CN105512355A - 天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法 - Google Patents

天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法 Download PDF

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CN105512355A
CN105512355A CN201510825279.1A CN201510825279A CN105512355A CN 105512355 A CN105512355 A CN 105512355A CN 201510825279 A CN201510825279 A CN 201510825279A CN 105512355 A CN105512355 A CN 105512355A
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Abstract

本发明涉及一种天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，包括以下步骤：建立天然气输气管线的数学模型和燃压机组的数学模型；根据天然气输气管线和燃压机组的数学模型针对各种工况进行模拟，确定燃气轮机的工作范围，进而选择能够满足实际应用条件的燃机型号；在满足最基本动力需求的条件下，利用天然气输气管线的模拟数据结合各种外界条件数据和燃气轮机性能数据，对燃气轮机的性能进行模拟，进而综合考核燃气轮机在各种工况条件下的性能表现。通过本发明方法可在天然气输气管路方案设计阶段对整个系统进行经济性评估，合理选择布置燃压机组，优化整体方案避免资源浪费，根据具体情况可以节省几千万甚至更多的运营成本。

Description

天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法
技术领域
本发明涉及一种燃压机选型及考核技术，具体的说是一种天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法。
背景技术
常天然气输气管路需要多个压缩站沿线布置，以保证其管路内的输气压力。就工程实例来说，压缩站的天然气压缩机一般采用电机或是燃气轮机作为动力源。而对于跨距大、地处偏远的输气管线来说，电力资源通常都很受限，而沿线建立输电设施成本也较大。燃气轮机具有体积小，输出功率大，可使用管线内的天然气作为燃料产生动力，因而能够灵活布置。所以，随着天然气行业的蓬勃发展，巨大的燃气轮机市场也崭露头角。如何根据天然气输气管路的特殊工作环境来选择经济效益较高的燃气轮机，以及在复杂的工作环境中如何预测评价燃气轮机的性能成为贴近市场的前沿课题。
发明内容
针对现有技术中尚未出现如何根据天然气输气管路的特殊工作环境来选择燃气轮机以及如何预测评价燃气轮机的性能这一专项技术，本发明要解决的技术问题是提供一种可以在天然气输气管路方案设计阶段对整个系统进行经济性评估、合理选择布置燃压机组、优化整体方案避免资源浪费的天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，包括以下步骤：
建立天然气输气管线的数学模型和燃压机组的数学模型；
根据天然气输气管线和燃压机组的数学模型针对各种工况进行模拟，确定燃气轮机的工作范围，进而选择能够满足实际应用条件的燃机型号；
在满足最基本动力需求的条件下，利用天然气输气管线的模拟数据结合各种外界条件数据和燃气轮机性能数据，对燃气轮机的性能进行模拟，进而综合考核燃气轮机在各种工况条件下的性能表现。
天然气输气管线的数学模型和燃压机组的数学模型包括：土壤温度模型、天然气体特性模型、输送管线系统流阻模型、天气压缩机模型以及燃气轮机模型；
建立天然气输气管线数学模型，综合考虑大气环境、土壤类型、地形影响、供气压力波动、输气量变化以及天然气成分变化因素的影响；
利用制造商产品性能数据对管道压缩机进行建模；
建立天然气气体特性数学模型，包括气体压缩因子、定压比热容、动力性粘度气体参数；
将天然气输气管路数学模型和天然气压缩机模型结合起来组成一个闭环系统，能够通过循环迭代给出天然气压缩机稳态性能的解，包括：功率、压比、转速、效率以及出口温度。
根据制造商数据对燃气轮机进行建模，将压缩机模拟数据输入燃机模型，对其非工作点状态进行模拟，进而考核其性能。
在满足最基本动力需求的条件下，利用天然气输气管线的模拟数据结合各种外界条件数据和燃气轮机性能数据，对燃气轮机的性能进行模拟，进而综合考核燃气轮机在各种工况条件下的性能表现包括以下步骤：
环境参数输入到土壤温度模型得出土壤温度数据；
土壤温度数据输入至天然气气体特性模型动态计算天然气特性参数；
输送管线模型根据管路运行参数和天然气气体特性参数计算管道的系统流阻；
天然气压缩机模型根据管路运行参数和天然气气体特性参数计算压缩机产生的压头；
输送管线的流阻和天然气压缩机的压头需要进行反复迭代计算进行匹配，得出管道系统的稳态运行参数，包括压缩机的压头，功率，转速，管道压力、温度分布数据；
燃气轮机模型根据压缩机的功率及转速要求，结合外部环境参数，模拟计算出燃机的特定工作状态参数，进而用于考核系统稳态下燃机的性能。
土壤温度模型为：
Tsoil＝Tmean-Tamp·exp(-Dth·π365·∝)·cos2π365·tyear-tshift-Dth2·365π∝
Tsoil＝土壤温度,K
Tmean＝平均大气温度,K
Tmean＝Tmax+Tmin2
其中：
Tmax＝年最高气温,K
Tmin＝年最低气温,K
Tamp＝温差幅值,K
Tmap＝Tmax-Tmin2
Dth＝土壤深度,m
∝＝土壤热扩散系数,m2/d
tyear＝计算土壤温度时间,day
tshift＝最低大气温度时间,day。
天然气气体特性模型为：
天然分子量：
MWmix＝i＝1nvi·MWi
其中MWi＝组分i的分子量
vi＝组分i的体积百分比
n＝天然气成分总数
天然气临界压力和温度：
Pcmix＝i＝1nvi·Pci
Tcmix＝i＝1nvi·Tci
Pcmix和Tcmix为天然气的临界压力和临界温度
PciandTci是组分i的临界压力和临界温度
vi是组分i的体积百分比
天然气压缩系数：
Z＝1+A1+A2Tr+A3Tr3·ρr+A4+A5Tr·ρr2+A6Tr3·ρr2
ρr＝0.27·PrTr·Z
Pr和Tr是约比压力和温度
Pr＝PPc
Tr＝TTc
P和T是气体压力和温度
Pc和Tc是气体临界压力和温度
ρr＝约比密度
Z＝压缩系数
A1＝0.31508,A2＝-1.0467,A3＝-0.5783,A4＝0.5353,A5＝-0.6123,A6＝0.8651
天然气密度：
Pν＝ZRT
ρg＝1ν＝PZRgT
ρg＝天然气密度,kg/m3
P＝天然气压力,Pa
T＝天然气的温度,K
Z＝天然气此条件下的压缩系数
Rg＝天然气气体常量,J/kgK
Rg＝R0MWg
R0＝气体常量,8.314462175J/molK
MWg＝天然气摩尔质量,g/mol
天然气粘度：
μg＝10-4·K·expX·ρg62.4Y
K＝9.4+0.02MWg·T1.5209+19MWg+T
X＝3.5+986T+0.01MWg
Y＝2.4-0.2X
ρg＝天然气密度,lb/ft3
T＝存储温度,°R
MWg＝天然气分子量
天然气定压比热：
Cpg＝i＝1nvi·Cpi
Cpg＝天然气定压比热
vi＝组分i的体积百分比
Cpi＝组分i的定压比热
Cp,m＝a+b·T+c·T2+d·T3
Cp＝Cp,mMW
Cp,m＝摩尔定压比热,kJ/kmolK
T＝气体温度,K
Cp＝气体定压比热,kJ/kgK
a,b,c根据不同气体取不同常量。
输气管线流阻模型为：
流阻模型：
Q＝1.1494×10-3·TbPb·P12-esP22GTfLeZf0.5·D2.5
其中：
Q＝流量,m3/day
f＝摩擦系数
对于层流：Re<4000
f＝64Re
对于紊流：Re>4000
1f＝-2·Log10e3.7D+2.51Ref
e＝管路内部绝对粗糙度,mm
D＝管路内径,mm
Re＝0.5134·TbPb·GQμD
Pb＝基础压力,kPa
Tb＝基础温度,K
P1＝入口压力,kPa
P2＝出口压力,kPa
G＝气体比重
Tf＝平均流体温度,K
Z＝平均流体温度下气体的压缩系数
D＝管路内径,mm
Le＝Les-1s
Le计入进出口海拔高度差的等效长度
s＝0.0684·G·H2-H1TfZ
其中：
s＝高差调整系数
H1＝入口海拔,m
H2＝出口海拔,m
e＝2.718…
管路温降级模型：
T2＝Ts+(T1-Ts)·e-θ
T1上游截面温度
T2下游截面温度
Ts土壤温度
e＝2.718…
θ＝πUDΔLmCp
U＝综合热传导系数,J/m2K
D＝管路内径,m
ΔL＝截面间距离
m＝流体质量流量
Cp＝流体定压比热。
天然气压缩机模型为：
将压缩机特性简化为：
Q1Q2＝N1N2
流量与转速成正比
Head1Head2＝N1N22
压头与转速平方成正比
则流量特性曲线可以数学拟合为：
HN2＝C+B·QN+A·QN2
H压头
N转速
Q流量
A、B、C为常量
效率曲线可以拟合为：
η＝G+F·QN+E·QN2+D·QN3
η效率
E、D、F、G常量
将已知的压缩机参数代入上述公式即可求得各常量，从而将特性曲线数字化。
燃气轮机模型为：
使用Gasturb软件根据燃机的结构和设计点参数进行建模。再根据非设计点数据进行反复修正，直到模拟结果和已知参数的误差达到允许范围内为止。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.通过本发明方法可以在天然气输气管路方案设计阶段对整个系统进行经济性评估，合理选择布置燃压机组，优化整体方案避免资源浪费，根据具体情况可以节省几千万甚至更多的运营成本。
2.本发明用于天然气输送管路及燃压机组在各种工作条件下的稳态模拟，包括天然气组分变化、大气环境变化、土壤类型、地形变化、输气量变化、管道入口压力波动等情况。并且，将燃压机组和输气管路进行系统考虑，给出燃气轮机在不同工作条件下的性能表现，如燃机功率、SFC耗油率、机组效率等。
3.本发明对用于天然气输送管线的燃压机组进行性能考核，进而进行经济性评估，优化燃气轮机的选型和沿线燃压机组的布局。
附图说明
图1为本发明中计算机模型结构示意图；
图2为本发明涉及的输气管线走向地图；
图3为本发明涉及的输气管线沿线的海拔分布图；
图4为本发明涉及的输气管线沿线缩站分布位置的海拔图；
图5为本发明涉及的输气管线管道内温度分布图；
图6为本发明涉及的输气管线管道内压力分布图；
图7为本发明涉及的输气管线当地气温预测月平均土壤温度曲线图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
本发明一种天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法用于天然气输送管路及燃压机组在各种工作条件下的稳态模拟，包括天然气组分变化、大气环境变化、土壤类型、地形变化、输气量变化、管道入口压力波动等情况。并且，将燃压机组和输气管路进行系统考虑，给出燃气轮机在不同工作条件下的性能表现，如燃机功率、SFC耗油率、机组效率等。对用于天然气输送管线的燃压机组进行性能考核，进而进行经济性评估。优化燃气轮机的选型和沿线燃压机组的布局。
首先，根据天然气输气管线和燃压机组的数学模型针对各种复杂工况进行模拟，确定燃气轮机的工作范围，进而选择能够满足实际应用条件的燃机型号。
其次，在能够满足最基本动力需求的条件下，利用管道系统的模拟数据结合各种外界条件数据和燃气轮机性能数据，对燃气轮机的性能进行模拟。进而综合考核燃气轮机在各种工况条件下的性能表现。
本发明技术要点包括：
1)建立天然气输气管线数学模型，需要综合考虑大气环境、土壤类型、地形影响、供气压力波动、输气量变化和天然气成分变化等因素的影响。
2)利用制造商产品性能数据对管道压缩机进行建模。
3)建立天然气组分特性数学模型，包括气体压缩因子、定压比热容、动力性粘度等气体参数。
4)根据制造商数据对燃气轮机进行建模，并对其非工作点状态数据进行比对。
5)将各数学模型结合起来组成一个闭环系统，能够通过循环迭代给出燃压机组稳态性能的解。
本发明一种天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，包括以下步骤：
建立天然气输气管线的数学模型和燃压机组的数学模型；
根据天然气输气管线和燃压机组的数学模型针对各种工况进行模拟，确定燃气轮机的工作范围，进而选择能够满足实际应用条件的燃机型号；
在满足最基本动力需求的条件下，利用天然气输气管线的模拟数据结合各种外界条件数据和燃气轮机性能数据，对燃气轮机的性能进行模拟，进而综合考核燃气轮机在各种工况条件下的性能表现。
天然气输气管线的数学模型和燃压机组的数学模型包括：土壤温度模型、天然气体特性模型、输送管线系统流阻模型、天气压缩机模型以及燃气轮机模型；
建立天然气输气管线数学模型，综合考虑大气环境、土壤类型、地形影响、供气压力波动、输气量变化以及天然气成分变化因素的影响；
利用制造商产品性能数据对管道压缩机进行建模；
建立天然气气体特性数学模型，包括气体压缩因子、定压比热容、动力性粘度气体参数；
将天然气输气管路数学模型和天然气压缩机模型结合起来组成一个闭环系统，能够通过循环迭代给出天然气压缩机稳态性能的解，包括：功率、压比、转速、效率以及出口温度。
根据制造商数据对燃气轮机进行建模，将压缩机模拟数据输入燃机模型，对其非工作点状态进行模拟，进而考核其性能。
在满足最基本动力需求的条件下，利用天然气输气管线的模拟数据结合各种外界条件数据和燃气轮机性能数据，对燃气轮机的性能进行模拟，进而综合考核燃气轮机在各种工况条件下的性能表现包括以下步骤，如图1所示：
环境参数输入到土壤温度模型得出土壤温度数据；
土壤温度数据输入至天然气气体特性模型动态计算天然气特性参数；
输送管线模型根据管路运行参数和天然气气体特性参数计算管道的系统流阻；
天然气压缩机模型根据管路运行参数和天然气气体特性参数计算压缩机产生的压头；
输送管线的流阻和天然气压缩机的压头需要进行反复迭代计算进行匹配，得出管道系统的稳态运行参数，包括压缩机的压头，功率，转速，管道压力、温度分布数据；
燃气轮机模型根据压缩机的功率及转速要求，结合外部环境参数，模拟计算出燃机的特定工作状态参数，进而用于考核系统稳态下燃机的性能。
土壤温度模型为：
Tsoil＝Tmean-Tamp·exp(-Dth·π365·∝)·cos2π365·tyear-tshift-Dth2·365π∝
Tsoil＝土壤温度,K
Tmean＝平均大气温度,K
Tmean＝Tmax+Tmin2
其中：
Tmax＝年最高气温,K
Tmin＝年最低气温,K
Tamp＝温差幅值,K
Tmap＝Tmax-Tmin2
Dth＝土壤深度,m
∝＝土壤热扩散系数,m2/d
tyear＝计算土壤温度时间,day
tshift＝最低大气温度时间,day。
天然气气体特性模型为：
天然分子量：
MWmix＝i＝1nvi·MWi
其中MWi＝组分i的分子量
vi＝组分i的体积百分比
n＝天然气成分总数
天然气临界压力和温度：
Pcmix＝i＝1nvi·Pci
Tcmix＝i＝1nvi·Tci
Pcmix和Tcmix为天然气的临界压力和临界温度
PciandTci是组分i的临界压力和临界温度
vi是组分i的体积百分比
天然气压缩系数：
Z＝1+A1+A2Tr+A3Tr3·ρr+A4+A5Tr·ρr2+A6Tr3·ρr2
ρr＝0.27·PrTr·Z
Pr和Tr是约比压力和温度
Pr＝PPc
Tr＝TTc
P和T是气体压力和温度
Pc和Tc是气体临界压力和温度
ρr＝约比密度
Z＝压缩系数
A1＝0.31508,A2＝-1.0467,A3＝-0.5783,A4＝0.5353,A5＝-0.6123,A6＝0.8651
天然气密度：
Pν＝ZRT
ρg＝1ν＝PZRgT
ρg＝天然气密度,kg/m3
P＝天然气压力,Pa
T＝天然气的温度,K
Z＝天然气此条件下的压缩系数
Rg＝天然气气体常量,J/kgK
Rg＝R0MWg
R0＝气体常量,8.314462175J/molK
MWg＝天然气摩尔质量,g/mol
天然气粘度：
μg＝10-4·K·expX·ρg62.4Y
K＝9.4+0.02MWg·T1.5209+19MWg+T
X＝3.5+986T+0.01MWg
Y＝2.4-0.2X
ρg＝天然气密度,lb/ft3
T＝存储温度,°R
MWg＝天然气分子量
天然气定压比热：
Cpg＝i＝1nvi·Cpi
Cpg＝天然气定压比热
vi＝组分i的体积百分比
Cpi＝组分i的定压比热
Cp,m＝a+b·T+c·T2+d·T3
Cp＝Cp,mMW
Cp,m＝摩尔定压比热,kJ/kmolK
T＝气体温度,K
Cp＝气体定压比热,kJ/kgK
a,b,c根据不同气体取不同常量。
输气管线流阻模型为：
流阻模型：
Q＝1.1494×10-3·TbPb·P12-esP22GTfLeZf0.5·D2.5
其中：
Q＝流量,m3/day
f＝摩擦系数
对于层流：Re<4000
f＝64Re
对于紊流：Re>4000
1f＝-2·Log10e3.7D+2.51Ref
e＝管路内部绝对粗糙度,mm
D＝管路内径,mm
Re＝0.5134·TbPb·GQμD
Pb＝基础压力,kPa
Tb＝基础温度,K
P1＝入口压力,kPa
P2＝出口压力,kPa
G＝气体比重
Tf＝平均流体温度,K
Z＝平均流体温度下气体的压缩系数
D＝管路内径,mm
Le＝Les-1s
Le计入进出口海拔高度差的等效长度
s＝0.0684·G·H2-H1TfZ
其中：
s＝高差调整系数
H1＝入口海拔,m
H2＝出口海拔,m
e＝2.718…
管路温降级模型：
T2＝Ts+(T1-Ts)·e-θ
T1上游截面温度
T2下游截面温度
Ts土壤温度
e＝2.718…
θ＝πUDΔLmCp
U＝综合热传导系数,J/m2K
D＝管路内径,m
ΔL＝截面间距离
m＝流体质量流量
Cp＝流体定压比热。
天然气压缩机模型为：
将压缩机特性简化为：
Q1Q2＝N1N2
流量与转速成正比
Head1Head2＝N1N22
压头与转速平方成正比
则流量特性曲线可以数学拟合为：
HN2＝C+B·QN+A·QN2
H压头
N转速
Q流量
A、B、C为常量
效率曲线可以拟合为：
η＝G+F·QN+E·QN2+D·QN3
η效率
E、D、F、G常量
将已知的压缩机参数代入上述公式即可求得各常量，从而将特性曲线数字化。
燃气轮机模型为：
使用Gasturb软件根据燃机的结构和设计点参数进行建模。再根据非设计点数据进行反复修正，直到模拟结果和已知参数的误差达到允许范围内为止。
天然气输气管路是一个负责的工业系统。简单来讲，燃压机组的功能就是给管路内输入足够的能量，使输送气能够克服管道流阻。管道流阻受很多因素影响，其中包括环境因素，如：管道温度分布、地形等；运行参数，如进气压力、供气压力、进气温度、流量、气体组分等。根据这些输入参数输送管线系统流阻模型能够计算出管路流阻，进而给出天然气压缩机需要提供的供气压力。土壤温度随大气环境变化呈可预测的规律，土壤温度影响管路的总体导热能力，因此能够影响管路内的温度。在压缩机压缩天然气至指定压力的同时会使天然气温度上升，进而影响管路内的温度分布。反过来温度分布情况会改变管道流阻。经过天然气管线流阻模型和压缩机模型的多次迭代计算，可以求解出管路系统的稳定工作状态。这个过程中由于流量、压缩机压比等参数变化造成压缩机效率波动的情况同样需要被考虑在内。
通过以上过程，能够得出天然气压缩机及管路系统在特定环境和工况下的工作状态，同时也能够求解出此状态下对于燃气轮机的工作状态要求，如燃机输出功率，转速等。
燃气轮机模型负责求解出在特定大气环境下，提供满足条件的动力需求情况下的性能表现，包括燃机实际工作点，实际效率，SFC等。
利用此模型可以针对管路不同工作状态(不同季节，不同输送流量等)对燃机进行性能考核，预测，从而优化燃气轮机的选型和布局等。
应用举例
现有一输气管线从哈萨克斯坦的圣哥奇到中国的克拉玛依全长677km，如图2所示。该区域沿线的海拔分布如图3所示，额定状态下各管路系统参数如下：
初定压3个缩站分别布置于管道入口、210km处和460km处。如图4所示。
经过计算模型计算后能得到管道内温度分布及压力分布如图5所示，可见管道内压力分布受到地形影响。
同时可以得到额定状态下各压缩机组的运行参数如下：
如图6所示，为输气管线管道内压力分布图。
重复以上过程模拟7、8月份时压缩机组的运行参数。在7、8月份，压缩机的动力需求最大，而燃机效率最低，按此条件选择燃气轮机能够保证有足够的动力供应。
根据当地气温，预测月平均土壤温度如图7所示，模拟结果如下：
第一台压缩机组：
第二台压缩机组：
第三台压缩机组：
根据上述参数计入机械效率等因素，计算得出各压缩机组的功率需求为：
根据上述动力需求能够选择出满足动力需求的燃气轮机，这里假定选择了GE的PGT16和西门子的SGT400，并根据其参数建立模型并根据压缩机组运行条件进行模拟得出燃机的运行状态如下：
根据上述结果对比，可以看出PGT16从性能角度讲要优于SGT400燃机。
本发明方法对用于天然气输送管线的燃压机组进行性能考核，进而进行经济性评估，优化燃气轮机的选型和沿线燃压机组的布局，能够根据具体运行条件选择性能表现更佳的燃气轮机，进而节省项目运营成本，间接获得巨大的经济回报。

Claims (8)

1.一种天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，其特征在于包括以下步骤：
建立天然气输气管线的数学模型和燃压机组的数学模型；
根据天然气输气管线和燃压机组的数学模型针对各种工况进行模拟，确定燃气轮机的工作范围，进而选择能够满足实际应用条件的燃机型号；
在满足最基本动力需求的条件下，利用天然气输气管线的模拟数据结合各种外界条件数据和燃气轮机性能数据，对燃气轮机的性能进行模拟，进而综合考核燃气轮机在各种工况条件下的性能表现。
2.按权利要求1所述的天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，其特征在于天然气输气管线的数学模型和燃压机组的数学模型包括：土壤温度模型、天然气体特性模型、输送管线系统流阻模型、天气压缩机模型以及燃气轮机模型；
建立天然气输气管线数学模型，综合考虑大气环境、土壤类型、地形影响、供气压力波动、输气量变化以及天然气成分变化因素的影响；
利用制造商产品性能数据对管道压缩机进行建模；
建立天然气气体特性数学模型，包括气体压缩因子、定压比热容、动力性粘度气体参数；
将天然气输气管路数学模型和天然气压缩机模型结合起来组成一个闭环系统，能够通过循环迭代给出天然气压缩机稳态性能的解，包括：功率、压比、转速、效率以及出口温度。
根据制造商数据对燃气轮机进行建模，将压缩机模拟数据输入燃机模型，对其非工作点状态进行模拟，进而考核其性能。
3.按权利要求1所述的天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，其特征在于在满足最基本动力需求的条件下，利用天然气输气管线的模拟数据结合各种外界条件数据和燃气轮机性能数据，对燃气轮机的性能进行模拟，进而综合考核燃气轮机在各种工况条件下的性能表现包括以下步骤：
环境参数输入到土壤温度模型得出土壤温度数据；
土壤温度数据输入至天然气气体特性模型动态计算天然气特性参数；
输送管线模型根据管路运行参数和天然气气体特性参数计算管道的系统流阻；
天然气压缩机模型根据管路运行参数和天然气气体特性参数计算压缩机产生的压头；
输送管线的流阻和天然气压缩机的压头需要进行反复迭代计算进行匹配，得出管道系统的稳态运行参数，包括压缩机的压头，功率，转速，管道压力、温度分布数据；
燃气轮机模型根据压缩机的功率及转速要求，结合外部环境参数，模拟计算出燃机的特定工作状态参数，进而用于考核系统稳态下燃机的性能。
4.按权利要求2或3所述的天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，其特征在于土壤温度模型为：
Tsoil＝Tmean-Tamp·exp(-Dth·π365·∝)·cos2π365·tyear-tshift-Dth2·365π∝
Tsoil＝土壤温度,K
Tmean＝平均大气温度,K
Tmean＝Tmax+Tmin2
其中：
Tmax＝年最高气温,K
Tmin＝年最低气温,K
Tamp＝温差幅值,K
Tmap＝Tmax-Tmin2
Dth＝土壤深度,m
∝＝土壤热扩散系数,m2/d
tyear＝计算土壤温度时间,day
tshift＝最低大气温度时间,day。
5.按权利要求2或3所述的天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，其特征在于天然气气体特性模型为：
天然分子量：
MWmix＝i＝1nvi·MWi
其中MWi＝组分i的分子量
vi＝组分i的体积百分比
n＝天然气成分总数
天然气临界压力和温度：
Pcmix＝i＝1nvi·Pci
Tcmix＝i＝1nvi·Tci
Pcmix和Tcmix为天然气的临界压力和临界温度
PciandTci是组分i的临界压力和临界温度
vi是组分i的体积百分比
天然气压缩系数：
Z＝1+A1+A2Tr+A3Tr3·ρr+A4+A5Tr·ρr2+A6Tr3·ρr2
ρr＝0.27·PrTr·Z
Pr和Tr是约比压力和温度
Pr＝PPc
Tr＝TTc
P和T是气体压力和温度
Pc和Tc是气体临界压力和温度
ρr＝约比密度
Z＝压缩系数
A1＝0.31508,A2＝-1.0467,A3＝-0.5783,A4＝0.5353,A5＝-0.6123,A6＝0.8651
天然气密度：
Pν＝ZRT
ρg＝1ν＝PZRgT
ρg＝天然气密度,kg/m3
P＝天然气压力,Pa
T＝天然气的温度,K
Z＝天然气此条件下的压缩系数
Rg＝天然气气体常量,J/kgK
Rg＝R0MWg
R0＝气体常量,8.314462175J/molK
MWg＝天然气摩尔质量,g/mol
天然气粘度：
μg＝10-4·K·expX·ρg62.4Y
K＝9.4+0.02MWg·T1.5209+19MWg+T
X＝3.5+986T+0.01MWg
Y＝2.4-0.2X
ρg＝天然气密度,lb/ft3
T＝存储温度,°R
MWg＝天然气分子量
天然气定压比热：
Cpg＝i＝1nvi·Cpi
Cpg＝天然气定压比热
vi＝组分i的体积百分比
Cpi＝组分i的定压比热
Cp,m＝a+b·T+c·T2+d·T3
Cp＝Cp,mMW
Cp,m＝摩尔定压比热,kJ/kmolK
T＝气体温度,K
Cp＝气体定压比热,kJ/kgK
a,b,c根据不同气体取不同常量。
6.按权利要求2或3所述的天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，其特征在于输气管线流阻模型为：
流阻模型：
Q＝1.1494×10-3·TbPb·P12-esP22GTfLeZf0.5·D2.5
其中：
Q＝流量,m3/day
f＝摩擦系数
对于层流：Re<4000
f＝64Re
对于紊流：Re>4000
1f＝-2·Log10e3.7D+2.51Ref
e＝管路内部绝对粗糙度,mm
D＝管路内径,mm
Re＝0.5134·TbPb·GQμD
Pb＝基础压力,kPa
Tb＝基础温度,K
P1＝入口压力,kPa
P2＝出口压力,kPa
G＝气体比重
Tf＝平均流体温度,K
Z＝平均流体温度下气体的压缩系数
D＝管路内径,mm
Le＝Les-1s
Le计入进出口海拔高度差的等效长度
s＝0.0684·G·H2-H1TfZ
其中：
s＝高差调整系数
H1＝入口海拔,m
H2＝出口海拔,m
e＝2.718…
管路温降级模型：
T2＝Ts+(T1-Ts)·e-θ
T1上游截面温度
T2下游截面温度
Ts土壤温度
e＝2.718…
θ＝πUDΔLmCp
U＝综合热传导系数,J/m2K
D＝管路内径,m
ΔL＝截面间距离
m＝流体质量流量
Cp＝流体定压比热。
7.按权利要求2或3所述的天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，其特征在于天然气压缩机模型为：
将压缩机特性简化为：
Q1Q2＝N1N2
流量与转速成正比
Head1Head2＝N1N22
压头与转速平方成正比
则流量特性曲线可以数学拟合为：
HN2＝C+B·QN+A·QN2
H压头
N转速
Q流量
A、B、C为常量
效率曲线可以拟合为：
η＝G+F·QN+E·QN2+D·QN3
η效率
E、D、F、G常量
将已知的压缩机参数代入上述公式即可求得各常量，从而将特性曲线数字化。
8.按权利要求2或3所述的天然气输送管路燃压机组选型及稳态下燃机性能考核方法，其特征在于燃气轮机模型为：
使用Gasturb软件根据燃机的结构和设计点参数进行建模。再根据非设计点数据进行反复修正，直到模拟结果和已知参数的误差达到允许范围内为止。
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