乾貨分享丨離心壓縮機的選型實例

西安因聯信息科技 發佈 2024-03-05T01:09:42.655128+00:00

首先依據所建長輸管道工程的實際情況,同時考慮工作近、遠期的需求制定合理的天然氣輸送方案。




首先依據所建長輸管道工程的實際情況,同時考慮工作近、遠期的需求制定合理的天然氣輸送方案。然後依據已知的氣源壓力、流量、氣質組分、各用戶分輸站用氣壓力等參數,利用相關軟體對管網系統進行多方案的技術經濟比較,進而確定出最優的工藝方案,並結合現場壓氣站建設條件確定壓氣站的主要輸送工況和工藝參數。

下面以某長輸天然氣管道的一個壓氣站為例,簡要介紹該壓氣站壓縮機組的選型過程。

(1)管輸天然氣組分,見表1。

表1 管輸天然氣組分


(2)壓氣站工藝參數

依據管道不同階段輸量台階的輸送需求,並考慮用戶調峰、壓氣站失效以及增輸情況,確定出壓氣站的5種典型輸氣工況,見表2。

表2 壓氣站工藝參數


(3)列出壓氣站環境參數。該壓氣站環境參數見表3。

表3 壓氣站環境參數


(4)計算氣體物性參數和壓氣站軸功率。

根據氣體組分和工藝參數,利用由BWRS方程計算天然氣的比熱容比cp/cv、壓縮係數Z,依據公式估算軸功率,壓縮機的多變效率按86%估算。各種工況下的軸功率估算值見表 4。

表4 各種工況下的軸功率估算值


(5)確定壓縮機功率等級和機組台數。

根據工藝參數可知,該壓氣站最大流量是最小流量的 3 倍,流量變化範圍較大;但最大站壓比為1.42,最小站壓比為1.28,壓比變化較小,顯然採用並聯流程更優。

若採用1用1備的並聯方案,單台機組要覆蓋(118~362)×104m3/h的流量範圍,其最小功率僅為最大功率的 38%,壓縮機的轉子設計難以滿足如此寬的變化範圍。通常管道用壓縮機的最大流量不宜超過最低流量的2倍,最小功率不宜低於最大功率的 40%。表5列出了天然氣管道常用燃氣輪機規格型號,供選型參考。因此,該站應選用3台同型號壓縮機,按2 用 1 備方式運行。

表5 常用的驅動管道壓縮機用燃氣輪機機型和主要參數


表5中的燃氣輪機功率和效率是指在ISO條件(15℃、海平面大氣壓)下的數值,其實際輸出功率隨著海拔升高和大氣溫度的升高而降低,通常海拔每升高1000m,其輸出功率降低10%;大氣溫度每升高10℃,其輸出功率降低10%。本案例中,壓氣站海拔高度為2000m,最高大氣溫度為40℃,燃氣輪機在現場條件下的輸出功率約降低 35%。根據表5中壓氣站的總軸功率(38MW),推薦採用3台30MW等級的燃氣輪機(2台燃氣輪機在現場條件下的總輸出功率為39MW)參加與電動機驅動機組的對比。燃氣輪機耗氣量=燃氣輪機功率×燃氣輪機燃氣耗率。燃氣輪機燃氣耗率需要根據不同的燃氣輪機機型選取,該數據可查燃氣輪機廠數據或依據已有的類似機組估算得到。

推薦採用國內長輸管道使用較多的高速直連電動機驅動壓縮機參加與燃氣輪機驅動機組的對比,電動機功率通常為壓縮機需求軸功率的1.1~1.2倍,本案例中單台電動機功率為22MW。具體比較內容見表6。

表6 燃氣輪機和電動機驅動方式技術經濟分析


(6)驅動方案比較。

根據現場調研,該壓氣站周邊沒有可供利用的蒸汽源,但具備供電條件,因此該站壓縮機可採用電動機驅動或燃氣輪機驅動(燃氣為管道所輸的天然氣),需開展兩種驅動方案的技術和經濟比較分析,具體比較內容見表6。根據經濟對比,案例中的壓氣站採用電動機驅動方案的投資高於燃氣輪機方案,但由於電費明顯低於燃氣費用,導致電動機驅動方案費用現值較燃氣輪機方案低65299萬元,因此該站推薦採用電動機驅動方案。

(7)壓縮機組供貨商開展初步設計,並提供壓縮機組數據單、性能參數和曲線等相關報告。表7中的工況與表2中工況的對應關係為:工況1和2分別表示1台壓縮機在工況a和b下單獨運行時的工況,工況3、4和5分別表示兩台壓縮機在工況c、d和e下並聯運行時的工況。

表7 壓縮機數據表


(8)核算壓縮機組適應性。

買方根據壓縮機組供貨商提供的機組性能參數和曲線核算在不同工況條件下機組的適應性,確認各工況點均可覆蓋,其長期工作點應在機組的高效工作區。壓縮機組各工況點分布圖如圖1所示。

圖1 壓縮機組各工況點分布圖

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