首先依據(jù)所建長輸管道工程的實際情況，同時考慮工作近、遠期的需求制定合理的天然氣輸送方案。然后依據(jù)已知的氣源壓力、流量、氣質(zhì)組分、各用戶分輸站用氣壓力等參數(shù)，利用相關(guān)軟件對管網(wǎng)系統(tǒng)進行多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，進而確定出最優(yōu)的工藝方案，并結(jié)合現(xiàn)場壓氣站建設(shè)條件確定壓氣站的主要輸送工況和工藝參數(shù)。

下面以某長輸天然氣管道的一個壓氣站為例，簡要介紹該壓氣站壓縮機組的選型過程。

（1）管輸天然氣組分，見表1。

表1 管輸天然氣組分

（2）壓氣站工藝參數(shù)。

依據(jù)管道不同階段輸量臺階的輸送需求，并考慮用戶調(diào)峰、壓氣站失效以及增輸情況，確定出壓氣站的5種典型輸氣工況，見表2。

表2 壓氣站工藝參數(shù)

（3）列出壓氣站環(huán)境參數(shù)。該壓氣站環(huán)境參數(shù)見表3。

表3 壓氣站環(huán)境參數(shù)

（4）計算氣體物性參數(shù)和壓氣站軸功率。

根據(jù)氣體組分和工藝參數(shù)，利用由BWRS方程計算天然氣的比熱容比cp/cv、壓縮系數(shù)Z，依據(jù)公式估算軸功率，壓縮機的多變效率按86%估算。各種工況下的軸功率估算值見表 4。

表4 各種工況下的軸功率估算值

（5）確定壓縮機功率等級和機組臺數(shù)。

根據(jù)工藝參數(shù)可知，該壓氣站最大流量是最小流量的 3 倍，流量變化范圍較大；但最大站壓比為1.42，最小站壓比為1.28，壓比變化較小，顯然采用并聯(lián)流程更優(yōu)。

若采用1用1備的并聯(lián)方案，單臺機組要覆蓋（118~362）×104m3/h的流量范圍，其最小功率僅為最大功率的 38%，壓縮機的轉(zhuǎn)子設(shè)計難以滿足如此寬的變化范圍。通常管道用壓縮機的最大流量不宜超過最低流量的2倍，最小功率不宜低于最大功率的 40%。表5列出了天然氣管道常用燃氣輪機規(guī)格型號，供選型參考。因此，該站應(yīng)選用3臺同型號壓縮機，按2 用 1 備方式運行。

表5 常用的驅(qū)動管道壓縮機用燃氣輪機機型和主要參數(shù)

表5中的燃氣輪機功率和效率是指在ISO條件（15℃、海平面大氣壓）下的數(shù)值，其實際輸出功率隨著海拔升高和大氣溫度的升高而降低，通常海拔每升高1000m，其輸出功率降低10%；大氣溫度每升高10℃，其輸出功率降低10%。本案例中，壓氣站海拔高度為2000m，最高大氣溫度為40℃，燃氣輪機在現(xiàn)場條件下的輸出功率約降低 35%。根據(jù)表5中壓氣站的總軸功率（38MW），推薦采用3臺30MW等級的燃氣輪機（2臺燃氣輪機在現(xiàn)場條件下的總輸出功率為39MW）參加與電動機驅(qū)動機組的對比。燃氣輪機耗氣量=燃氣輪機功率×燃氣輪機燃氣耗率。燃氣輪機燃氣耗率需要根據(jù)不同的燃氣輪機機型選取，該數(shù)據(jù)可查燃氣輪機廠數(shù)據(jù)或依據(jù)已有的類似機組估算得到。

推薦采用國內(nèi)長輸管道使用較多的高速直連電動機驅(qū)動壓縮機參加與燃氣輪機驅(qū)動機組的對比，電動機功率通常為壓縮機需求軸功率的1.1～1.2倍，本案例中單臺電動機功率為22MW。具體比較內(nèi)容見表6。

表6 燃氣輪機和電動機驅(qū)動方式技術(shù)經(jīng)濟分析

（6）驅(qū)動方案比較。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，該壓氣站周邊沒有可供利用的蒸汽源，但具備供電條件，因此該站壓縮機可采用電動機驅(qū)動或燃氣輪機驅(qū)動（燃氣為管道所輸?shù)奶烊粴猓栝_展兩種驅(qū)動方案的技術(shù)和經(jīng)濟比較分析，具體比較內(nèi)容見表6。根據(jù)經(jīng)濟對比，案例中的壓氣站采用電動機驅(qū)動方案的投資高于燃氣輪機方案，但由于電費明顯低于燃氣費用，導(dǎo)致電動機驅(qū)動方案費用現(xiàn)值較燃氣輪機方案低65299萬元，因此該站推薦采用電動機驅(qū)動方案。

（7）壓縮機組供貨商開展初步設(shè)計，并提供壓縮機組數(shù)據(jù)單、性能參數(shù)和曲線等相關(guān)報告。表7中的工況與表2中工況的對應(yīng)關(guān)系為：工況1和2分別表示1臺壓縮機在工況a和b下單獨運行時的工況，工況3、4和5分別表示兩臺壓縮機在工況c、d和e下并聯(lián)運行時的工況。

表7 壓縮機數(shù)據(jù)表

（8）核算壓縮機組適應(yīng)性。

買方根據(jù)壓縮機組供貨商提供的機組性能參數(shù)和曲線核算在不同工況條件下機組的適應(yīng)性，確認各工況點均可覆蓋，其長期工作點應(yīng)在機組的高效工作區(qū)。壓縮機組各工況點分布圖如圖1所示。

圖1 壓縮機組各工況點分布圖