离心式压缩机是天然气长输管道的核心设备，其叶轮在长期承受交变载荷的情况下可能出现疲劳失效。针对管道压缩机的叶轮全流道进行几何建模，基于实际运行参数开展流场计算及固体应力场有限元分析，在叶轮静力分析基础上加载气动载荷实现流固耦合计算，以此获得运行状态下的叶轮应力分布。基于模拟结果并结合叶轮材料特性，首先建立了叶轮疲劳寿命计算模型，进一步采用极大似然估计法估计了三参数威布尔分布的参数（η=1.001 9，β=536.88，γ=-0.900 1），以考虑叶轮疲劳寿命的不确定性，最后利用蒙特卡洛方法计算得到叶轮疲劳寿命的概率分布以及可靠性曲线。结果表明，在额定运行工况下，压缩机叶轮的循环次数达 1010 次后，其可靠度仍维持在 90%以上，处于无限疲劳寿命状态。利用不同应力幅值下的叶轮运行可靠性曲线，实现了管道压气站不同工况下离心压缩机叶轮的寿命预测。