1、中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6637SY/T 663720052005輸氣管道系統(tǒng)能耗測試和計算方法目目 錄錄一、壓縮機的類型:二、輸氣管道系統(tǒng)能耗測試和計算方法一、壓縮機的類型一、壓縮機的類型: :壓縮機主要可分為以下三種類型1、容積型壓縮機2、動力型壓縮機3、熱力型壓縮機 容積型壓縮機是把一定量的氣體封住在一個密閉的容積中，然后使容積減少，這樣對封住的氣體施加壓力；然后，使被壓縮的從壓縮機的排除口釋放出去。 容積型壓縮機可分為兩種類型，既往復(fù)式壓縮機和旋轉(zhuǎn)壓縮機。 在往復(fù)式壓縮機中，汽缸中的活塞使氣體容積減少。汽缸中必須有閥門勇于控制氣體流動方

2、向。 在旋轉(zhuǎn)式壓縮機中，轉(zhuǎn)子上裝有葉片，氣體封閉在葉片和外殼之間的固定容積或可變?nèi)莘e里。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，氣體就從進口處移向出口處。 動力壓縮機分為兩個主要類型：離心（徑流）壓縮機和軸流壓縮機。 在離心式壓縮機中，氣體的流速是由旋轉(zhuǎn)葉輪上的葉片加給它的，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，由于離心力作用把氣體分子推向外側(cè)，增加了氣體的旋轉(zhuǎn)半徑，從而增加了氣體分子的切向速度，速度的增加產(chǎn)生了加速度，后者激發(fā)施加在氣體分子上的慣性力，從而對氣體分子產(chǎn)生壓縮。壓力一部分在葉輪里面產(chǎn)生，一部分在葉輪周圍的徑向擴散器里產(chǎn)生，或者在壓縮機出口端的渦殼式排氣擴散器里產(chǎn)生 在軸流壓縮機里，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在壓縮過程中，把它的能量傳給氣流。對

3、于這種類型的壓縮機氣體的流向方向是與機軸平衡。 噴射器的壓縮原理是采用一種流體的動能去壓縮另一種流體。這一類壓縮機在天然氣輸送系統(tǒng)中不采用 用于選擇具體類型的參數(shù)包括：排氣壓力（壓力比），壓縮機的壓頭，壓縮機進口流量和壓縮機的可靠性等，壓縮機的參數(shù)覆蓋范圍。壓縮機驅(qū)動器壓縮機的軸是與另一臺驅(qū)動它的裝置連接在一起的，最常用的壓縮機驅(qū)動器：1、燃?xì)廨啓C2、電動機3、汽輪機4、渦輪膨脹機 在邊遠(yuǎn)地區(qū)燃?xì)廨啓C是最常用的驅(qū)動機械，特別是對于輸送天然氣的管道系統(tǒng)。一般燃?xì)廨啓C最適合用于驅(qū)動離心式壓縮機。 在燃?xì)廨啓C中，動力透平機對管道壓縮機輸送軸功率，燃?xì)廨啓C相對比較緊湊，具有較高的功率重量（質(zhì)量）比，它

4、非常適合于離心式壓縮機所要求的高速度。燃?xì)廨啓C的工作范圍很廣，可與壓縮機的 工作范圍相匹配。其范圍是壓縮機額定速度的60%105%。 用于機械驅(qū)動的燃?xì)廨啓C有兩部分組成： 燃?xì)獍l(fā)生器 自由功率透平機 從空氣吸入系統(tǒng)開始，燃?xì)廨啓C的部件和它的輔助系統(tǒng)。1）空氣吸入系統(tǒng)2）壓縮機段3）擴散器4）燃燒段5）透平機段6）自由動力透平7）儀表 和控制8）輔助系統(tǒng)壓氣站的配置壓縮機站的布置都是盡可能地標(biāo)準(zhǔn)化，滿足CSAZ184以及其他有關(guān)規(guī)范的要求。無論是往復(fù)式壓縮機或離心式壓縮機站的平面布置、設(shè)備和管道，都是從進口閥門開始介紹到排氣口閥門止。1）壓縮機站進氣閥門將壓縮機站與管道隔離2）壓縮機站排氣閥門用

5、于吹掃和管道增壓3）壓縮機站除塵器用于凈化氣體，過濾掉液體和固體雜物以保護壓縮機。4）燃料或啟動氣體過濾器用于進一步凈化氣體。5）進氣和排氣總管之間安裝一條帶有止回閥的旁路管線，壓縮機在不工作時可以接到旁路，并可以在管道排污時將進氣側(cè)的氣體放空。6）進氣閥和排氣閥裝置用于管段仍然充壓情況下隔離壓縮機裝置。7）吹掃閥裝置為壓縮機準(zhǔn)備工作時進行吹掃和加壓。8）泄放閥裝置用于壓縮機吹掃以及壓縮機停機后的減壓。9）再循環(huán)閥裝置用于壓縮機啟動或停車過程中。10）排放止回閥裝置是為了防止壓縮機在啟動或停車過程中發(fā)生回流。11）流量測量裝置，用于測量通過壓縮機站的氣體流量。12）放空閥用于站內(nèi)所有高壓管道的

6、放空。13）壓縮機的泄壓閥用于保護壓縮機站的管道或設(shè)備在保護系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)失效時不致遭受超壓破壞。14）壓氣站排氣側(cè)閥門用于將壓縮機站與管道隔離。15）主管線截止閥。采用標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6637SY/T 663720052005輸氣管道系統(tǒng)能耗測試和計算方法The method on energy consumption The method on energy consumption measurement and calculation measurement and calculation for natural gas

7、pipelinefor natural gas pipeline 1 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了長距離輸氣管道系統(tǒng)能耗的測試和計算方法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于天然氣長輸管道中的壓縮機組效率和壓氣站的系統(tǒng)效率測試計算。2 規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T8916 三相異步電動機負(fù)載率現(xiàn)場測試方法GB/T11062 天然氣發(fā)熱值、密度、相對密度和沃泊指數(shù)的計算方法GB/T

8、13609 天然氣取樣導(dǎo)則GB/T13610 天然氣的組分分析 氣相色譜法GB/T17747 天然氣壓縮因子的計算GB/T 18605.1 天然氣中硫化氫含量的測定 第1部分：醋酸鉛反應(yīng)速率雙光路檢測法GB/T 18605.2 天然氣中硫化氫含量的測定 第2部分：醋酸鉛反應(yīng)速率單光路檢測法SY/T7507 天然氣中水含量的測定 電解法3 術(shù)語和定義 下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。3.1 壓氣站用能 energy consumption of gas compress station 壓氣站用于生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)所消耗的能源.3.2 壓氣站效率 energy efficiency of gas com

9、press station 壓氣站提供給輸氣干線的能量對該壓氣站用能的百分比。4 測前準(zhǔn)備4.1 確定測試系統(tǒng)。4.2 對測試系統(tǒng)進行調(diào)查，了解輸氣系統(tǒng)和壓氣站的輸氣流程，收集與測試計算及能耗分析相關(guān)的原始資料。4.3 制定測試方案，明確測試崗位，提前十五天將測試方案提交生產(chǎn)運行部門審查。4.4 配齊經(jīng)檢定合格的測試儀器儀表。5.1 壓氣站測試5.1.1 測試目的 通過測量天然氣的流量、壓力、溫度和組分，以及壓氣站的耗電量，計算出壓氣站效率。5.1.2 測試要求5.1.2.1 正式測試應(yīng)在天然氣長輸管道運行工況穩(wěn)定至少15分鐘后進行。5.1.2.2 測試期間的輸氣流量波動在5%以內(nèi)，干線壓力波

10、動在5%以內(nèi)。5.1.2.3 對于一個單元各種參數(shù)測試應(yīng)在同一時間進行，相同性質(zhì)點測取數(shù)據(jù)測試時間間隔應(yīng)一樣，間隔時間為515分鐘，正式測試時間不少于1小時。5.1.3 測試參數(shù)及儀器設(shè)備5.1.3.1 輸氣量 流量計精度不低于2.0級；在站內(nèi)不具備流量計量條件的壓氣站，由測試單位采用其它流量計量方式。5.1.3.2 耗電量 采用電能表或電參數(shù)測量儀，電能表或電參數(shù)測量儀的精度不低于1.0級；5.1.3.3 燃料氣消耗量 采用精度不低于2.0級的流量計。 5.1.3.4 溫度 壓氣站進、出站溫度，燃料氣計量處的溫度，采用分度值不低于0.5的溫度計進行測量。5.1.3.5壓力 壓氣站進、出站壓力

11、，環(huán)境壓力及燃料氣計量處的壓力，采用精度不低于1.5級壓力表測量。5.1.3.6 天然氣組分的測定 天然氣的組分分析執(zhí)行GB/T13610； 天然氣中硫化氫含量的測定執(zhí)行GB/T18605.1或GB/T18605.2； 天然氣中水含量的測定執(zhí)行SY/T7507。 5.1.4 燃料氣、工藝氣取樣 燃料氣、工藝氣取樣操作應(yīng)符合GB/T13609。5.2 壓縮機組系統(tǒng)測試5.2.1 測試目的 通過測量天然氣的流量、壓力、溫度和組分，以及壓縮機組的耗電量，計算出壓縮機組系統(tǒng)效率。5.2.2 測試要求5.2.2.1 正式測試應(yīng)在壓縮機組運行工況穩(wěn)定至少15分鐘后進行。5.2.2.2 測試期間輸氣流量波動

12、在5%以內(nèi)，干線壓力波動在5%以內(nèi)。5.2.2.3 各種參數(shù)的測試應(yīng)在同一時間進行，相同性質(zhì)點測取數(shù)據(jù)測試時間間隔應(yīng)一致，間隔時間為515分鐘，正式測試時間不少于1小時。5.2.2.4 壓縮機組的特性曲線的測試，應(yīng)以額定的最佳效率點為基礎(chǔ)點，兩邊分配工況點，以57個測點為宜。5.2.3 測試參數(shù)及儀器設(shè)備5.2.3.1 天然氣流量流量計精度不低于2.0級。5.2.3.2 耗電量采用電能表或電參數(shù)測量儀，電能表或電參數(shù)測量儀的精度不低于1.0級。5.2.3.3 燃料氣消耗量： 采用精度不低于2.0級的流量計。 5.2.3.4 溫度 壓縮機組的進、出口溫度及各級的進、出口溫度，燃料氣計量處的溫度，

13、采用分度值不低于0.5的溫度計進行測量。5.2.3.5 壓力 壓縮機組及各級的進、出口壓力，環(huán)境壓力及燃料氣計量處的壓力，采用精度不低于1.5級壓力表測量。5.2.3.6 天然氣組分的測定 同5.1.3.6。6 壓氣站效率計算方法6.1 計算參數(shù)基準(zhǔn) 基準(zhǔn)溫度：20，基準(zhǔn)壓力（絕對壓力）：101.3kPa，燃料發(fā)熱值：燃料收到基低位發(fā)熱值；測取的各項參數(shù)以算術(shù)平均值進行計算。6.2 計算天然氣的低位發(fā)熱值、密度、相對密度 根據(jù)GB/T 11062計算。6.3 壓縮因子 根據(jù)GB/T 17747計算。6.4 天然氣的定壓比熱容計算6.4.1 基準(zhǔn)壓力下的定壓比熱容計算 （1）式中： 天然氣在基準(zhǔn)

14、壓力下的定壓比熱容，千焦每千克每攝氏度（kJ/kg）；tz天然氣出站溫度，攝氏度（）。SG天然氣相對密度，無因次。GzPStC/ )001. 01 (687. 100PC6.4.2 天然氣視臨界壓力 =XiPci （2）式中：Xi i組分在天然氣中的體積百分比； 天然氣視臨界壓力，兆帕（MPa）；Pci 天然氣各組分臨界壓力，兆帕（MPa），從附錄A查出。/cP/cP6.4.3 視對比壓力計算 （3）式中： 天然氣視對比壓力，無因次；Poutz 天然氣出站壓力，兆帕（MPa）；/coutzrPPP/rP6.4.4 天然氣視臨界溫度 =XiTci （4）式中： 天然氣視臨界溫度，開（K）； Tc

15、i 天然氣各組分臨界溫度，開（K），從附錄A查出/cT/cT6.4.5 視對比溫度計算 （5）式中：Toutz天然氣出站溫度，開（K）；6.4.6 天然氣的定壓比熱容值根據(jù)計算的基準(zhǔn)壓力下的定壓比熱容、視對比壓力和視對比溫度值從真實氣體比熱容校正圖中查出，參見附錄B。/coutzrTTT6.5 天然氣絕熱指數(shù) kz=CP/CV （6）式中： kz 天然氣絕熱指數(shù)，無因次。 CV 天然氣的定容比熱容，千焦每千克每攝氏度(kJ/kg)，CV可從附錄C中查出C(C =CP-CV)，從而求出定容比熱容CV。6.7 單位質(zhì)量天然氣從壓氣站獲得的能量 （8）式中： Hdz單位質(zhì)量天然氣從壓氣站獲得的能量，

16、千焦每千克（kJ/kg）； Zz 壓氣站出口壓力下的天然氣壓縮因子，無因次. Tinz天然氣的進站溫度，開（K）； Pinz天然氣的進站壓力，兆帕（MPa）。1)(11/zzkkinzoutzzzinzzdzPPkkTRZH6.8 壓氣站提供給輸氣干線的能量 （9）式中：Qze壓氣站提供給輸氣干線的能量，千焦每小時(kJ/h)；Goutz 天然氣的出站流量，標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時（Nm3/h）；0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度，千克每標(biāo)準(zhǔn)立方米(kg/Nm3)。dzGooutzzeHSGQ6.9 壓氣站用于生產(chǎn)的能量 (10)式中：Bzs壓氣站用于輸氣生產(chǎn)的天然氣消耗量，標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時(Nm3 /h)。 1

17、RWQBQscydwzszC Qydw壓氣站天然氣應(yīng)用基低位發(fā)熱值，千焦每標(biāo)準(zhǔn)立方米(kJ/ Nm3) ； Wsc壓氣站直接用于輸氣生產(chǎn)的耗電量(包括輔助電機的耗電量)，千瓦時每小時（kW h /h）； R1電能折算系數(shù)（當(dāng)量熱值），R1=3600kJ/(kWh)。6.10 壓氣站效率 % （11）式中：z壓氣站能源效率，%；100zczezQQ7 天然氣壓縮機機組系統(tǒng)效率計算方法7.1 燃?xì)廨啓C離心壓縮機組系統(tǒng)效率計算7.1.1 天然氣出口壓力下的定壓比熱容CP的計算同6.4。7.1.2 第j級壓縮機天然氣絕熱指數(shù)的計算同6.5。 7.1.3 離心壓縮機第j級效率（Tj） 100% （12）

18、式中：Tinj 第j級壓縮機天然氣進口溫度，開（K）；Toutj 第j級壓縮機天然氣出口溫度，開（K）；Pinj 第j級壓縮機天然氣進口壓力，兆帕（MPa）；Poutj 第j級壓縮機天然氣出口壓力，兆帕（MPa）；1)(1jjkkinjoutjinjoutjinjTjPPTTT7.1.4 離心壓縮機第j級絕熱能量頭（Hdj） （13）式中：Hdj第j級壓縮機絕熱能量頭，千焦每千克（kgm/kg）；Zj 第j級壓縮機的天然氣壓縮因子，無因次。1)(11/jjkkinjoutjjjinjjdjPPkkTRZH7.1.5 離心壓縮機第j級軸功率 （14）式中： HPj 第j級壓縮機的軸功率，千瓦（k

19、W）； Q vj第j級壓縮機天然氣流量，標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時（Nm3/h）；)3600102/(0TjVjdjGPjQHSH7.1.6 壓縮機的軸功率 HP=HPj （15）式中： HP 壓縮機的軸功率，千瓦（kW）.7.1.7 離心壓縮機效率 （16）7.1.8 燃?xì)廨啓C效率 （17）PTjPjTHH)(%1003600ydwrPjrQBH7.1.9 燃?xì)廨啓C離心壓縮機機組效率（rl） rl=r T （18）7.1.10 燃?xì)廨啓C離心壓縮機機組系統(tǒng)效率（xrl） xrl=rl BrQydw/( BrQydw+3600Wf) （19）7.2 燃?xì)獍l(fā)動機往復(fù)式壓縮機機組系統(tǒng)效率 計算方法同7.1。7

20、.3 電動機離心壓縮機機組系統(tǒng)效率7.3.1 電動機負(fù)載率計算參照GB/T8916進行。7.3.2 電動機離心壓縮機軸功率 Hd=P*Pe （20）式中：Hd 電動機離心壓縮機軸功率，千瓦（kW）。P* 電動機負(fù)載率，百分?jǐn)?shù)（%）。Pe 電動機額定功率，千瓦（kW）。電動機的效率電動機的效率 （2121）式中： d 電動機效率，百分?jǐn)?shù)（%）。 Pd 電動機的輸入功率，千瓦（kW）。%100/dddPH7.3.4 離心壓縮機第j級效率計算同7.1.3。7.3.5 離心壓縮機效率計算同7.1.7。7.3.6 電動機離心壓縮機機組效率（dl） （22）7.3.7 電動機離心壓縮機機組系統(tǒng)效（xdl）

21、 xrl =dlPd/( Pd +Wf) （23） Tddl8 測試報告編寫8.1 前言 測試項目，測試地點（被測單位），測試時間，測試單位，測試人員，測試負(fù)責(zé)人，報告編寫人，報告校對人（簽字），報告審核人（簽字），報告批準(zhǔn)人（簽字）。8.2 正文8.2.1 測試目的和要求。8.2.2 測試概況。8.2.3 測試依據(jù)。8.2.4 測試用儀器儀表一覽表，包括儀表名稱、型號、精度等級、測量范圍。8.2.5 測試結(jié)果。8.2.6 測試結(jié)果分析：根據(jù)測試結(jié)果，對系統(tǒng)用能情況進行分析，找出影響系統(tǒng)效率的主要原因，提出改進措施。附錄A某些烴及非烴類組分的物理化學(xué)常數(shù)（資料性附錄）組分項目分子式分子量理想氣

22、體相對密度壓縮因子15101.325kPa臨界常數(shù)理想氣體低位熱值MJ/Nm3(15、101.325kPa)壓力MPa溫度甲烷CH416.0430.55390.99814.456-82.5733.872乙烷C2H630.0701.03820.99164.72332.2760.277丙烷C3H844.0971.52250.98204.11396.6786.298異丁烷i-C4H1058.1242.00680.96963.530134.94111.816正丁烷n-C4H1058.1242.00680.96673.675152.03112.164異戊烷i-C5H1272.1512.94110.948

23、23.272187.28137.796正戊烷n-C5H1272.1512.94110.94353.261196.50138.139正己烷n-C6H1486.1782.97530.9202.916234.28164.081正庚烷n-C7H16100.2052.45960.9202.648267.11190.030空氣28.96441.00000.999593.650-140.72二氧化碳CO244.0101.51950.994327.14731.06一氧化碳CO28.0100.96710.999533.383-140.0011.960氮氣N228.0130.96720.999483.290-14

24、6.89氫氣H22.0160.09691.000601.254-239.8910.209硫化氫H2S34.0761.17650.99038.715100.3921.209氦氣He4.0030.13821.00048氧氣O231.9991.10480.992784.917-118.39D.1 已知參數(shù) 燃?xì)廨啓C壓縮機機組的測試參數(shù)為：大氣壓力：94.6kPa；燃料氣消耗量：285.92Nm3/h；天然氣流量：20216.5 Nm3/h；天然氣進口溫度：19.0，天然氣出口溫度：97.1；天然氣進口壓力：1.2047Mpa，天然氣出口壓力：2.9855Mpa；天然氣組分：甲烷82.85%，乙烷10.57%，丙烷2.94，異丁烷0.28%，正丁烷0.12%，戊烷及以上含量0.00%，收到基低位發(fā)熱值：37.5169MJ/Nm3，相對密度：0.653，壓縮因子：0.965，天然氣分子量18.926kg/kmol。D.2 燃?xì)廨啓C離心壓縮機機組效率計算D.2.1 基準(zhǔn)溫度下的定壓比熱容按式（1）： C0P=1.687（1+0.001t）/ =1.687（1+0.00197.1）/ =2.29（kJ/kg.）GS653. 0D.2.2 視臨界壓力按式（2）：P/c =Xi.Pci =0.82854.456+0.10574.723+0.02944.113+0