摘　要：對于沒有壓縮機組的儲配站來說，在出站壓力一定的情況下，由于站場內部的壓力損失，其進站壓力受到一定的限制。，針對此情況，筆者對站場的壓力損失展開研究，并深入分析了確定管段局部壓力損失的途徑，得到直接利用求得的管段總局部阻力系數(shù)計算局部壓力損失的方法。然后．通過對實際站場的研究，最終確定不同流量下該儲配站進、出站壓力的匹配情況．、這樣既可以指導調度中心決策的制定，又能夠為站場壓力調節(jié)工作提供依據(jù)，有效避免了調度中心與站場之間工作中的矛盾、

關鍵詞：儲配站　壓力匹配　壓力損失　局部阻力系數(shù)

Analysis the Inlet and Outlet Pressure Matches of Distribution Station

Abstract：Owing to the loss of pressure inside lhe distribution station without compressors，the minimum inlet pressure needs to be certain restrictions in the case of certain outlet pressure．For this case，the author commenced the research of the loss of station pressure and in-depth analysis of the way of determine local pipe pressure loss，which finally got the method of using general eoeffieient of local resistanee to obtain local loss of pressure．Then determined the inlet and outlel pressure matches through the study ot an aelnal station．The conclusion is not only to guide the development ot the grid control center’s decisions．but also be able to provide the basis for the station workers,which effectively avoided the contradictions between the grid control center and the station workers．

Keywords：Distrilmtion Stalion pressuie match loss of pressure coeffcient of local resistance

1　概述

日常工作過程中，調度中心和各站場工作人員之間經(jīng)常出現(xiàn)矛盾，如果在工作中調度中心下達的“命令”有充分的理由，站場值班人員的操作有充足的證據(jù)，那么就能夠有效的避免類似情況的出現(xiàn)。

調度中心對于下游站場的管理決策直接影響到各站場乃至整個管網(wǎng)系統(tǒng)的運行質量^[1-2]。各站場值班人員的工作僅立足于本站場內部及其下游影響區(qū)域，主要任務是安全高效的完成調度中心下達的調節(jié)任務，并對站場出現(xiàn)的突發(fā)問題進行應急處理^[3]。缺少科學依據(jù)是矛盾產(chǎn)生的主要原因，對儲配站進、出站壓力進行合理的匹配計算是解決此矛盾的根本。

2　管段壓力損失計算

進行儲配站進、出站壓力合理匹配計算就是要在滿足出站最低壓力要求的情況下，對站場內的壓力損失進行計算，從而匹配儲配站的最低進站壓力要求。通過計算，使得調度中心下達任務和各站場完成任務情況都有理有據(jù)。

2．1　傳統(tǒng)管段壓力損失計算

天然氣在城市管網(wǎng)內流動過程中由于受到沿程摩擦阻力和局部阻力的共同影響，流動狀態(tài)不斷發(fā)生變化。管段壓力損失按照下式進行計算：

DP總=DP摩+DP局 　　　　　   (1)

式中：DP總——管段的壓力損失，KPa；

DP摩——管段受到沿程摩擦阻力導致的壓力損失，KPa；

DP局——管段受到局部阻力導致的壓力損失，KPd^[4]。

城市管網(wǎng)水力計算過程中對沿程摩擦壓力損失和局部壓力損失的處理相對較簡單。當對某一特定管段進行研究時，傳統(tǒng)的處理方式是根據(jù)該管段不同的管材和天然氣的流動特性選用適當?shù)膮?shù)，通過計算公式得到管段的沿程摩擦阻力；而對于局部壓力損失的處理，一般根據(jù)經(jīng)驗可按沿程摩擦阻力損失的5％～l0％進行估算或利用各設備的局部阻力系數(shù)計算得到各管段的局部壓力損失^[5]。

而對于街坊庭院管段和室內管段及場站區(qū)域的燃氣管段，三通、彎頭和閥門等設備眾多，局部阻力損失所占比例較大^[6]，加之各設備的使用時間與磨損情況存在差異，而且沒有一定的規(guī)律性，局部阻力損失如果采用與城市管網(wǎng)水力計算相同的處理方式明顯會導致較大的誤差，因此，需要探尋一種新的方式進行處理。

2．2　站場沿程摩擦壓力損失

根據(jù)壓力損失產(chǎn)生的原因，站場壓力損失可以分為沿程摩擦壓力損失和局部壓力損失兩類，需要分別采用不同的處理方式進行計算。下面對具體的處理方式進行說明。

對于鋼管系統(tǒng)，沿程摩擦壓力損失可以根據(jù)公式直接進行計算。

式中：DP——管段的壓力降；中高壓管網(wǎng)DP=P1²-P2²，其中P1和P2分別為管段始、末端的壓力值。

L——管段的計算長度，m；

D——管段內壁當量絕對粗糙度，mm。，對于鋼管，D=0.17mm；

D——管段內徑，m；

u——天然氣運動粘度，m²／s；

Q0——天然氣的計算流量，Nm³／h；

r0——天然氣的密度，kg／Nm³；

T——天然氣的絕對溫度，K；

T0——273K^[5]。

2．3　局部壓力損失

當天然氣流經(jīng)過濾器、調壓器、流量計和匯管等管路上的設備時，其幾何邊界發(fā)生急劇改變，形成大小不一的漩渦區(qū)，這種漩渦勢必帶來一定壓力損失，通常稱之為局部壓力損失，其數(shù)值與各設備的局部阻力系數(shù)、天然氣的密度和燃氣在管段內的流動狀態(tài)等因素有關。

2．3．1局部阻力系數(shù)

設備的局部阻力系數(shù)是一無量綱數(shù)，與設備的固有性質有關。對處于管段系統(tǒng)上某一特定的設備而言，其局部阻力系數(shù)是一定值。新投入使用的設備的局部阻力系數(shù)通常可以由設備的生產(chǎn)廠家提供。但實際使用過程中，由于受到流體介質和使用狀況的共同影響，設備的磨損程度存在較大差異，導致同一管段上相同設備的局部阻力系數(shù)也發(fā)生不同程度的改變。因此，設備局部阻力系數(shù)的確定是計算管段局部壓力損失的關鍵。

2．3．1．1各管段設備的局部阻力系數(shù)值

通常情況下，某一設備的局部阻力系數(shù)由實驗測得。為了計算方便，相關資料上給出了天然氣管路中，一些常用設備的局部阻力系數(shù)的參考值見表1^[6]。

站場管段的管徑較大，而且燃氣的流量很大，對實際的站場進行研究時，局部阻力系數(shù)如果直接采用表1提供的參考值并不合適。另外，站場管路設備較多，而且拆卸不便，采用傳統(tǒng)實驗測量的方法獲取每個設備的局部阻力系數(shù)相當麻煩，可行性不高，因此，需要嘗試采用新的方法對管路設備的局部阻力系數(shù)進行研究。

由于在局部壓力損失計算過程中，直接采用的是管段總局部阻力系數(shù)值。傳統(tǒng)計算時，管段總局部阻力系數(shù)是各管路設備局部阻力系數(shù)的簡單累加。每個管路設備的局部阻力系數(shù)值較難獲得，如果能夠直接得到管段總局部阻力系數(shù)值將為壓力損失計算帶來較大的便利。

2．3．1．2管段總局部阻力系數(shù)值

管段各設備的局部阻力系數(shù)是管段各設備的固有性質，不受流體的流動狀態(tài)和流體特性的影響，則管段總阻力系數(shù)值與管段在特定流態(tài)下計算得到的總阻力系數(shù)值相同，因此，本研究采用站場各不同時刻下運行的水力工況參數(shù)作為依據(jù)進行計算，計算結果的平均值作為該管段總局部阻力系數(shù)值。

管段總局部阻力系數(shù)值計算步驟：

(1)采集SCADA系統(tǒng)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)^[7]；

(2)計算沿程摩擦壓力損失，即計算只考慮摩擦壓力損失時管段末端的壓力值；

(3)與實測壓力值進行比較，得到局部阻力帶來的壓力損失值；

(4)根據(jù)公式計算管段總局部阻力系數(shù)值，并采用各時刻計算結果的平均值作為實際值。

2．3．2管段局部壓力損失

得到了管段總局部阻力系數(shù)值就可以根據(jù)公式對管段的局部壓力損失進行研究。管段局部壓力損失可用下式求得：

式中：∑z——計算管段總局部阻力系數(shù)值；

V——管段中燃氣流速，m／s；

r——天然氣密度，kg／m³。

3　站場實際計算

利用前面介紹的方法，對重慶燃氣集團股份有限公司某儲配站進行計算，該儲配站部分工藝流程示意圖見圖1。

3．1　讀取樣本數(shù)據(jù)

通過SCADA監(jiān)控系統(tǒng)^[8]分別讀取2013年12月11日各時刻管段上各監(jiān)控點的壓力變化情況作為計算樣本。

3．2　實際計算處理

(1)對讀取的樣本數(shù)據(jù)進行分析處理，考慮本研究的目的是確定在末端出站壓力滿足條件的情況下，進站壓力的合理匹配，因此，需要在管路系統(tǒng)中閥門開度最大的情況下對各管段進行分析，并且將樣本數(shù)據(jù)中不符合條件的數(shù)據(jù)剔除后再進行計算；

(2)為了計算的方便，需要對不同的管段情況進行分析，分別選擇采用不同的計算處理方式。其中匯2-匯3、匯3-匯8管段壓降較小，而且受到管路設備的影響較小，在計算過程中只考慮其沿程摩擦壓力損失即可；但匯9-匯13管段壓力變化較大，是站場內管段壓力損失的主要部分，而且管路設備較多，局部壓力損失較大，需要分別計算其沿程摩擦壓力損失和局部壓力損失；

(3)在計算過程中，需要根據(jù)末端出站壓力的限制條件，分別依次從各管段的末端開始計算管段始端的壓力，最終得到進站最低壓力需求。

3．3　計算結果

通過計算得到儲配站在不同流量下進、出站壓力匹配計算結果見表2。

4　結論

對于沒有壓縮機組的儲配站，其天然氣進站胝力無法自主升高，因此，儲配站進、出站壓力匹配研究具有重要的意義。在儲配站通過自身內部調節(jié)仍無法滿足下游用戶穩(wěn)定用氣要求時，調度中心和站場都可以借鑒此方法進行計算，以指導日常的工作。計算中采用的管道基礎運行數(shù)據(jù)越充分準確，計算結果參考價值就越高。

參考文獻

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本文作者：王興畏　吳曉梅

作者單位：重慶燃氣集團股份有限公司