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第八章 干线输气管的工况分析与末段储气 干线输气管是由压气站与站间管路组成的统一的水动力学系统。压气站的出口压力就是该站间管路的起点压力,该站间管路的终点压力就是下一个压气站的进口压力,两者的工况就是这样密切相关。为了简单起见,本章讨论的是以稳定流(也就是静态分析)为基础,以一条没有沿途分气的管道为例进行。讨论所得的结论对不稳定流(动态)也具有相似的意义。 第一节 多个压气站与干线输气管的联合工作 干线输气管存在多个压气站,每个站都要消耗一部分气体,整条管线的输气量是逐段下降的,但就任一压气站而言,压气站的生产能力仍然等于随后一个站间的输气量。 假设:①输气管为水平管;②输气量不随时间而变,为稳定流;③各站特性不同;④站间管路的D、L不同;⑤各站燃气轮机用气量为来气量的某一固定百分比,即 一定。 如图8-5的干线输气管,每站的自用气量可以认为与输气量成正比,即自用气量q=(1-M)Q。设首站与第一站间的输气量为Q,第二站与第二站间的输气量为MQ,第三站与第三站间的输气量为M2Q,…,x站与x站间的输气量为Mx-1Q,最后一个站与最后一段管路的输气量为Mn-1Q。 根据公式(7-31)和(7-46)得各站的特性方程,综合如下 首站 第一站间 第二站 第二站间 第三站 第三站间 x站 x站间 最后一站 最后一段(末段)管路 由于干线输气管为统一的水动力学系统,上述特性方程就组成了(8-13)方程组。令yi=Bi+Cili,由方程组中的每一对方程中可解出各站的进口压力与首站进口压力 的关系: 任一站的进口压力 与首站进口压力 的关系通式为 同理可得任一站出口压力 与首站进口压力 的关系通式 对于最后一段输气管(x=n+1),由式(8-15)可得末段的终点压力 所以干线输气管系统的起始流量为 如果压缩机站是同一类型的,站间管路的长度和管径也相同(末段例外),即 A1=A2=…=An=A B1=B2=…=Bn=B C1=C2=…=Cn-1=C l1=l2 =…= ln-1=l y1=y2=…=yn-1=y 所以 式(8-17)改写为 如果不考虑各站的自用气量,M=1,则 若从首站的排出管汇开始计算,那么式(8-13)中减去第一个方程,则式(8-17)、(8-18)和(8-19)相应为 式(8-20)、(8-21)和(8-22)适用于首站没有压缩机车间的情况。 从式(8-17)至式(8-22)可以得出,干线输气管系统的输气量Q首先取决于输气首站的压力pZ1或pQ1,由于A1,首站进、出口压力pZ1或pQ1稍有下降,对整条管道系统的输气量都会有较明显的影响。相反,输气管的终点压力pZ,即使在较大范围内变化,对整个系统输气量的影响也不大。站数愈多, pZ1、pQ1的影响愈大, pZ的影响愈小。 式(8-15)、(8-16) 可用于确定任意一站进出口压力。若全线各站类型一致,站间管路相同,该二式可简化为 若M=1,则 由上述公式可知,即使站间管路一样,各压气站类型相同,各站的吸入压力pZX和排出压力pQX也不相同。其根本原因除存在自用气外,关键在于末段管路和末段的终点压力与其它站间也不同。 前述任意站进口压力的平方值pZX2和出口压力的平方值pQX2的有关公式,如式(8-15)、(8-16)、(8-23)、(8-24)、(8-25)、(8-26)都是以首站进口压力pZ1为基准推导而得。若以末段的终点压力pZ为基准,则pZX2和pQX2的公式如下 如果全线站间管路相同,各站类型一致,则 若略去自用气,M=1,则 第六节 末段储气(extremity gas storage)
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