5.多变能头

指压缩机各级叶轮中做功可使气体压力变大的部分，除去动能损失能头。多变能头的数值大小代表了被压缩气体压力升高的幅度[5]。多变能头公式如下：

                    （7）

其中：——多变能头，KJ/kg；

——压缩机入口处压缩因子；

——气体常数，KJ/(kmol*K)；

6.多变效率

因为气体在压缩机中是一个不断变化的过程，所以能够用多变效率代表其实际效率，可用来描述叶轮机做的有用功的程度。多变效率计算如下：

                            （8）

其中k为绝热指数。

因此，合理控制好压缩机的流量，压比，轴功率、多变指数、多变能头，对实际管道安全运输意义重大，可以使远程油气运输更加高效。通过体积流量和实际流量计算可知，气体压力及温度两者关系重大。

参考文献

[1]黄凯.往复式压缩机组管道布置特点与分析[J].乙烯工业,2022,34(03):39-44+66.

[2]米孜拉夫·麦麦提,杨帆,张伟,代川,马利凡.裂解气压缩机管道无应力安装[J].乙烯工业,2022,34(02):65-68+70.

[3]王高杰,李慧芳,卢敬田,王传志,钱才富.压缩机入口管道疲劳断裂分析[J].化工机械,2021,48(06):899-908.

[4][1]严映华. 大功率往复式压缩机管道振动特性及振动控制研究[D].重庆大学,2021.DOI:10.27670/d.cnki.gcqdu.2021.001489.

[5]王清勋.天然气长输管道压缩机故障原因分析及对策[J].化工管理,2020(24):153-154.

通讯作者：冯小星（1998.7），男，硕士研究生。

研究方向：长输管道环焊缝缺陷失效。

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