天然气管道输送(第五章：输气干线系统的设计与工况分析)
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第五章
输气干线系统的设计与工况分析
称为对比特性。
第一节压缩机站基本方程
1 离心式压缩机的特性曲线
为了使特性适用于不同成分的天然气，常常把其换算成所选定条件下的特性关系，称为对比特性。min
/5300)./(50,288,91.00000r n K kg J R K T Z ====
根据上述关系可计算压缩机工况：
1）根据实际气体参数和公式，求出入口条
件下的对比流量Q m 和对比相对转速。2）在对比特性曲线上查压缩比；
m
n n ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛0
3）按Q m 查得
值；计算有效功率N 和轴功率N S 。
4）按Q m 查压缩机的多变效率；应注意：
1）注意喘振区域，Q m 必须比喘振大10%；2）注意原动机与压缩机的匹配。
2 压缩机（站）特性方程
（1）恒转速下的特性方程
m
N ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛1ρA
S N N N +=
（2）变转速下的特性方程
或
或：
（3）恒转速下离心式压缩机简化特性方程
实际工程中，常把压缩比方程简化为二常数方程：
2
1
012
012
Q c n n Q b n n a +⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝⎛+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=ε2
2022
022
Q c n n Q b n n a H +⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝⎛+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=
由于：
对于多级或多台压缩机串联组成的压缩机站，其压缩比需进行换算。
2
21
22
bQ
aP P −=2
01100⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝⎛=T T Z P b b 21
02
Q
b a −=ε
上节课主要内容
（1）环形输气管道水力计算
（2）输气管道温降基本公式、平均温度、水合物形成条件与防止措施（3）压缩机站特性曲线和特性方程
（4）输气管道和压缩机站的联合工作
表示，见式5-53和5-55）1）各站的进出口压力（用P
Z1
2）工作点流量
）往复式压缩机（站）的特性方程（压缩比更大）：（4）往复式压缩机（站）的特性方程（压缩比更大）：往复式压缩机的经验特性方程：
第二节压缩机站与输气管道的联合工作
联解压缩机站特性方程和输气管道的特性方程。
2
22KLQ
P P Z
Q +=2
22
bQ
aP P Z
Q −=
对于n 个压缩机站的输气管道，可以写出：
设：
一般首站进口压力P Z1和终点压力P Z 是已知的，由上面各对方程，
2112112
11212Q
y y a a P a a a P x x i i x i Z x Zx ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=−−=−−−∑ΛΛ输气管道末端
（5-53）
同样，也可以用一个通式表示任一站的出口压力：
同样，也可以用一个通式表示任一站的出口压力：对于输气干线末段，由于
211
2112
11212Q
y y a a P a a a P x x i i x i Z x Zx ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=−−=−−−∑ΛΛ22112
11212
2112112
11212Q
b y a a a P a a a a Q b Q y a y a a a P a a a a P x x
i i x x i Z x x x x x x i i x x i Z x x Qx ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=−⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=∑∑=−−−−−=−−−ΛΛΛΛ2
22Q
L K P P n n Z Qn +=2
222
12
1212Q L K P Q b y a a P a a a P n n Z n n
i i n i Z n Qn +=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=∑=−ΛΛ2
22
12
1212Q L K Q b y a a P a a a P n n n n
i i n i Z n Z −⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=∑=−ΛΛ输气干线系统的设计与工况分析
（5-55）
由此可得到工作点流量：
由用终点压力表示的任一因此：
由此可得到工作点流量：由用终点压力表示的任一站的进出口压力
2212
1122
12
1212
22121212)(Q
y y a P a Q
y y a a P a a a Q
L K Q b y a a P a a a P n n i i n i j j Z n
i i n n
i i n i Z n n n n n i i n i Z n Z ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧+⎥⎥⎦⎤⎢
⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=−⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=∑∏∏∑∑=−===−=−ΛΛΛΛ2212
1
21)()
(1
Q
y y a P a P n n i n i j i j Z n i i Z ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=∑∏∏==−=（5-59）