مقاله شبیه‌سازی و بهینه‌سازی شبکه‌ی انتقال گاز

بخشی از مقاله

چکیده

در عملیات انتقال گاز، پیشنهاد دادن یک شبکه انتقال مناسب به دلیل مسائل اقتصادی بسیار مهم میباشد. برای اقتصادی بودن یک شبکه انتقال گاز پارامترهای مختلفی ازجمله مسیر خطوط، قطر لولهها، ضخامت لولهها، تعداد کمپرسورها و ... مؤثر میباشند.

به عبارتی در فرایند طراحی، شبکههای مختلفی میتوان پیشنهاد داد ولی مسائل اقتصادی تعیینکنندهی برتری یک شبکه نسبت به سایرین میباشد. در این پژوهش هدف ما پیشنهاد شبکه ایست برای انتقال گاز میان یک منبع و دو مصرفکننده بهطوریکه کمترین هزینه را داشته باشد. به این ترتیب ما با پیشنهاد چند شبکه اهراًظ مناسب و شبیهسازی هرکدام با نرمافزار پایپ سیم1، پس از برآورد هزینه کلی هر شبکه، اقتصادیترین آنها را انتخاب میکنیم.

شبکه انتقال شامل یک منبع و دو مصرفکننده میباشد که دما و فشار هرکدام معلوم میباشد و قرار است به یکی از مصرفکنندهها مقدار 950 میلیون استاندارد فوت مکعب و به دیگری 350 میلیون استاندارد فوت مکعب گاز برسانیم؛ بنابراین، ما چهار شبکه مختلف پیشنهاد کردیم که در هر شبکه بهگونهای متفاوت مسیر خطوط انتقال را انتخاب کردیم و هزینه مربوط به هر شبکه را محاسبه کردیم. بررسیهای متعدد روی این پروژه نشان داده است که شبکه اول، با مجموع هزینهی کمتری نسبت به سایر طرحها ازلحاظ اقتصادی مقرونبهصرفه میباشد.

.1 مقدمه

با توجه به زیاد بودن پارامترهای دخیل در بحث شبیهسازی اقتصادی، نمیتوان یک الگوی ثابت برای اقتصادی بودن طرحها داد و بهناچار ما باید برای هر طرح کهظاهراً عملی به نظر میرسد، هزینهها را تا حد امکان دقیق پیشبینی کنیم و سپس از بین طرحهای موجود، یکی را برای اجرا انتخاب کنیم.

.1-1 اطلاعات مسئله

در این پژوهش ما منبع را با S نمایش میدهیم. گازی که قرار است مقدار 1300MMSCFD از آن را از منبع دریافت کنیم متشکل از %95 متان و %5 اتان است. دمای هوا و دمای زمین به ترتیب 115 و 50 درجه فارنهایت میباشند. فشار منبع، مصرفکنندهی A و مصرفکنندهی B به ترتیب 550،1200 و Psia 450 میباشد. سایر اطلاعات در جدول آمده است.

جدول .1 سایر اطلاعات مسئله

.2-1 سایر توضیحات

رابطه مورداستفاده در نرمافزار شبیهساز، AGA fully turbulent میباشد. حداکثر فشاری که خط لوله تحمل میکند 1200psia میباشد. در این محاسبات، ضریب تراکمپذیری گاز 0/87 و چگالی نسبیان 0/58 میباشد.

.3-1 اطلاعات خطوط لوله و کمپرسورها

نوع لوله: API, 5Lx, gradeX70, Steal باقیمت 2500 دلار به ازای هر تن و هزینه نصب 6000 دلار به ازای هر کیلومتر نوع کمپرسورهای مورداستفاده: FHQWULIXJH ZLWK &5 1.5 و هزینهای معادل - hp + 10% - * 4000 دلار چگالی کربن استیل 7,801 تن بر مترمکعب میباشد

.2 مطالب اصلی

هدف ما انتقال MMSCF950 گاز به مصرف کتتده A و MMSCF350 گاز به مصرفکنندهی B میباشد. همانطور که پیشتر توضیح دادیم، به طرق مختلفی میتوان این کار را انجام داد که ما قصد داریم در اینجا چهار روش محتمل را بررسی کنیم و بهترین آنها را انتخاب کنیم.

.1-2 شبکه پیشنهادی اول

در این شبکه یک خط انتقال از S به A و یک خط انتقال از S به B وصل میکنیم.

شکل .1 شبکه پیشنهادی اول

محاسبات مربوط به خط لولهی :S-A

در منابع مختلف برای قطرهای بهدستآمده برحسب اینچ، عدد NPSیکی از اعداد 36- 34-30 میباشد. حال با داشتن این مقادیر میتوانیم قطر خارجی هرکدام را داشته باشیم و ضخامت هر لوله را محاسبه کنیم و در نرمافزار آن را طراحی کنیم.

حال اگر خط لوله با NPS=30 را در استفاده کنیم، به دلیل کم بودن قطر خارجیان، افت فشار زیاد میباشد و باید از شش عدد کمپرسور استفاده کنیم تا فشار خروجی در نقطه A همان اندازه دلخواه ما باشد؛ که با توجه به هزینه ثابت و عملیاتی کمپرسورها نسبت به خط لوله بزرگتر، ما ترجیح میدهیم از خط لوله بزرگتر استفاده کنیم.