西氣東輸管道增輸量分析

西氣東輸管道增輸量分析

0西氣東輸管道采用1座壓氣站方案西氣東輸管道于2004年9月1日開通，連接中國(guó)和西方。這是中國(guó)最大的輸氣管道，管道直徑最大，壓力最大，產(chǎn)量最大。第一個(gè)是新疆的第一個(gè)車站，第二個(gè)是上海的第二個(gè)車站。管道從西向東連接新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽、江蘇、上海等九個(gè)?。ㄊ校Ｎ鳉鈻|輸管道干線全長(zhǎng)3900km,設(shè)計(jì)壓力10.0MPa,管徑D1016mm,原設(shè)計(jì)商品氣輸量120億m3/a,設(shè)置10座壓氣站,每座壓氣站內(nèi)設(shè)2臺(tái)離心式壓縮機(jī)組(RR機(jī)組,1用1備),其中7座壓氣站(輪南首站、四道班壓氣站、哈密壓氣站、紅柳壓氣站、山丹壓氣站、中衛(wèi)壓氣站和靖邊壓氣站)選用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng),2座壓氣站(蒲縣壓氣站和鄭州壓氣站)選用變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng),玉門壓氣站選用1臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)和1臺(tái)變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)下游市場(chǎng)情況,2007年要實(shí)現(xiàn)西段增輸商品氣量50億m3/a,西氣東輸管道商品氣輸量將達(dá)到170億m3/a,增輸后全線設(shè)置22座壓氣站。增輸新建的12座壓氣站中,每座壓氣站內(nèi)設(shè)2臺(tái)離心式壓縮機(jī)組(GE機(jī)組),12座壓氣站中有10座壓氣站(孔雀河壓氣站、鄯善壓氣站、雅滿蘇壓氣站、柳園壓氣站、酒泉壓氣站、金昌壓氣站、古浪壓氣站、鹽池壓氣站、延川壓氣站、定遠(yuǎn)壓氣站)選用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng),2座壓氣站(陽城壓氣站和淮陽壓氣站)選用變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。西氣東輸管道增輸后,原有10座壓氣站內(nèi)壓縮機(jī)組需要更換更大的機(jī)芯。1管道增輸后空冷器計(jì)算在干線已建成的前提下,為實(shí)現(xiàn)增輸商品氣量50億m3/a,經(jīng)過比選,全線增設(shè)12座壓氣站方案費(fèi)用現(xiàn)值最低。管道增輸新建的12座壓氣站中,8座由清管站擴(kuò)建而成,2座由閥室擴(kuò)建而成,1座由分輸站擴(kuò)建而成,1座由輸氣干線帶壓開孔改建而成。由閥室擴(kuò)建而成的壓氣站(雅滿蘇壓氣站和金昌壓氣站)與上下游清管站間距較近,站內(nèi)不設(shè)清管器收發(fā)裝置,但在站內(nèi)設(shè)清管器越站裝置。管道增輸后運(yùn)行能耗較高,應(yīng)對(duì)每一座壓氣站是否需要設(shè)置后空冷器進(jìn)行計(jì)算分析,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,孔雀河、鄯善、雅滿蘇、柳園、酒泉、鹽池、延川、陽城、淮陽、定遠(yuǎn)10座新增壓氣站及四道班、哈密、玉門、山丹、中衛(wèi)5座原有壓氣站需要設(shè)置后空冷器。新增12座壓氣站將后空冷功能與壓縮機(jī)啟動(dòng)循環(huán)空冷功能統(tǒng)一考慮,每臺(tái)機(jī)組配一套空冷器。2系統(tǒng)主要性能對(duì)比天然氣長(zhǎng)輸管道大功率壓縮機(jī)主要采用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)和變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng),兩種驅(qū)動(dòng)方式在輸氣管道上均有成功的應(yīng)用。采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)或燃機(jī)驅(qū)動(dòng)在技術(shù)上均可滿足管道增輸?shù)囊?驅(qū)動(dòng)方式的確定主要取決于壓氣站現(xiàn)場(chǎng)條件和各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)和變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種方案的主要技術(shù)性能比較見表1。大功率變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備要求壓氣站110kV母線的最小短路容量是電機(jī)額定功率的10倍以上,否則變頻調(diào)速系統(tǒng)所產(chǎn)生并注入電網(wǎng)的諧波電流將不能滿足GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的要求。因此,上級(jí)電網(wǎng)的最小短路容量是否滿足變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備要求,將決定壓氣站的驅(qū)動(dòng)方式。根據(jù)各站外電資料,新增的12座壓氣站中,鄯善、雅滿蘇、柳園3站不具備電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的110kV雙路外電,酒泉、鹽池、延川、定遠(yuǎn)4站上級(jí)電網(wǎng)的最小短路容量不滿足變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備要求,因此以上7座壓氣站只能采用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)。孔雀河、金昌、古浪、陽城、淮陽5座壓氣站需要對(duì)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行比選,結(jié)果表明:新疆段孔雀河站采用燃驅(qū)方式費(fèi)用現(xiàn)值最低,甘肅段金昌和古浪站、山西段陽城站、河南段淮陽站4座壓氣站采用電驅(qū)方式費(fèi)用現(xiàn)值較低,但為滿足增輸建設(shè)工期需要,甘肅段金昌和古浪站也選用燃驅(qū)方式。3管道增輸方案確定確定輸氣管道壓氣站壓縮機(jī)組的配置首先依據(jù)該站機(jī)組所需軸功率,并考慮燃機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)條件(如溫度、海拔)下的功率折減。燃驅(qū)機(jī)組配置優(yōu)化原則:(1)方便運(yùn)行維護(hù)及管理,各站燃?jí)簷C(jī)組選型盡量一致。(2)根據(jù)國(guó)內(nèi)外燃?jí)簷C(jī)組使用經(jīng)驗(yàn),結(jié)合工程具體情況,選用可靠、操作靈活、維修方便、效率較高的燃機(jī)。(3)燃?jí)簷C(jī)組負(fù)荷系數(shù)合理,要防止負(fù)荷過小,燃機(jī)無法正常工作或長(zhǎng)期處于低負(fù)荷、低效區(qū)運(yùn)行。當(dāng)某座壓氣站機(jī)組停機(jī)時(shí),該段干線管道壓力下降,通過能力降低,并由停機(jī)壓氣站逐漸向下游壓氣站傳遞。輸氣管道壓氣站備用方式主要有機(jī)組備用、功率備用和主機(jī)備用三種。機(jī)組備用是指每座壓氣站均設(shè)備用機(jī)組,當(dāng)站內(nèi)運(yùn)行機(jī)組失效時(shí)啟動(dòng)備用機(jī)組即可維持管道輸量,優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組備用率高、啟動(dòng)快,缺點(diǎn)是投資高。功率備用是指除首末站外中間壓氣站均不設(shè)備用機(jī)組,但壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)功率留有一定的裕量,當(dāng)某座壓氣站機(jī)組失效時(shí)可提高其下游站場(chǎng)機(jī)組的運(yùn)行功率,以維持管道輸量,優(yōu)點(diǎn)是投資低、啟動(dòng)快,缺點(diǎn)是備用率低、機(jī)組失效對(duì)全線影響大。主機(jī)備用即備用燃機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器,當(dāng)站內(nèi)運(yùn)行機(jī)組失效時(shí)及時(shí)更換燃?xì)獍l(fā)生器即可維持管道輸量,優(yōu)點(diǎn)是投資低,缺點(diǎn)是備用率低、啟動(dòng)慢。西氣東輸管道增輸后最終機(jī)組配置見表2。西氣東輸管道增輸根據(jù)現(xiàn)有機(jī)組配置并結(jié)合失效計(jì)算確定各壓氣站的備用方式。失效計(jì)算是模擬無備用機(jī)組壓氣站中某臺(tái)機(jī)組由于正常維護(hù)保養(yǎng)或故障停機(jī)所引發(fā)的管道系統(tǒng)的變化。從機(jī)組停機(jī)到開始影響下游用戶的時(shí)間為失效時(shí)間,當(dāng)失效時(shí)間大于機(jī)組維修保養(yǎng)所需時(shí)間時(shí)可不設(shè)置備用機(jī)組。從失效計(jì)算結(jié)果看,新增雅滿蘇、金昌、古浪、延川、陽城、淮陽、定遠(yuǎn)7座壓氣站的失效時(shí)間較短,需要設(shè)置備用機(jī)組。燃?xì)廨啓C(jī)和電機(jī)是定型產(chǎn)品,對(duì)某一種型號(hào)其標(biāo)定功率是一定的,增輸工程選用的燃機(jī)是GE公司PGT25+,選用的壓縮機(jī)是新比隆公司PCL800。壓氣站增壓機(jī)組都是成套購置,包括機(jī)組控制和其他一些輔助系統(tǒng)(啟動(dòng)、防喘、進(jìn)氣、排氣、潤(rùn)滑油、燃料氣、密封氣等),可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停和事故切換。4東北部增輸至713/a管道增輸考慮兩種工況,西段(輪南—靖邊)增輸至170億m3/a和全線增輸至170億m3/a,西段增輸至170億m3/a是考慮在靖邊給陜京線分輸50億m3/a。為確定全線各站機(jī)組運(yùn)行參數(shù),對(duì)西段增輸至170億m3/a和全線增輸至170億m3/a兩種工況進(jìn)行了水力計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表3和表4。5新增壓氣站和冷源西氣東輸管道西段(輪南—靖邊)2007年將具備商品氣輸送能力170億m3/a,2010年全線將具備商品氣輸送能力170億m3/a。通過在原有管道和站場(chǎng)基礎(chǔ)上新增12座壓氣站,實(shí)現(xiàn)增輸商品氣量50億m3/a,壓縮機(jī)選用新比隆公司PCL800,孔雀河、鄯善、雅滿蘇、柳園、酒泉、金昌、古浪、鹽池、延川、定遠(yuǎn)10座壓氣站選用G