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[摘要]以陕西省天然气股份有限公司长输管线为例,介绍利用威莫斯公式对长输管线输气能力的简便计算方法,强调该计算方法的简便、快捷。
[关键词]长输管线 输气能力 简略计算
中图分类号:TE8文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810112-01
目前,天然气行业对长输管道输气能力、各种工况模拟多采用管道模拟软件进行,这样得到的结果最为接近真实情况。但很多时候,我们不需要利用管道模拟软件建立一个模型来模拟具体的压力、流量情况,只需要计算出一个大致的数据来指导我们的工作方向。所以,简便、快捷在此时就更为重要。下面,我将以我公司靖西一、二线为例,为大家介绍一下管道输气能力的简便计算方法。
输气干线的水力计算随着输气系统组成的不同,管道经过地形的差别,输气管的水力计算比较复杂,详细计算可参考有关专业的书籍,如《输气管道工程》、《天然气工程手册》等。
我们在选用水力计算公式时应考虑天然气管中的流态和管子本身的粗糙度及气体的净化情况,当计算的流态属非阻力平方区时,应用前苏联近期公式为宜;对螺旋焊缝管,宜采用威莫斯公式;对于新设计的大口径长输管道,因管子焊缝处理得好,可认为是光滑管,大都采用潘汉德修正式,我国的长输管道设计规范也推荐采用此公式①。我公司管道为螺旋焊缝管,故管道输气能力计算公式采用威莫斯公式。根据管道实际情况引入系数K(经验值1.065)。因为我们的要求是方便、快捷,只是对稳流状态下管道输气能力的简略计算,所以不考虑管道沿线高差、温度等因素的影响。
Q=5033.11Kd8/3[(p12-p22)/(ZΔTL)]1/2
式中:Q-输气管流量,m3/d;d-管道内径,cm;p1-输气管起点绝对压力,MPa;p2-输气管终点绝对压力,MPa;Δ-天然气相对密度;Z-天然气压缩系数;T-气体绝对温度,K;L-管道长度,km。
为了计算方便,我们可以建立EXCEL表格如下,将场站、公式、沿线参数带入表格内。
计算举例:
1.某段管道自输气能力的计算。以靖边-泾河一线管道为例,将此区间距离449.4km、靖边设计压力4.5MPa、泾河设计压力2.75MPa代入表中,可以得出此段管线输气量为140万方/日。但这并不是一线的自然输气能力,因我公司还接受长庆三净来气,若一线由三净进气,因化子坪设计压力为5.4MPa,化子坪泾河管段距离更近而压差更大,计算化子坪-泾河输气量,可以得出一线自然输气能力为202万方/日。
2.开启压缩机时,管道的输气能力的计算。输气干线与压气站是一个统一体,压气站是输气管道系统中一个重要的组成部分,两者的工况紧密相联、互相制约、互相影响,某管段或压气站工况变化将会引起整条管线甚至与之相连的整个供气系统的工况变化。以延安压气站对二线加压为例,延安压气站内四台压缩机,每台排气量为230-300万方/日、进气压力低限为2.7MPa、排气压力高限为5.8MPa,压比1.3。若要计算延安压气站对二线加压时的二线输气能力,将延安出站5.8MPa、泾河2.75MPa代入,得到输气量为631万方/日,但因压缩机压比限制,此时进站压力不能低于4.46MPa,计算得到靖边延安段输气量为112万方/日,上下游输气量不匹配,故此工况不存在,需要调整压力数值至匹配为止。
经过调整计算,当延安站进气压力为3.69MPa,排气压力为4.8MPa时,上下游输气量均为485万方/日,此即为二线在延安压气站加压下的输气能力。与此类似,我们可以计算出3座加气站中的每一个对某条管线加压时的输气量,但每条管线的输气能力必然是某几个压气站联合运行的结果。
3.一二线某段管道故障时全线自输气能力的计算。对于任何一个利用管道输送介质的公司来说,单一的管道是最缺乏安全保证的,一旦其中某段管道甚至某个管件出现故障,如不能在一定时间内修复,都必然将影响到对下游的供应。两条管道就可以很好的避免这种情况的发生,除非有不可抗因素的出现。那么,在两条管道同时输送介质的情况下,假设其中某段发生故障,介质还可以由另外一边继续输送,计算出管线此时的输气能力,才能确定下游维持正常供应的时间即抢修时间。下面,就以一线化子坪-延安段故障为例计算此时全线自然输气能力。
当一线化子坪-延安段发生故障时,全线的输气能力受制于二线化子坪延安段的输气量,此段管道的最大输气量即为全线的输气能力。这样,我们就需要将全线分为三段计算,即靖边化-子坪一二线的输气量、化子坪-延安二线的输气量、延安-泾河一二线的输气量。
计算时,将靖边设计压力4.5MPa,泾河设计压力2.75MPa代入,经过调整计算,得到当化子坪站压力4.28MPa、延安站3.93MPa时,上下游三段管道输气量均为480万方/日,此即为当靖边、泾河都处于设计压力点的情况下化子坪-延安段发生故障时的一二线全线自然输气能力。当然,具体计算时长输管线首尾压力不可能正好处于设计压力点,将实际压力代入计算即可。
例3是计算了一二线某段管道故障时全线的自然输气能力,若要计算某段故障时全线最大的输气能力,必然需要将压气站考虑在内,进一步分析输气管道和压气站的联合工况。与例2类似,计算时需要将每个压气站的压缩机的排量、进出口设计压力、压比等因素考虑在内,在这里就不赘述了。
总结:以上,就是利用威莫斯公式对管道输气能力的简便计算,因为只是粗略计算,所以计算结果与实际存在一定误差。但是因为其使用非常便捷,在很多不方便使用管道模拟软件或者只需要一个大概数值的时候更节约时间,故仍有一定应用价值。当然,如果需要精细计算,还是选择管道模拟软件更为实际。
注释:
①摘自《输气管道工程》.
参考文献:
[1]徐文渊、蒋长安,《天然气利用手册》,中国石化出版社,2001.
[2]王志昌,《输气管道工程》,石油工业出版社,1997.
[关键词]长输管线 输气能力 简略计算
中图分类号:TE8文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810112-01
目前,天然气行业对长输管道输气能力、各种工况模拟多采用管道模拟软件进行,这样得到的结果最为接近真实情况。但很多时候,我们不需要利用管道模拟软件建立一个模型来模拟具体的压力、流量情况,只需要计算出一个大致的数据来指导我们的工作方向。所以,简便、快捷在此时就更为重要。下面,我将以我公司靖西一、二线为例,为大家介绍一下管道输气能力的简便计算方法。
输气干线的水力计算随着输气系统组成的不同,管道经过地形的差别,输气管的水力计算比较复杂,详细计算可参考有关专业的书籍,如《输气管道工程》、《天然气工程手册》等。
我们在选用水力计算公式时应考虑天然气管中的流态和管子本身的粗糙度及气体的净化情况,当计算的流态属非阻力平方区时,应用前苏联近期公式为宜;对螺旋焊缝管,宜采用威莫斯公式;对于新设计的大口径长输管道,因管子焊缝处理得好,可认为是光滑管,大都采用潘汉德修正式,我国的长输管道设计规范也推荐采用此公式①。我公司管道为螺旋焊缝管,故管道输气能力计算公式采用威莫斯公式。根据管道实际情况引入系数K(经验值1.065)。因为我们的要求是方便、快捷,只是对稳流状态下管道输气能力的简略计算,所以不考虑管道沿线高差、温度等因素的影响。
Q=5033.11Kd8/3[(p12-p22)/(ZΔTL)]1/2
式中:Q-输气管流量,m3/d;d-管道内径,cm;p1-输气管起点绝对压力,MPa;p2-输气管终点绝对压力,MPa;Δ-天然气相对密度;Z-天然气压缩系数;T-气体绝对温度,K;L-管道长度,km。
为了计算方便,我们可以建立EXCEL表格如下,将场站、公式、沿线参数带入表格内。
计算举例:
1.某段管道自输气能力的计算。以靖边-泾河一线管道为例,将此区间距离449.4km、靖边设计压力4.5MPa、泾河设计压力2.75MPa代入表中,可以得出此段管线输气量为140万方/日。但这并不是一线的自然输气能力,因我公司还接受长庆三净来气,若一线由三净进气,因化子坪设计压力为5.4MPa,化子坪泾河管段距离更近而压差更大,计算化子坪-泾河输气量,可以得出一线自然输气能力为202万方/日。
2.开启压缩机时,管道的输气能力的计算。输气干线与压气站是一个统一体,压气站是输气管道系统中一个重要的组成部分,两者的工况紧密相联、互相制约、互相影响,某管段或压气站工况变化将会引起整条管线甚至与之相连的整个供气系统的工况变化。以延安压气站对二线加压为例,延安压气站内四台压缩机,每台排气量为230-300万方/日、进气压力低限为2.7MPa、排气压力高限为5.8MPa,压比1.3。若要计算延安压气站对二线加压时的二线输气能力,将延安出站5.8MPa、泾河2.75MPa代入,得到输气量为631万方/日,但因压缩机压比限制,此时进站压力不能低于4.46MPa,计算得到靖边延安段输气量为112万方/日,上下游输气量不匹配,故此工况不存在,需要调整压力数值至匹配为止。
经过调整计算,当延安站进气压力为3.69MPa,排气压力为4.8MPa时,上下游输气量均为485万方/日,此即为二线在延安压气站加压下的输气能力。与此类似,我们可以计算出3座加气站中的每一个对某条管线加压时的输气量,但每条管线的输气能力必然是某几个压气站联合运行的结果。
3.一二线某段管道故障时全线自输气能力的计算。对于任何一个利用管道输送介质的公司来说,单一的管道是最缺乏安全保证的,一旦其中某段管道甚至某个管件出现故障,如不能在一定时间内修复,都必然将影响到对下游的供应。两条管道就可以很好的避免这种情况的发生,除非有不可抗因素的出现。那么,在两条管道同时输送介质的情况下,假设其中某段发生故障,介质还可以由另外一边继续输送,计算出管线此时的输气能力,才能确定下游维持正常供应的时间即抢修时间。下面,就以一线化子坪-延安段故障为例计算此时全线自然输气能力。
当一线化子坪-延安段发生故障时,全线的输气能力受制于二线化子坪延安段的输气量,此段管道的最大输气量即为全线的输气能力。这样,我们就需要将全线分为三段计算,即靖边化-子坪一二线的输气量、化子坪-延安二线的输气量、延安-泾河一二线的输气量。
计算时,将靖边设计压力4.5MPa,泾河设计压力2.75MPa代入,经过调整计算,得到当化子坪站压力4.28MPa、延安站3.93MPa时,上下游三段管道输气量均为480万方/日,此即为当靖边、泾河都处于设计压力点的情况下化子坪-延安段发生故障时的一二线全线自然输气能力。当然,具体计算时长输管线首尾压力不可能正好处于设计压力点,将实际压力代入计算即可。
例3是计算了一二线某段管道故障时全线的自然输气能力,若要计算某段故障时全线最大的输气能力,必然需要将压气站考虑在内,进一步分析输气管道和压气站的联合工况。与例2类似,计算时需要将每个压气站的压缩机的排量、进出口设计压力、压比等因素考虑在内,在这里就不赘述了。
总结:以上,就是利用威莫斯公式对管道输气能力的简便计算,因为只是粗略计算,所以计算结果与实际存在一定误差。但是因为其使用非常便捷,在很多不方便使用管道模拟软件或者只需要一个大概数值的时候更节约时间,故仍有一定应用价值。当然,如果需要精细计算,还是选择管道模拟软件更为实际。
注释:
①摘自《输气管道工程》.
参考文献:
[1]徐文渊、蒋长安,《天然气利用手册》,中国石化出版社,2001.
[2]王志昌,《输气管道工程》,石油工业出版社,1997.