CN109117498A - 用于离心压缩机设计的气体物性参数计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于离心压缩机设计的气体物性参数计算方法及装置，涉及压缩机技术领域，主要目的在于保证设计出的离心压缩机准确性，以及保证压缩机组正常运行。所述方法包括：获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

Description

用于离心压缩机设计的气体物性参数计算方法及装置

技术领域

本发明涉及离心压缩机设计领域，特别是涉及一种用于离心压缩机设 计的气体物性参数计算方法及装置。

背景技术

离心压缩机，广泛应用于石油化工等领域。离心压缩机是整个化工装 置的心脏设置，压缩的气体为化工工艺介质。不同的工艺气体其组成和物 理性质差别巨大，有些易于压缩而有些很难压缩。在离心压缩机设计技术 中，介质物性参数的计算是最为关键的部分之一。如果介质物性参数计算 不准确，将使压缩机达不到设计指标。轻则使机组能耗增加，重则使机组 不能稳定运行。

目前，通常根据输入的压缩机设计参数，直接计算用于离心压缩机设 计的气体物性参数。然而，为了提高效率、降低能耗，很多化工流程压缩 机带有段间冷却器。化工气体介质(特别是分子量较重的混合介质，如分子 量＞32)经过前面一段的压缩，再经过段间冷却器时可能会有液体凝结析出， 析出的液体可能是烃类的混合物，可能含水，也可能不含有水。若直接计 算用于离心压缩机设计的气体物性参数，会造成设计出的离心压缩机不准确，无法满足用户的需求，严重的可造成压缩机组不能运行。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于离心压缩机设计的气体物性参数计算 方法及装置，主要目的在于能够保证设计出的离心压缩机准确性，以及保 证压缩机组正常运行。

依据本发明一个方面，提供了一种用于离心压缩机设计的气体物性参 数计算方法，包括：

获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、 进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气 体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和 预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确 定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

依据本发明另一个方面，提供了一种用于离心压缩机设计的气体物性 参数计算装置，包括：

获取单元，用于获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数 包括进出口压力、进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

计算单元，用于根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体 组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷 却器的冷凝析出；

所述计算单元，还用于根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压 力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组 分的气体物性参数；

确定单元，用于将计算的气体物性参数确定为用于离心压缩机设计的 气体物性参数。

依据本发明又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储 有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、 进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气 体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和 预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确 定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

依据本发明再一个方面，提供了一种用于离心压缩机设计的气体物性 参数计算装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运 行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、 进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气 体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和 预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确 定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

本发明提供一种用于离心压缩机设计的气体物性参数计算方法及装 置，能够获取离心压缩机的设计输入参数，并能够根据所述进出口压力、 所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气 体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；克服了无法计算经过离心 压缩机段间冷却器的冷凝析出的缺陷。与此同时，能够根据冷凝析出的气 体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程， 计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确定为用于离心压缩机设计 的气体物性参数，即在设计离心压缩机时，通过考虑气体组分经过冷却器 的冷凝析出，能够保证设计出的离心压缩机准确性，满足用户的需求以及 保证压缩机组正常运行。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领 域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出实施方式的目的，而并 不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相 同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种用于离心压缩机设计的气体物性 参数计算方法流程图；

图2示出了本发明实施例提供的一种离心压缩机设计需要的各气体组 分设置界面的示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种气体物性参数的输出界面图；

图4示出了本发明实施例提供的另一种气体物性参数的输出界面图；

图5示出了本发明实施例提供的一种冷凝析出计算流程图；

图6示出了本发明实施例提供的另一种用于离心压缩机设计的气体物 性参数计算方法流程图；

图7示出了本发明实施例提供的一种用于离心压缩机设计的气体物性 参数计算装置的结构示意图；

图8示出了本发明实施例提供的另一种用于离心压缩机设计的气体物 性参数计算装置的结构示意图；

图9示出了本发明实施例提供的一种用于离心压缩机设计的气体物性 参数计算装置的实体结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显 示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开 而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更 透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术 人员。

如背景技术所述，通常根据输入的压缩机设计参数，直接计算用于离 心压缩机设计的气体物性参数。然而，为了提高效率、降低能耗，很多化 工流程压缩机带有段间冷却器。化工气体介质(特别是分子量较重的混合介 质，如分子量＞32)经过前面一段的压缩，再经过段间冷却器时可能会有液 体凝结析出，析出的液体可能是烃类的混合物，可能含水，也可能不含有 水。若直接计算用于离心压缩机设计的气体物性参数，会造成设计出的离 心压缩机不准确，无法满足用户的需求，严重可造成压缩机组不能运行

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种用于离心压缩机设计的 气体物性参数计算方法，如图1所示，所述方法包括：

101、获取离心压缩机的设计输入参数。

其中，所述设计输入参数包括进出口压力、进出口温度、各气体组分 以及各气体组分含量。所述设计输入参数具体可以为技术人员通过参数设 置界面输入的，为了简化气体物性参数计算的步骤，在获取所述设计输入 参数后，可以验证所述设计输入参数是否完整有效，如验证上述信息是否 完整，验证进出口压力、进出口温度是否在可计算的范围区间内，输入的 介质状态是否为气体，如果为液体则不适合本发明实施例中设计离心压缩机使用。在所述设计输入参数存在缺陷时，可以输出提示信息，使得技术 人员对设计输入参数进行修正。在所述设计输入参数完整有效时，可以根 据所述设计输入参数生成计算控制文件，以便在后续计算的过程中直接调 用所述设计输入参数。此外，所述各气体组分可以为设计离心压缩机进口 的气体组分，可以包括甲烷、乙烷、二氧化碳等，如图2所示，图2示出 了离心压缩机设计需要的各气体组分设置界面。

102、根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述 各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝 析出。

在本发明实施例，所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组 分和所述各气体组分含量可以为离心压缩机的设计参数。所述冷凝析出可 以包括液体组分、气体组分、液体组分含量和气体组分含量。所述液体组 分含量可以包括液体摩尔流量和液体质量流量等，所述气体组分含量可以 包括气体组分摩尔流量和气体质量流量等。

103、根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温 度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数 并确定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

其中，所述气体物性参数可以包括压缩因子Z、密度ρ、比热比K、 温度定熵指数K_t、容积定熵指数K_v、焓值h、熵值s、导数压缩因子Z_p和Z_T、 压缩性函数X和Y、定压比热C_p、定容比热C_v、音速a、粘度。

需要说明的是，所述预设气体物性计算方程可以为从规则数据库中选 取的，具体地，所述规则数据库中预存有不同的压力范围、温度范围、气 体组分含量范围以及与各个预设气体物性计算方程的计算精度以及所需要 的计算时间。因此，能够根据气体组分含量、所述进出口压力、所述进出 口温度选取最合适的预设气体物性计算方程，计算冷凝析出各气体组分的 气体物性参数。

具体地，上述的气体物性参数可以通过如下公式计算：

密度ρ的计算公式可以为：

压缩性函数X计算公式可以为：

温度定熵指数k_T的计算公式可以为：

容积定熵指数K_v的计算公式可以为：

焓值h的计算公式可以为：

h＝(h-h⁰)+h⁰

理想气体焓值：

所述a₀、a₁、a₂、a₃、a₄各气体的特性数据，存储在预设物性数据库中， 计算时可以自动调用。

焓值修正项：

实际气体熵值s由理想气体熵值加修正项得到：

s＝(s-s⁰)+s⁰

理想气体熵值，计算时取T₁＝0，P₁＝101.325KPa为基准点：

熵值修正项：

同理，本发明实施例还可以通过其他计算公式计算相对应的气体物性 参数，如图3和图4所示，本发明实施例提供了气体物性参数的输出界面 图。

进一步的，为了更好的说明上述用于离心压缩机设计的气体物性参数 计算的过程，作为对上述实施例的细化和扩展，本发明提供几种可选实施 例，但不限于此，具体如下所示：

在本发明的一个可选实施例中，为了计算所述各气体组分经过离心压 缩机段间冷却器的冷凝析出，所述步骤102具体可以包括：

1、从预设数据库中读取与所述各气体组分对应的临界压力、临界温度、 偏心因子。

2、根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述临界压力、所述临界 温度和所述偏心因子，计算所述各气体组分的初始平衡常数。

具体地，所述初始平衡常数的计算公式可以为：

其中，所述K_i为初始平衡常数、P_ci为气体组分i的临界压力、T_ci为气体 组分i的临界温度、ω_i为气体组分i的偏心因子。

3、根据所述初始平衡常数和所述各气体组分含量，判断所述各气体组 分经过离心压缩机段间冷却器是否处于包含液体组分和气体组分的两相 区。

在具体的应用场景中，所述步骤3具体可以包括：计算所述初始平衡 常数和所述各气体组分含量的乘积之和，以及所述各气体组分含量和所述 初始平衡常数的比值之和；通过判断所述乘积之和是否大于预设阈值，且 所述比值之和是否大于预设阈值，判断所述各气体组分经过离心压缩机段 间冷却器是否处于包含液体组分和气体组分的两相区。

其中，所述预设阈值可以为1，所述乘积之和可以为：∑K_iz_i；所述比 值之和可以为：∑z_i/K_i，z_i为气体组分i的含量，即在∑K_iz_i＞1且∑z_i/K_i＞1 时，可以确定所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器处于包含液体组 分和气体组分的两相区。此外，在∑K_iz_i＜1时，确定所述各气体组分经过 离心压缩机段间冷却器处于包含液体组分的单相区，此时计算各液体组分 含量；在∑z_i/K_i＜1确定所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器处于 包含气体组分的单相区，此时计算各气体组分含量。

4、若处于两相区，根据预设初始气化率和预设气化率迭代公式，计算 出收敛的气化率。

其中，所述预设气化率迭代公式可以如下所示：

F(e)是关于气化率的函数，F(e)是气化率的导数函数，所述初始气化率 可以为0.70。

5、根据所述收敛的气化率、所述初始平衡常数和所述各气体组分含量， 迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量。

需要说明的是，可以分别通过如下公式，迭代计算各液体组分含量x_i和各气体组分含量y_i。

y_i＝K_ix_i

6、根据计算的各液体组分含量、计算的各气体组分含量和预设组分逸 度公式，分别迭代计算各液体组分逸度和各气体组分逸度。

其中，所述预设组分逸度公式可以如下所示：

上式中的11个参数：A₀、B₀、C₀、D₀、E₀、a、b、c、d、α、γ可 以从气体物性特征数据库查询获取。对于不同气体，他们的数值不同，存 储在物性数据库中，在计算时可以自动调用无需人为干预。当将各液体组 分含量x_i代入到预设组分逸度公式时，能够计算液体组分逸度当将各气体 组分含量y_i代入到预设组分逸度公式时，能够计算气体组分逸度

7、若当前迭代各液体组分逸度和所述各气体组分逸度不相等，则根据 所述各液体组分含量、所述各气体组分含量、所述各液体组分逸度和所述 各气体组分逸度，分别计算所述各液体组分和所述各气体组分的平衡常数， 计算的平衡常数用于下次迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量。

具体地，可以通过如下公式计算迭代中使用的平衡常数，

8、若当前迭代的各液体组分逸度和各气体组分逸度均相等，则将当前 迭代计算的各液体组分含量和各气体组分含量，确定为所述各气体组分经 过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出计算结果。

需要说明的是，为了更好的理解冷凝析出的计算过程，提供了图5所 示的方法流程图。

在本发明的另一个可选实施例中，为了减少不必要的计算，提升冷凝 析出的计算速度，所述步骤102之前，所述方法还包括：根据所述进出口 压力和所述各气体组分的摩尔流量，计算所述各气体组分的露点温度。检 测离心压缩机段间的预设冷却器温度是否低于所述露点温度；若高于，则 根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分含量和预设气体 物性计算方程，计算所述各气体组分的气体物性参数；若低于，则根据所 述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述气体组分含量， 计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出。如图6所示， 本发明实施例还提供了结合露点温度计算气体物性参数的过程。

对于本发明实施例，离心压缩机用的各种烷烃和烯烃基本为非极性介 质，而水为极性介质，在计算过程中，介质间有相互作用，迭代计算次数 较多。为了减少各液体组分含量和各气体组分含量迭代计算次数，避免造 成迭代发散，所述迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量的步骤，具 体可以包括：检测所述各气体组分中是否存在组分水；若所述各气体组分 中存在组分水，则判断组分水是否处于过饱和状态；若未处于过饱和状态， 则继续迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量，具体可以利用步骤1-8 的所提及的方法进行计算。若处于过饱和状态，则计算液体组分水含量， 并根据所述液体组分水含量和上次迭代的液体组分含量，计算当前迭代的 液体组分含量。

其中，液体组分水的摩尔流量可以为水的总摩尔流量与气体水的摩尔 流量的差值，水的总摩尔流量和气体水的摩尔流量可以通过如下公式计算：

Q_{mwat_L}＝Q_{mwat_t}-Q_{mwat_g}

Q_{mwat_t}＝F·z_wat·M_{w_wat}

Q_{mole，wat_t}＝F·z_wat

z_wat为输入的各气体组分中水的摩尔百分比含量，F为总的摩尔流量， M_{w_wat}为组分水的分子量。

在本发明的又一个可选实施例中，所述判断组分水是否处于过饱和状 态的步骤，具体可以包括：计算组分水的蒸气压力，以及所述组分水蒸汽 压力与所述所述各气体组分的气体压力比值；若所述蒸气压力比值小于所 述组分水在所述各气体组分的摩尔流量百分比，则确定组分水处于过饱和 状态；若所述蒸气压力比值大于或者等于所述组分水在所述各气体组分的 摩尔流量百分比，则确定组分水未处于过饱和状态。

具体地，组分水的蒸气压力可以为P_{vap_wat}，z_wat可以为摩尔流量百分比， 所述各气体组分的气体压力可以为P_mix，

即时，确定组分水处于过饱和状态；

即时，确定组分水未处于过饱和状态。

进一步地，作为图1的具体实现，本发明实施例提供了一种用于离心 压缩机设计的气体物性参数计算装置，如图7所示，所述装置包括：获取 单元31、计算单元32和确定单元33。

所述获取单元31，可以用于获取离心压缩机的设计输入参数，所述设 计输入参数包括进出口压力、进出口温度、各气体组分以及各气体组分含 量。

所述计算单元32，可以用于根据所述进出口压力、所述进出口温度、 所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压 缩机段间冷却器的冷凝析出。

所述计算单元32，还可以用于根据冷凝析出的气体组分含量、所述进 出口压力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各 气体组分的气体物性参数；

所述确定单元33，可以用于将计算的气体物性参数确定为用于离心压 缩机设计的气体物性参数。

对于本发明实施例，为了计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷 却器的冷凝析出，所述计算单元32包括：读取模块321、计算模块322、 判断模块323和确定模块324，如图8所示。

所述读取模块321，可以用于从预设数据库中读取与所述各气体组分对 应的临界压力、临界温度、偏心因子。

所述计算模块322，可以用于根据所述进出口压力、所述进出口温度、 所述临界压力、所述临界温度和所述偏心因子，计算所述各气体组分的初 始平衡常数；

所述判断模块323，可以用于根据所述初始平衡常数和所述各气体组分 含量，判断所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器是否处于包含液体 组分和气体组分的两相区；

所述计算模块322，还可以用于若处于两相区，根据预设初始气化率和 预设气化率迭代公式，计算出收敛的气化率；根据所述收敛的气化率、所 述初始平衡常数和所述各气体组分含量，迭代计算各液体组分含量和各气 体组分含量；根据计算的各液体组分含量、计算的各气体组分含量和预设 组分逸度公式，分别迭代计算各液体组分逸度和各气体组分逸度；若当前 迭代各液体组分逸度和所述各气体组分逸度不相等，则根据所述各液体组 分含量、所述各气体组分含量、所述各液体组分逸度和所述各气体组分逸 度，分别计算所述各液体组分和所述各气体组分的平衡常数，计算的平衡 常数用于下次迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量；

所述确定模块324，可以用于若当前迭代的各液体组分逸度和各气体组 分逸度均相等，则将当前迭代计算的各液体组分含量和各气体组分含量， 确定为所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出计算结果。

所述判断模块323，具体可以用于计算所述初始平衡常数和所述气体组 分含量的乘积之和，以及所述气体组分含量和所述初始平衡常数的比值之 和；通过判断所述乘积之和是否大于预设阈值，且所述比值之和是否大于 预设阈值，判断经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含液体组分和气 体组分的两相区。

所述计算模块322，还可以用于若处于包含液体组分的单相区，则计算 各液体组分含量；若处于包含气体组分的单相区，则计算各气体组分含量。

对于本发明实施例，所述装置还包括：检测单元34。

所述计算单元32，还可以用于根据所述进出口压力和所述各气体组分 的摩尔流量，计算所述各气体组分的露点温度。

所述检测单元34，可以用于检测离心压缩机段间的预设冷却器温度是 否低于所述露点温度。

所述计算单元32，还可以用于若高于所述露点温度，则根据所述进出 口压力、所述进出口温度、所述各气体组分含量和预设气体物性计算方程， 计算所述各气体组分的气体物性参数；若低于所述露点温度，则根据所述 进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述气体组分含量，计 算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出。

所述计算模块322，还可以用于若所述各气体组分中存在组分水，则判 断组分水是否处于过饱和状态；若未处于过饱和状态，则继续迭代计算各 液体组分含量和各气体组分含量；若处于过饱和状态，则计算液体组分水 含量，并根据所述液体组分水含量和上次迭代的液体组分含量，计算当前 迭代的液体组分含量。

所述计算模块322，还可以用于计算组分水的蒸气压力，以及所述组分 水蒸汽压力与所述所述各气体组分的气体压力比值；若所述蒸气压力比值 小于所述组分水在所述各气体组分的摩尔流量百分比，则确定组分水处于 过饱和状态；若所述蒸气压力比值大于或者等于所述组分水在所述各气体 组分的摩尔流量百分比，则确定组分水未处于过饱和状态。

基于上述如图1所示方法，相应的，本发明实施例还提供了一种计算 机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以 下步骤：获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口 压力、进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；根据所述进出口压 力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述 各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程， 计算冷凝析出各气体组分的气体物性参数并确定为用于离心压缩机设计的 气体物性参数。

基于上述如图1所示方法所示的实施例，本发明实施例还提供了一种 用于离心压缩机设计的气体物性参数计算装置的实体结构，如图9所示， 该装置包括：处理器41、存储器42、及存储在存储器42上并可在处理器 上运行的计算机程序，所述处理器41执行所述程序时实现以下步骤：获取 离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、进出口 温度、各气体组分以及各气体组分含量；根据所述进出口压力、所述进出 口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经 过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；根据冷凝析出的气体组分含量、所 述进出口压力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出 后各气体组分的气体物性参数并确定为用于离心压缩机设计的气体物性参 数。

通过本发明的上述技术方案，能够获取离心压缩机的设计输入参数， 并能够根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各 气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析 出；克服了无法计算经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出的缺陷。与此 同时，能够根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口 温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出各气体组分的气体物性参数并确定为用于离心压缩机设计的气体物性参数，即在设计离心压缩机时， 通过考虑气体组分经过冷却器的冷凝析出，能够保证设计出的离心压缩机 准确性，满足用户的需求以及保证压缩机组正常运行。

本发明实施例还提供了如下技术方案：

A1、一种用于离心压缩机设计的气体物性参数计算方法，包括：

获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、 进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气 体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和 预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确 定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

A2、如A1所述的方法，所述根据所述进出口压力、所述进出口温度、 所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压 缩机段间冷却器的冷凝析出，包括：

从预设数据库中读取与所述各气体组分对应的临界压力、临界温度、 偏心因子；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述临界压力、所述临界温 度和所述偏心因子，计算所述各气体组分的初始平衡常数；

根据所述初始平衡常数和所述各气体组分含量，判断所述各气体组分 经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含液体组分和气体组分的两相 区；

若处于两相区，根据预设初始气化率和预设气化率迭代公式，计算出 收敛的气化率；

根据所述收敛的气化率、所述初始平衡常数和所述各气体组分含量， 迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量；

根据计算的各液体组分含量、计算的各气体组分含量和预设组分逸度 公式，分别迭代计算各液体组分逸度和各气体组分逸度；

若当前迭代各液体组分逸度和所述各气体组分逸度不相等，则根据所 述各液体组分含量、所述各气体组分含量、所述各液体组分逸度和所述各 气体组分逸度，分别计算所述各液体组分和所述各气体组分的平衡常数， 计算的平衡常数用于下次迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量；

若当前迭代的各液体组分逸度和各气体组分逸度均相等，则将当前迭 代计算的各液体组分含量和各气体组分含量，确定为所述各气体组分经过 离心压缩机段间冷却器的冷凝析出的计算结果。

A3、如A2所述的方法，所述根据所述初始平衡常数和所述各气体组 分含量，判断所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含 液体组分和气体组分的两相区，包括：

计算所述初始平衡常数和所述各气体组分含量的乘积之和，以及所述 各气体组分含量和所述初始平衡常数的比值之和；

通过判断所述乘积之和是否大于预设阈值，且所述比值之和是否大于 预设阈值，判断所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包 含液体组分和气体组分的两相区。

A4、如A2所述的方法，所述根据所述初始平衡常数和所述各气体组 分含量，判断所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含 液体组分和气体组分的两相区之后，所述方法还包括：

若处于包含液体组分的单相区，则计算各液体组分含量；

若处于包含气体组分的单相区，则计算各气体组分含量。

A5、如A1所述的方法，所述各气体组分含量包括各气体组分的摩尔 流量，所述根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所 述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷 凝析出之前，所述方法还包括：

根据所述进出口压力和所述各气体组分的摩尔流量，计算所述各气体 组分的露点温度；

检测离心压缩机段间的预设冷却器温度是否低于所述露点温度；

若高于，则根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分 含量和预设气体物性计算方程，计算所述各气体组分的气体物性参数；

所述根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述 各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝 析出，包括：

若低于，则根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分 和所述气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的 冷凝析出。

A6、如A2所述的方法，所述迭代计算各液体组分含量和各气体组分 含量，包括：

若所述各气体组分中存在组分水，则判断组分水是否处于过饱和状态；

若未处于过饱和状态，则继续迭代计算各液体组分含量和各气体组分 含量；

若处于过饱和状态，则计算液体组分水含量，并根据所述液体组分水 含量和上次迭代的液体组分含量，计算当前迭代的液体组分含量。

A7、如A6所述的方法，所述判断组分水是否处于过饱和状态，包括：

计算组分水的蒸气压力，以及所述组分水蒸气压力与所述各气体组分 的气体压力比值；

若所述蒸气压力比值小于所述组分水在所述各气体组分的摩尔流量百 分比，则确定组分水处于过饱和状态；

若所述蒸气压力比值大于或者等于所述组分水在所述各气体组分的摩 尔流量百分比，则确定组分水未处于过饱和状态。

B8、一种用于离心压缩机设计的气体物性参数计算装置，包括：

获取单元，用于获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数 包括进出口压力、进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

计算单元，用于根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体 组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷 却器的冷凝析出；

所述计算单元，还用于根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压 力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组 分的气体物性参数；

确定单元，用于将计算的气体物性参数确定为用于离心压缩机设计的 气体物性参数。

B9、如B8所述的装置，所述计算单元包括：

读取模块，用于从预设数据库中读取与所述各气体组分对应的临界压 力、临界温度、偏心因子；

计算模块，用于根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述临界压 力、所述临界温度和所述偏心因子，计算所述各气体组分的初始平衡常数；

判断模块，用于根据所述初始平衡常数和所述各气体组分含量，判断 所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含液体组分和气 体组分的两相区；

所述计算模块，还用于若处于两相区，根据预设初始气化率和预设气 化率迭代公式，计算出收敛的气化率；根据所述收敛的气化率、所述初始 平衡常数和所述各气体组分含量，迭代计算各液体组分含量和各气体组分 含量；根据计算的各液体组分含量、计算的各气体组分含量和预设组分逸 度公式，分别迭代计算各液体组分逸度和各气体组分逸度；若当前迭代各 液体组分逸度和所述各气体组分逸度不相等，则根据所述各液体组分含量、所述各气体组分含量、所述各液体组分逸度和所述各气体组分逸度，分别 计算所述各液体组分和所述各气体组分的平衡常数，计算的平衡常数用于 下次迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量；

确定模块，用于若当前迭代的各液体组分逸度和各气体组分逸度均相 等，则将当前迭代计算的各液体组分含量和各气体组分含量，确定为所述 各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出计算结果。

B10、如B9所述的装置，

所述判断模块，具体用于计算所述初始平衡常数和所述气体组分含量 的乘积之和，以及所述气体组分含量和所述初始平衡常数的比值之和；通 过判断所述乘积之和是否大于预设阈值，且所述比值之和是否大于预设阈 值，判断经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含液体组分和气体组分 的两相区。

B11、如B9所述的装置，

所述计算模块，还用于若处于包含液体组分的单相区，则计算各液体 组分含量；若处于包含气体组分的单相区，则计算各气体组分含量。

B12、如B8所述的装置，所述装置还包括：检测单元，

所述计算单元，还用于根据所述进出口压力和所述各气体组分的摩尔 流量，计算所述各气体组分的露点温度；

所述检测单元，用于检测离心压缩机段间的预设冷却器温度是否低于 所述露点温度；

所述计算单元，还用于若高于所述露点温度，则根据所述进出口压力、 所述进出口温度、所述各气体组分含量和预设气体物性计算方程，计算所 述各气体组分的气体物性参数；若低于所述露点温度，则根据所述进出口 压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述气体组分含量，计算所述 各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出。

B13、如B9所述的装置，

所述计算模块，还用于若所述各气体组分中存在组分水，则判断组分 水是否处于过饱和状态；若未处于过饱和状态，则继续迭代计算各液体组 分含量和各气体组分含量；若处于过饱和状态，则计算液体组分水含量， 并根据所述液体组分水含量和上次迭代的液体组分含量，计算当前迭代的 液体组分含量。

B14、如B13所述的装置，

所述计算模块，还用于计算组分水的蒸气压力，以及所述组分水蒸气 压力与所述各气体组分的气体压力比值；若所述蒸气压力比值小于所述组 分水在所述各气体组分的摩尔流量百分比，则确定组分水处于过饱和状态； 若所述蒸气压力比值大于或者等于所述组分水在所述各气体组分的摩尔流 量百分比，则确定组分水未处于过饱和状态。

C15、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处 理器执行时实现以下步骤：

获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、 进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气 体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和 预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确 定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

D16、一种用于离心压缩机设计的气体物性参数计算装置，包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器 执行所述程序时实现以下步骤：

获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、 进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气 体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和 预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确 定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没 有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法及装置中的相关特征可以相互参考。另外， 上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施 例的优劣。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述 描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的 对应过程，在此不再赘述。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备 固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示例一起使用。根据上面的 描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对 任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本 发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实 施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解， 本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中， 并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一 个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征 有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将 该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个 权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要 求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式， 其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行 自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。 可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及 此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或 过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明 书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开 的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本 说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提 供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括 其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征 的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下 面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合 方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处 理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员 应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现 根据本发明实施例的离心压缩机气体物性参数计算装置中的一些或者全部 部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方 法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程 序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可 以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得 到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制， 并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换 实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权 利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位 于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借 助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在 列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺 序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种用于离心压缩机设计的气体物性参数计算方法，其特征在于，包括：

获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出，包括：

从预设数据库中读取与所述各气体组分对应的临界压力、临界温度、偏心因子；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述临界压力、所述临界温度和所述偏心因子，计算所述各气体组分的初始平衡常数；

根据所述初始平衡常数和所述各气体组分含量，判断所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含液体组分和气体组分的两相区；

若处于两相区，根据预设初始气化率和预设气化率迭代公式，计算出收敛的气化率；

根据所述收敛的气化率、所述初始平衡常数和所述各气体组分含量，迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量；

根据计算的各液体组分含量、计算的各气体组分含量和预设组分逸度公式，分别迭代计算各液体组分逸度和各气体组分逸度；

若当前迭代各液体组分逸度和所述各气体组分逸度不相等，则根据所述各液体组分含量、所述各气体组分含量、所述各液体组分逸度和所述各气体组分逸度，分别计算所述各液体组分和所述各气体组分的平衡常数，计算的平衡常数用于下次迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量；

若当前迭代的各液体组分逸度和各气体组分逸度均相等，则将当前迭代计算的各液体组分含量和各气体组分含量，确定为所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出的计算结果。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始平衡常数和所述各气体组分含量，判断所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含液体组分和气体组分的两相区，包括：

计算所述初始平衡常数和所述各气体组分含量的乘积之和，以及所述各气体组分含量和所述初始平衡常数的比值之和；

通过判断所述乘积之和是否大于预设阈值，且所述比值之和是否大于预设阈值，判断所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含液体组分和气体组分的两相区。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始平衡常数和所述各气体组分含量，判断所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器后是否处于包含液体组分和气体组分的两相区之后，所述方法还包括：

若处于包含液体组分的单相区，则计算各液体组分含量；

若处于包含气体组分的单相区，则计算各气体组分含量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各气体组分含量包括各气体组分的摩尔流量，所述根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出之前，所述方法还包括：

根据所述进出口压力和所述各气体组分的摩尔流量，计算所述各气体组分的露点温度；

检测离心压缩机段间的预设冷却器温度是否低于所述露点温度；

若高于，则根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分含量和预设气体物性计算方程，计算所述各气体组分的气体物性参数；

所述根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出，包括：

若低于，则根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量，包括：

若所述各气体组分中存在组分水，则判断组分水是否处于过饱和状态；

若未处于过饱和状态，则继续迭代计算各液体组分含量和各气体组分含量；

若处于过饱和状态，则计算液体组分水含量，并根据所述液体组分水含量和上次迭代的液体组分含量，计算当前迭代的液体组分含量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判断组分水是否处于过饱和状态，包括：

计算组分水的蒸气压力，以及所述组分水蒸气压力与所述各气体组分的气体压力比值；

若所述蒸气压力比值小于所述组分水在所述各气体组分的摩尔流量百分比，则确定组分水处于过饱和状态；

若所述蒸气压力比值大于或者等于所述组分水在所述各气体组分的摩尔流量百分比，则确定组分水未处于过饱和状态。

8.一种用于离心压缩机设计的气体物性参数计算装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

计算单元，用于根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

所述计算单元，还用于根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数；

确定单元，用于将计算的气体物性参数确定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。

10.一种用于离心压缩机设计的气体物性参数计算装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

获取离心压缩机的设计输入参数，所述设计输入参数包括进出口压力、进出口温度、各气体组分以及各气体组分含量；

根据所述进出口压力、所述进出口温度、所述各气体组分和所述各气体组分含量，计算所述各气体组分经过离心压缩机段间冷却器的冷凝析出；

根据冷凝析出的气体组分含量、所述进出口压力、所述进出口温度和预设气体物性计算方程，计算冷凝析出后各气体组分的气体物性参数并确定为用于离心压缩机设计的气体物性参数。