شبیه‌سازی دینامیکی خطوط لوله انتقال گاز در شرایط حاد برودتی
اساتید راهنما
دکتر رضا علیزاده
دکتر سیروس شفیعی
دی 1391
پیشگفتار
امروزه شبیه‌سازی در فرآیندها، می‌تواند ابزاری مهم برای حل مشکلات در صنایع مختلف باشد. ایده‌ای جدید که بایستی در عالم واقعیت به روش آزمایش و خطا با صرف هزینه‌ها و خطرات بسیار انجام گیرد می‌تواند در محیط یک نرم‌افزار قوی، شبیه‌سازی شده و نتایج حاصل مورد استفاده قرار گیرد. شبیه‌سازی همچنین می‌تواند برای بررسی و پشتیبانی عملیاتی یک سیستم، مورد استفاده واقع شود. این پایان نامه، تشریحی از اجرای یک شبیه‌سازی یکپارچه در خطوط لوله انتقال گاز است و هدف اصلی از این شبیه‌سازی بررسی و پایش رفتار متغیرهای جریان گاز درون سیستم خطوط لوله مانند فشار، دبی، سرعت و دما است. تغییر دمای هوای محیط باعث تغییر در مصرف گاز می‌شود و تغییر در مصرف گاز معادل با تغییر در دبی‌های خروجی از یک سیستم خطوط لوله است. اکنون رفتار متغیرهای جریان در طول خطوط لوله، چگونه خواهد شد؟ آیا امکان دارد در نقاط منشعب‌شده از یک سیستم خطوط لوله، فشار گاز آنقدر افت پیدا کند که در نهایت منجر به قطع گاز در آن نقطه گردد؟ در این پایان‌نامه سعی بر آنست که بررسی کنیم افزایش مصرف گاز طبیعی منتج از افت شدید دمای هوا، چه تأثیری روی رفتار سیال گاز طبیعی درون یک سیستم خط لوله دارد و نقاطی که در این شرایط، احتمال قطعی گاز در آنها وجود دارد را شناسایی نماییم.
فصل اول این پایان‌نامه در خصوص اهمیت موضوع و مفاهیم اساسی مرتبط با موضوع گاز طبیعی و سیستم و تجهیزات خطوط لوله گاز و شبیه‌سازی می‌باشد. فصل دوم مروری بر تحقیقات گذشته است. در فصل سوم تئوری شبیه‌سازی و معادلات حاکم بر جریان گاز تک فاز در حالت دینامیک نمایش داده شده است. روابط طراحی خطوط لوله و افت فشار در حالت پایا آورده شده و اثر اصطکاک در تجهیزات مختلف تشریح شده است. در فصل چهارم، سیستم خطوط لوله انتقال گاز اردبیل و نرم‌افزار شبیه ساز OLGA معرفی و روش کار، توضیح داده شده است. پیکربندی سیستم خطوط لوله، ایستگاه‌های تقلیل فشار، تقویت فشار، مشخصات خطوط لوله، توپوگرافی و مسیر خطوط لوله به نمایش در آمده و مدل شبیه‌سازی تشریح شده است.
در فصل پنجم، برای به دست آوردن شرایط حاد برودتی، اطلاعات مصارف گاز و دمای هوای شهرهای مختلف، مورد ارزیابی قرار گرفته است. تلاش برای تفهیم موضوع در برابر اطلاعات مذکور انجام گرفته و الگو‌های مصارف گاز به‌صورت تابعی از دمای هوا بدست آمده و برای شبیه‌سازی در شرایط حاد برودتی، آماده شده است. نتایج شبیه‌سازی سیستم خط لوله در محیط نرم‌افزار OLGA در دو حالت عملیاتی و حاد برودتی تحلیل شده و تغییرات فشار نقاط برداشت از سیستم خطوط لوله در برابر تغییرات زمان به عنوان عکس‌العملی از شرایط اعمال‌شده در شبیه‌سازی، مورد ارزیابی واقع شده است. همچنین برای تحلیل وضعیت سیستم خطوط لوله، رفتار متغیرهای جریان گاز در طول خطوط لوله، در هر دو حالت عملیاتی و حاد برودتی، مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است. فصل ششم با جمع بندی و نتیجه گیری به اتمام رسیده است.
چکیده
در این تحقیق سیستم خطوط لوله انتقال گاز استان اردبیل به صورت دینامیکی شبیه‌سازی شده است. هدف از انجام این پروژه تعیین نقاطی از خطوط لوله است که در آنها با کاهش دمای هوا در زمستان‌ها و متعاقباً افزایش مصرف گاز، احتمال کاهش فشار در خطوط لوله و در نهایت؛ احتمال قطع گاز وجود دارد. شناسایی این مناطق کمک شایانی به دست اندرکاران حوزه گازرسانی جهت انجام عملیات پیشگیرانه خواهد نمود. نرم‌افزار مورد استفاده برای این شبیه‌سازی، OLGA می‌باشد. این نرم‌افزار برای شبیه‌سازی شبکه خطوط لوله انتقال نفت و گاز و تجهیزات فرآیندی استفاده می‌شود. قابلیت‌های دینامیکی OLGA گستره کاربردی آن را در مقایسه با شبیه‌سازهای پایا، افزایش می‌دهد. در این تحقیق، توپوگرافی و مشخصات خطوط لوله انتقال گاز استان اردبیل، شامل اتصالات، شیرها، کمپرسورها و تجهیزات مربوطه، در نرم‌افزار تعریف شده است. بسته خواص سیال گاز طبیعی توسط نرم افزار PVTsim ایجاد شده است. از اطلاعات فشار، دما و دبی مربوط به زمستان 1390 در شبیه‌سازی استفاده شده است. ابتدا، شبیه‌سازی بصورت دینامیکی در شرایط عملیاتی برای پیش‌بینی مدت زمان 12 ساعت، اجرا شده است. سپس، الگوی مصرف گاز در شهرهای مختلف استان اردبیل به روش کسری درجه روز، به‌دست آمده است. با فرض دمای هوای 20- درجه سانتیگراد به عنوان شرایط حاد برودتی، مصرف گاز شهرها در این دما محاسبه شده و با این مصارف جدید، شبیه سازی اجرا گردیده است. اعتبارسنجی نتایج بدست‌آمده در شرایط عملیاتی در مقایسه با مقادیر واقعی سال 1390 همخوانی خوبی را نشان می‌دهد. شبیه سازی در شرایط حاد برودتی نشان می‌دهد در لحظه 2/6 ساعت، در برخی نقاط منشعب از خط لوله 16 اینچ پارس‌آباد، فشار تا حد قطع گاز، افت پیدا می‌کند. نتایج شبیه‌سازی‌ها، برای بررسی و مطالعه رفتار جریان گاز در خطوط لوله استفاده شده و پروفایل‌های فشار، دما، دبی و سرعت گاز ترسیم شده است. نتایج نشان می‌دهد روند تغییرات فشار گاز در خطوط لوله منطبق با توپوگرافی مسیرها می‌باشد؛ گاز خط لوله 8 اینچ خلخال در اثر جریان گاز با فشار بالاتر خط لوله 20 اینچ تقویتی دارای حرکت معکوس است؛ در اثر کاهش دبی عبوری از کمپرسور در شرایط حاد برودتی نسبت تراکم و دمای گاز خروجی از کمپرسور افزایش می‌یابد و فشار در خط لوله 16 اینچ در شرایط حاد برودتی افت زیادی پیدا می‌کند. سپس بعنوان یک راهکار، شیرهای خط لوله کمکی برای انتقال گاز از خط لوله 30 اینچ نیروگاه به کیلومتر 25 خط لوله 16 اینچ پارس‌آباد، در وضعیت باز قرار داده شده و شبیه‌سازی اجرا شده است. نتایج بدست آمده در این حالت، نشان‌دهنده بهبود وضعیت و افزایش فشار در خط لوله 16 اینچ و تداوم گازرسانی به مدت 6/5 ساعت بیشتر نسبت به وضعیت قبلی، می‌باشد. نتایج این تحقیق می‌تواند در بهینه‌سازی، طراحی و توسعه آتی سیستم خطوط لوله، مورد استفاده قرار گیرد.
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
