以某输气管道为例进行分析（以下称C管道），C管道设计操作压力6.4MPa，管道设计输量为20×108Nm3/a，干线管径Φ660mm×8mm，钢管等级L415。管线干线全长900km。全线共4个压气站，压气站位置及高程如表3-15所示。
表3-15 管道站间距及高程表
根据管道实际情况，选取主要站场建立模型，分析各参数变化时整条管道能耗的变化情况。由于C管道各压气站都采用燃气轮机驱动，所以将计算得到的压缩机轴功率全部转化为机组耗气量，天然气的热值按35588 kJ/m3计算，燃气轮机的效率取30%。天然气折标煤系数按13.3 tce/104m3计算，即1万m3天然气折合13.3t标准煤。
选取的能耗影响因素为输量、环境温度、出站温度、出站压力等。
1.输量对生产单耗的影响
利用已经建立好的模型，设定一定的管道基础参数[管径660mm、壁厚8mm、管壁粗糙度0.01mm、总传热系数1.212W/（m2·K）等]，地温设为10℃，出站压力设为6.4MPa，出站温度为40℃，在设计输量20×108m3/a上下调整其输量，计算管道能耗和管存的大小，如表3-16所示。
表3-16 输量对生产单耗的影响
图3-9 不同输量下单耗变化曲线
根据以上计算结果，拟合出的生产单耗和输量的关系曲线如图3-9所示。
在其他参数固定不变的情况下，随着输量的增大，单耗呈单调上升趋势；并且输量越大，能耗增加的幅度也越大。
在设计输量下，输量增加10%[（20～22）×108m3/a）]，生产单耗上升12.24%，生产单耗上升的幅度是输量上升幅度的1.224倍；
在低输量下，输量增加14.28%[（14～16）×108m3/a）]，生产单耗上升8.98%，生产单耗上升的幅度是输量上升幅度的0.628倍；
在高输量下，输量增加6.67%[（30～32）×108m3/a）]，生产单耗上升20.09%，生产单耗上升的幅度是输量上升幅度的3倍。
单耗和输量拟合出的关系曲线为：
油气管道能效管理
相关系数为：R2=0.9981。
拟合出的机组耗气量和输量的关系曲线如图3-10所示。
图3-10 不同输量下机组耗气量变化曲线
在其他参数固定不变的情况下，随着输量的增大，机组耗气量呈单调上升趋势。并且输量越大，能耗上升的幅度越大，与生产单耗随输量的变化曲线趋势一致。输量和机组耗气量拟合出的关系曲线为：
油气管道能效管理
相关系数为：R2=0.9979。
拟合出的管存和输量的关系曲线如图3-11所示。
图3-11 不同输量下出站压力相同管存变化曲线
在其他参数固定不变的情况下，随着输量的增大，管道整体管存呈单调下降趋势。随着输量的不断增加，管存下降的幅度也不断提高。因为在出站压力一定的情况下输量增加，管段压降就会增加，最后导致进站压力减小，平均压力下降，对应管存就会降低，能耗也相应升高。输量和管存拟合出的关系曲线为：
油气管道能效管理
相关系数为：R2=0.9996。
在设计输量下，输量增加10%[（20～22）×108m3/a）]，管存降低1.89%，生产单耗上升12.24%；在低输量下，输量增加14.28%[（14～16）×108m3/a）]，管存降低1.38%，生产单耗上升8.98%；在高输量下，输量增加6.67%[（30～32）×108m3/a）]，管存降低3.43%，生产单耗上升20.09%。
2.环境温度对能耗的影响
气体在输送过程中，由于气体密度远远小于油品密度，与同直径的输油管相比，质量流量只有输油管道的1/3～1/4，而定压比热相差不大，在同样的K、T0、D和L的条件下，输气管的a值大很多，温降比输油管快很多，温降曲线较陡。若考虑焦耳一汤姆逊效应，输气管道的温度可能低于周围介质温度。
气体与周围介质的热交换对输气管道能耗有一定的影响。和上述研究输量对能耗影响一样，在其他参数不变的前提下，改变环境温度的值（在0℃～30℃范围内），计算输气管道能耗的变化情况。计算结果如表3-17、图3-12～图3-14所示。
表3-17 地温对生产单耗的影响
图3-12 不同环境温度下生产单耗变化曲线
图3-13 不同环境温度下机组耗气量变化曲线
图3-14 不同环境温度下管存变化曲线
在其他参数不变的情况下，环境温度和单耗之间呈线性关系。随着环境温度的增大，单耗值呈单调上升趋势。环境温度上升10℃，生产单耗增加约2%～3%。
生产单耗和环境温度关系曲线：
油气管道能效管理
相关系数R2=0.9998。
在其他参数固定不变的情况下，随着环境温度的增大，机组耗气量呈单调上升趋势。和单耗与环境温度的关系一样，环境温度和耗气量呈线性关系，其关系曲线：
油气管道能效管理
相关系数R2=0.9995。
在其他参数固定不变的情况下，随着环境温度的增大，管道整体管存呈单调下降趋势。环境温度和管存呈线性关系，其关系曲线：
油气管道能效管理
相关系数R2=0.9988。
3.出站温度对能耗的影响
天然气经过压缩机后气体温度会急剧上升。为了增加管道的输量，控制干线输气温度在允许范围内以防止破坏内涂层，需要在站内设置冷却设备。因此将冷却后的出站温度作为影响因素之一考虑。
和上述研究地温对能耗影响一样，在其他参数不变的前提下，令出站温度在25℃～60℃范围内变化，记录其能耗和管存的大小，如表3-18。根据以上计算结果，拟合出的生产单耗随出站温度的关系曲线如图3-15。
表3-18 出站温度对生产能耗的影响
图3-15 不同出站温度下单耗变化曲线
在其他参数固定不变的情况下，出站温度和单耗之间几乎呈线性关系。随着出站温度的增大，生产单耗呈单调上升趋势。出站温度降低10℃，生产单耗降低2%～3%。生产单耗和出站温度关系曲线：
y=0.3569x+121.37
相关系数R2=0.9995。
机组耗气量随出站温度变化的关系曲线如图3-16所示。
图3-16 不同出站温度下机组耗气量变化曲线
在其他参数固定不变的情况下，出站温度和机组耗气量之间呈线性关系。随着出站温度的增大，机组耗气量呈单调上升趋势。拟合出的关系曲线：
油气管道能效管理
相关系数R2=0.9994。
管存与出站温度的关系曲线如图3-17所示。
图3-17 不同出站温度下管存变化曲线
在其他参数固定不变的情况下，出站温度和管存之间呈线性关系，随着出站温度的增大，管存呈单调下降的趋势。拟合曲线为：
油气管道能效管理
相关系数R2=0.9996。
4.出站压力对能耗的影响
高压条件下，气体的密度大，流速低，摩阻损失就小。此处研究在其他参数不变的条件下，出站压力对管道运行能耗的影响。出站压力在4.48MPa～6.17MPa范围内变化，设定末站进站压力等于气源供气压力4.5MPa，因此最后一个压气站的出站压力由末站的设定压力反算得到，管道的能耗和管存的大小如表3-19所示。根据以上计算结果，拟合出的生产单耗和出站压力的关系曲线如图3-18。
表3-19 出站压力对管道生产能耗的影响
图3-18 不同出站压力下单耗变化曲线
在其他参数固定不变的情况下，随着出站压力的增大，生产单耗呈下降趋势。出站压力由6.08MPa降到5.44MPa（下降10.5%），生产单耗上升了19%。
生产单耗和出站压力拟合出来的关系曲线呈二次函数形式：
油气管道能效管理
相关系数R2=0.9975。
根据以上计算结果，拟合出的生产单耗和出站压力的关系曲线如图3-19。
图3-19 不同出站压力下机组耗气量变化曲线
在其他参数固定不变的情况下，随着出站压力的增大，机组耗气量呈下降趋势。耗气量和出站压力拟合出来的关系曲线呈二次函数：
油气管道能效管理
相关系数R2=0.9975。
根据以上计算结果，拟合出的管存和出站压力的关系曲线如图3-20。
图3-20 不同压力下管存变化曲线
在其他参数固定不变的情况下，随着出站压力的增大，管存呈单调上升趋势。管存和出站压力基本呈线性关系，其拟合出来的关系曲线为：
油气管道能效管理
相关系数R2=1。
生产单耗随管存的变化曲线如图3-21所示。
从图中可以看出，随着管存的减小，生产单耗呈上升趋势；管存越小，生产能耗上升的幅度越大。出站压力由6.08MPa降到5.44MPa（下降10.5%），管存由1844万m3下降到1671万m3（下降约9%），生产单耗上升了19%。
生产单耗与管存的拟合曲线为：
油气管道能效管理
相关系数：R2=0.99995。
图3-21 不同管存下生产单耗的变化曲线