引言管道输送作为5大运输方式之一，具有输送稳定、输量大、综合单耗低等优点，利用管道输送天然气已成为最普遍的输送方式[1-3]。为全面提高管道输送效率，需对输气管道能耗进行测算、统计与分析，并结合实际情况，制定相应的节能降耗措施[4-8]。以天然气输送管道为例，已有能耗分析研究均对主要耗能设备开展，对站场综合能耗关注较少[9-12]。基于燃气轮机驱动离心式压缩机组输气的典型站场开展节能测试，对主要耗能设备以及站场的总体用能情况进行综合评价，对生产管理提出节能措施及建议。1站场概况选取西气东输二线某典型输气站开展测试及分析。管线设计压力10.0 MPa，干线管径1 016 mm，年设计输量170亿m3。站内生产设施按照功能划分为：干线进出站区、过滤分离区、压缩机区、压缩空气区、排污区、放空区及辅助区。主要耗能设备包括2台燃气轮机驱动离心压缩机组，型号为RB211/RF3BB36，1用1备，燃气轮机额定功率均为19 959 kW。辅助生产设施主要包括1座配电所，采用双电源双回路供电方式，进线35 kV，出线0.4 kV。主要设备包含2台1 250 kVA变压器，2台额定功率75 kW的空压机，4组30 kW空冷器，8组80 kW燃料气电加热器。测试时由于压气站出口温度小于60 ℃，因此空冷器处于停用状态。2节能测试情况2.1设备运行情况该输气站运行耗能设备主要有CC402#燃驱压缩机单独运行，使用的能源主要是天然气；1#空气压缩机单独运行，使用的能源主要是电力。本次对运行主要设备均进行节能测试，测试时所有设备都处在正常运行状态，且技术状态良好，站内电力低压部分由2台配电变压器供电。测试期间燃气轮机电加热器为燃气进行加热。2.2测试及评价标准天然气压缩机组测试方法执行《天然气输送管道系统能耗测试和计算方法》（SY/T 6637—2018）[13]，空气压缩机组测试方法执行《空气压缩机组及供气系统节能监测》（GB/T 16665—2017）[14]，变压器测试方法执行《企业供配电系统节能监测方法》（GB/T 16664—1996）[15]。天然气压缩机组评价标准执行《油气输送管道系统节能监测规范》（GB/T 34165—2017）[16]，变压器评价标准执行《电力变压器经济运行》（GB/T 13462—2008）[17]。2.3测试仪器及精度等级测试仪器及准确度/不确定度，如表1所示。其中气体超声波流量计测量工艺气流量及燃料气流量，综合环境分析仪测量环境温度及大气压力。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.11.006.T001表1测试仪器及准确度/不确定度名称型号准确度/不确定度气体超声波流量计G601≤1.5现场压力传感器—≤1.6现场温度传感器—≤±0.1电参数测试仪HIOKI 3169电压U：0.06%（k=2）电流I：0.2%（k=2）电流I：0.2%（k=2）综合环境分析仪Kestrel 4500温度≤±0.1压力≤0.252.4测试方法（1）输气量：查找满足条件的15倍直管段，安装便携式流量计测试输气流量。（2）燃驱机组燃料气消耗量、燃料气温度和压力：使用携带的气体流量计，在15倍直管段的燃料气管路上安装测试探头进行流量测试；燃料气的压力和温度在流量测试点附近寻找满足测试要求的温度计和压力表测取。（3）压缩机进口、出口、级间温度：压缩机自带的温度仪表在检定周期内运转正常且满足测试精度时，直接读取相关参数。（4）压缩机进口、出口、级间压力：压缩机自带的压力仪表在检定周期内运转正常且满足测试精度时，直接读取相关参数。（5）环境温度及大气压力：将综合环境测试仪置于测试现场阴凉、避风处，静置10 min，待数据稳定后读取。（6）耗电量：使用携带的电能综合测试仪测试电参数，按照低压（380 V）和高压（6 000 V或100 000 V）两个电压等级不同，分别使用不同的测试方法：电动机电压等级为低压（380 V）时，在控制柜电机用电输出端用电能综合测试仪测量；电动机电压等级为高压（6 000 V或100 000 V）时，在配电柜的电压互感器、电流互感器的接线端用电能综合测试仪测量。3测试结果及分析3.1天然气压缩机组代表日压气站运行CC402#天然气压缩机组测试及计算结果，如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.11.006.T002表2CC402#压缩机组测算结果项目数值/%限定值/%评价结果压缩机76.05——燃气发动机37.58——燃驱机组28.58≥25合格从设备运行情况看，CC402#天然气压缩机组在监测负荷下，压缩机压缩比达到1.32，机组在理想负荷区内运行，机组效率高于《油气输送管道系统节能监测规范》（GB/T 34165—2017）中相应限定值的要求，评价此机组在该负荷下为节能监测合格设备。3.2空气压缩机组代表日压气站运行空气压缩机组测试及计算结果如表3所示。空压机型号SA—75A—10，电动机型号Y2—315S—4FZ。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.11.006.T003表31#空气压缩机组测算结果名称来源数值电动机额定功率/kW铭牌75吸气温度/℃测试18.3吸气压力/MPa测试0.083 3排气温度/℃测试68排气压力/MPa测试0.86额定排气压力/MPa铭牌1.05流量/（m3/min）测试5.67有功功率/kW测试38无功功率/kvar测试13功率因数计算0.95空压机输入比功率/［kW/（min/m3）］计算7.901限定值/［kW/（min/m3）］标准规定8从设备运行情况看，1#空气压缩机组空压机输入比功率达到7.901 kW/(min/m3)，按照《空气压缩机组及供气系统节能监测》（GB/T 16665—2017）的相关规定进行计算，1#空气压缩机组节能限定值能耗8 kW/(min/m3)，因此该空压机在该负荷下为节能监测合格设备。3.3变压器代表日压气站2台变压器测试结果如表4所示。从设备运行机监测情况看，该站2台变压器负载系数偏低，按照《电力变压器经济运行》（GB/T 13462—2008）规定，变压器运行经济运行区上限负载系数为1，经济运行区下限负载系数为β2JZ；变压器运行最佳经济运行区上限负载系数为0.75，最佳经济运行区下限负载系数为1.33β2JZ，按照此规定，对照站内2台变压器运行情况，均处于非经济运行状态。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.11.006.T004表4变压器测算结果变压器编号输出有功功率/kW输出无功功率/kvar输出功率因数变压器损耗/kW负载系数经济负载系数经济运行区下限最佳经济运行区下限1#146.0520.941.980.124 00.430.190.252#77.0380.901.870.068 70.430.190.253.4站场综合能耗代表日压气站站场综合能量利用率为28.54%，计算结果如表5所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.11.006.T005表5站场综合能量利用率测算结果名称来源数值天然气低位发热值/（kJ/m3）分析33 657.6压缩机有效输出功率/kW计算14 220.42代表日消耗电量/kWh测试统计4 725代表日消耗气量/m3测试统计127 380压气站能量利用率/%计算28.54从表5可以看出，代表日压气站总耗电量4 725 kWh，代表日该压气站总耗气量127 380 m3，该站能量利用率为28.54%。4结语（1）CC402#压缩机组运行在理想负荷区内，机组效率高于《油气输送管道系统节能监测规范》（GB/T 34165—2017）中相应限定值的要求，机组在该负荷下为节能监测合格设备。（2）1#空气压缩机组的空压机输入比功率实际测定值为7.901 kW/(min/m3)，按照《空气压缩机组及供气系统节能监测》（GB/T 16665—2017）的相关规定进行评价，该空压机在该负荷下为节能监测合格设备。（3）该站2台变压器负载系数偏低，按照《电力变压器经济运行》（GB/T 13462—2008）的相关规定评价，2台变压器均处于非经济运行状态。从节能角度考虑，对配电变压器运行台数进行合理规划，建议只运行1台，以降低变压器运行损失。（4）从数据分析看，燃气轮机压缩机组的能耗占全站总能耗的99.60%，压缩机运行效率的高低是影响站场能量利用率的最大因素，是提高全站能量利用率的关键。根据天然气压缩机组测试经验，建议持续关注燃气轮机压缩机组的运行情况，使机组保持在高效区运行，机组运行期间维持压比在1.25以上，提高站场综合能源利用率。