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相似原理 在燃气轮机离心压缩机组能耗计算中的应用


16 第 25 卷 第 6 期 石 油 规 划 设 计 2014 年 11 月 文章编号 : 1004-2970(2014)06-0016-05 郭海涛 * 1 朱锋 1 赵俊 1 苏倩 2 (1.中国石油天然气股份有限公司规划总院;2.中国石油大学(北京) ) 郭 海 涛 等 . 相 似 原 理 在 燃 气 轮 机 离 心 压 缩 机 组 能 耗 计

算 中 的 应 用 . 石 油 规 划 设 计 ,2014,25( 6):16~ 19, 32 摘要 燃气轮机是输气管道压气站中离心压缩机的主要驱动装置。燃气轮机的变工况特性使 其热耗率随工况条件的变化而变化,因此,在工艺计算中难以准确计算燃气轮机的能耗值。介绍 了燃气轮机热耗率的主要影响因素,引入相似参数的概念,将影响燃气轮机工况的大气压力、环 境温度、动力透平转速和负载率 4 个主要参数代入相似参数中,利用燃气轮机相似工况原理,分 析了变工况条件下燃气轮机热耗率的变化规律,并用最小二乘法拟合热耗率变化关系曲线,能够 较准确地计算出输气管道上燃气轮机离心压缩机组的能耗,这对于输气管道的优化运行具有一定的 指导意义。 关键词 燃气轮机;热耗率;输气管道;相似工况;相似参数 中图分类号 : TE974 文献标识码 : A DOI : 10.3969/j.issn.1004-2970.2014.06.005 燃气轮机具有转速高、输出功率大、变速性能 好、调速范围广、可与离心压缩机直接连接等优点, 同时,燃气轮机的燃料气取自管输天然气,气源供 应可靠,因此,燃气轮机特别适用于电源供应条件 [1] 西北地区是我国能源战略通道, 较差的偏远地区 。 多条大口径、高压力天然气管道布局在地广人稀的 戈壁滩,管道沿线电力依托条件薄弱,因此,燃气 轮机成为离心压缩机的主要驱动装置。以西气东输 管道二线为例,燃气轮机离心压缩机组(简称燃驱 压缩机组)约占整个管道压缩机组配置的 70%。因 此,准确计算燃气轮机的能耗,对于输气管道优化 运行具有一定的指导意义。但是,由于燃气轮机的 变工况特性,其热耗率受诸多因素的影响,准确得 出燃驱压缩机组的能耗值是优化运行计算的难 [2] 点 。目前,广泛采用的 TGNET(气体管道瞬态和 稳态模拟计算软件)关于燃气轮机仿真模型的建立 仅考虑了负载率和透平转速对于热耗率的影响,而 没有考虑诸如大气压力和环境温度等影响因素。 本文引入相似参数的概念,将影响燃气轮机工 况的大气压力、环境温度、动力透平转速和负载率 4 个主要参数代入相似参数中,利用燃气轮机相似 工况原理,分析变工况条件下燃气轮机热耗率的变 化规律, 并用最小二乘法拟合热耗率变化关系曲线, 从而能够较准确地计算输气管道上燃驱压缩机组的 能耗。 1 影响燃气轮机热耗率的主要因素 热耗率是燃气轮机的重要性能指标,其物理意 [3] 义是燃气轮机输出单位净能量所消耗的热量 。燃 气轮机的热耗率和热效率本质上为同一指标,二者 互为反比关系,热效率越高则热耗率越低,说明燃 * 郭海涛,男,工程师。2007 年毕业于中国石油大学(北京)油气储运工程专业,获硕士学位。现在中国石油天然气股份有限公司规划总院从事油气 储运前期规划研究工作。地址:北京市海淀区志新西路 3 号,100083。E-mail:guo_haitao@petrochina.com.cn 第 25 卷 第6期 石 油 规 划 设 计 17 [5] 气轮机单位净输出功率所消耗的热量越低。 通常情况下,燃气轮机的出厂铭牌上

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