作者：曹健国
本文中以某天然气管道联络线枢纽站的设计为例，通过分析交汇管道天然气流向，大管网水力系统分析得出压缩机配置，进而总结出天然气管道枢纽站设计的一般思路。
1 功能定位
某天然气管道联络线拟建分输压气站，在已建冀宁联络线泰安压气站、西气东输二线平顶山一泰安支干线泰安末站、泰青威干线管道泰安首站基础上扩建，并考虑规划中的储气库联络线在该站系统衔接。由于各条管道在此汇集，因此在规划设计中需对各管道进行整体考虑，对该站即枢纽站进行优化设计以满足不同工况下的分输调气功能。
根据建设单位对已建天然气管网整体规划，确定枢纽站功能上要求能够联通某天然气管道联络线、西气东输二线平顶山一泰安支干线、泰青威干线及拟建的储气库联络线，实现各管道间相互联通调气，并且按照集约、集中和便于运行管理的原则优化增压调气功能，并充分利用已建公用系统。
2流向分析
在明确了该枢纽站功能定位的基础上，分析枢纽站进站气源5处，分别为某天然气管道联络线北段来气、某天然气管道联络线南段来气、西气东输二线平顶山一泰安支干线来气、冀宁线联络线泰安分输清管站来气及储气库来气。出站分输方向有5处，分别为某天然气管道联络线南段方向、某天然气管道联络线北段方向、向泰青威干线管道方向、冀宁联络线泰安分输清管站方向及储气库方向，气体流向见图1。
3工艺系统分析
工艺系统分析主要梳理管网系统逐年运行工况，给某天然气管道联络线、冀宁联络线、泰青威干线管道调气气量，交接参数等。
3.1气量及分配平衡
根据建设单位对相关已建及拟建管网规划，经分析调研枢纽站气量平衡及分配见表1。
3.2枢纽站进出站参数
枢纽站进出站参数见表2、表3。
3.3逐年工况分析
根据规划，泰青威干线管道首站为该枢纽站，对其逐年运行工况分析，天然气不需要增压即可以平泰支干线及冀宁联络线在枢纽站的交接压力直接输送出站，因此在压缩机机组配置时不考虑泰青威管道的增压功能。
根据冀宁联络线规划及逐年运行工况分析，从2015年起需通过已建泰安压气站2台7.1 MW压缩机组增压后可满足下游用户天然气气量及压力需求。
根据某天然气管道联络线规划及逐年工况分析，2015年、2018-2020年需通过增压才能满足下游用户的用气量及压力需求，其他年份无需考虑增压。
储气库联络线由于注采工况较复杂，单独进行分析。
综上，在枢纽站整体分析中，输往泰青威干线管道的天然气不考虑增压，冀宁联络线和某天然气管道联络线考虑增压后出站，枢纽站进站压力按照各管道最低进站压力核算，管输气量按年均输气量考虑。
3.4运行工况核算
根据以上分析，只有2015年、2018 -2020年需要对某天然气管道联络线增压，从2015年起需对冀宁联络线增压，因此只核算2条管道的逐年工况。由于2条管线进入枢纽站压力不同，需考虑统一增压及分别增压方案。
(1)某天然气管道联络线和冀宁联络线统一增压后出站方案
进站压力按照2条线当年最低进站压力作为进站压力，出站压力按照2条线当年最高的出站压力作为出站压力。统一增压后枢纽站总功率见表4。
(2)某天然气管道联络线和冀宁联络线分别增压后出站方案
压力和温度的选取按每条天然气管道原有的压力和温度来考虑。分别增压后枢纽站总功率见表5。
通过上述核算结果，2条管道分别增压总功率低于统一增压功率。且统一增压方案为了匹配冀宁线联络线与某天然气管道联络线进站压力，使联合工作点远离喘振区，需在压缩机系统前设置稳压装置，将某天然气管道联络线压力降下来，此种增压方法不但增加设备投资费用及管道能耗，且对压缩机运行管理带来不便。综合考虑推荐采用分别增压方案，即某天然气管道联络线和冀宁线联络线分别增压后出站。
综上，枢纽站各管线压缩机功率核算见表6。
3.5 冀宁联络线原有压缩机失效工况
冀宁联络线在枢纽站已建2台7.1 MW的电驱压缩机，采用2 +0配置，当该压缩机组失效后，某天然气管道联络线和冀宁线联络线向南输送的天然气通过新建的压缩机组增压后出站，2015 -2020年逐年年均工况下计算结果见表7。
从表7可以看出，2015—2018年当冀宁线联络线在枢纽站已建压缩机失效后，某天然气管道联络线和冀宁线联络线总气量通过新建枢纽站压缩机组增压，2020年计算功率可达39 MW。
3.6储气联络线
储气库规划注气为3 000万m3/d，采气4 000万m3/d，与枢纽站联络线长约100 km，采用D1016mm管径输送天然气，储气库要求进入注气压缩机最小压力4.0 MPa，采气时与某天然气管道联络线运行压力匹配。
(1)注气工况
经核算采用D1016 mm管径，注气时满足储气库进入注气压缩机4.0 MPa时枢纽站的交接压力为5. 23 MPa，某天然气管道联络线管道气无需增压即可满足该工况。储气库注气3 000万m3/d时工况核算见表8。
(2)采气工况
储气库采气期需与某天然气管道联络线管道运行压力相匹配方能将天然气注入到管道中，如天然气注入枢纽站压缩机前，则除需与压缩机前管道运行压力相匹配外，还需考虑储气库来气与某天然气管道联络线天然气同时增压，天然气注入枢纽站压缩机前需压缩机功率计算见表9。
由表9可以看出，采气工况下在枢纽站压缩机前注入天然气，2015、2018-2020年管输天然气需要增压输送，2018年计算功率达到40.8 MW，而储气库采气时间只有3个月，如储气库来气与某天然气管道联络线来气联合增压，则配置的压缩机功率闲置，效率降低，因此推荐储气库注气压缩机直接增压后注入某天然气管道联络线。
3.7压缩机配置
综上分析，由于某天然气管道联络线定位为联络线功能，枢纽站压缩机配置首先满足某天然气管道联络线基本负荷功率需求，再通过为冀宁联络线压缩机备用校核枢纽站压缩机总功率，最终推荐枢纽压缩机配置方案见表10。
4结论
通过确定枢纽站功能定位、交汇管道天然气流向分析、工艺系统逐年工况分析，得出压缩机配置方案，通过以上分析过程，总结枢纽站规划设计思路，得出如下结论。
(1)天然气管道枢纽站规划设计应首先确定站场的功能定位。
(2)分析梳理交汇管道天然气流向，确定各管道在枢纽站应实现的功能。
(3)调研各交汇管道的规划及实际运行参数，归纳分析各管道为实现在枢纽站的功能需要做的工作。
(4)进行大管网工艺系统分析，为各管道在枢纽站实现功能提供数据依据。
(5)进行站内管道及压缩机优化配置。
(6)优化枢纽站流程，实现各交汇管道间调气功能。
5摘要：
基于某天然气管道枢纽站的设计，通过确定枢纽站的功能定位、天然气流向分析，进而对大管网水力系统进行分析得出了该枢纽站的压缩机配置方案，结果表明，所提出天然气管道枢纽站设计思路清晰流畅，可为今后天然气枢纽站的设计提供参考。
