پایان نامه شبیه‌سازی دینامیکی خطوط لوله انتقال گاز در شرایط حاد برودتی

فهرست:

فهرست اشکال. ح‌

فهرست جداول. ذ‌

علایم اختصاری. ر‌

فصل اول: اهمیت گاز طبیعی؛ خطوط لوله انتقال گاز و شبیه سازی. 1

1-1    مقدمه 1

1-2    جایگاه ایران در منابع گازی جهان. 2

1-3    گاز طبیعی اولیه و ترکیبات آن. 3

1-4    رفتار فازی گاز طبیعی. 5

1-5    سیستم خطوط لوله انتقال گاز طبیعی. 6

1-5-1         نقاط دریافت گاز 6

1-5-2         لوله‌ها 6

1-5-3         ایستگاه‌های ارسال و دریافت پیگ.. 8

1-5-4         شیرهای  LBV. 9

1-5-5         ایستگاه‌های تقویت فشار 9

1-5-5-1          انواع کمپرسورهای ایستگاه تقویت فشار 10

1-5-5-2          منحنی مشخصه کمپرسور 11

1-5-6         نقاط برداشت گاز (ایستگاه‌های تقلیل فشار) 13

1-5-7         ایستگاه‌های اندازه‌گیری. 13

1-6    مطالعه جریان سیال خط لوله و ابزار شبیه‌سازی. 14

1-7    شبیه‌سازی پایا و دینامیک.. 15

1-8    هیدرات‌های گازی و شبیه‌سازی. 16

فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته. 17

2-1    مقدمه 17

2-2    سیستم خط لوله کمکی برای افزایش ظرفیت انتقال گاز طبیعی. 17

2-3    شبیه‌سازی پایا و دینامیکی خطوط لوله و تجهیزات ایستگاه تقویت فشار 19

2-4    شبیه‌سازی و بهینه سازی خطوط لوله انتقال گاز 20

2-5    شبیه‌سازی حالت پایای خطوط لوله انتقال گاز 21

2-6    شبیه‌سازی دینامیکی خطوط لوله انتقال گاز 21

2-7    رفتار دینامیکی جریان گاز طبیعی فشار بالا در خطوط لوله 22

2-8    شبیه‌سازی و تخمین حالت جریان گذرا در شبکه‌های خط لوله با استفاده از مدل تابع انتقال. 23

2-9    پیش‌بینی مصرف گاز طبیعی. 25

فصل سوم: معادلات جریان و افت فشار 27

3-1    مقدمه 27

3-2    معادلات ماکروسکوپیک حاکم بر جریان گذرای گاز در لوله 27

3-2-1         موازنه جرم 28

3-2-2         موازنه مومنتوم 28

3-2-3         موازنه انرژی. 29

3-3    معادلات طراحی خطوط لوله 30

3-3-1         معادله عمومی‌جریان گاز 31

3-3-2         فشار متوسط گاز در لوله 32

3-3-3         سرعت سایشی. 32

3-3-4         ضخامت لوله و حداکثر فشار مجاز بهره برداری. 33

3-4    افت فشار اصطکاکی در تجهیزات. 35

فصل چهارم : شبیه‌سازی دینامیکی خطوط لوله انتقال گاز 36

4-1    مقدمه: هدف از شبیه‌سازی. 36

4-2    معرفی سیستم خطوط لوله انتقال گاز استان اردبیل. 37

4-2-1         ایستگاه تقویت فشار اردبیل. 39

4-2-2         اطلاعات خطوط لوله انتقال اردبیل. 39

4-3    ابزار شبیه‌سازی چندفازی OLGA. 40

4-3-1         اساس مدل OLGA. 40

4-3-2         کاربردها 41

4-3-3         بخش‌های مختلف نرم‌افزار شبیه‌ساز جریان. 42

4-4    محیط شبیه‌سازی OLGA و ابزارهای آن. 43

4-4-1         کتابخانه 43

4-4-2         تعریف مورد 44

4-4-3         آپشن‌های شبیه‌سازی. 45

4-4-4         اجزاء شبکه 46

4-4-5         شرایط مرزی. 51

4-4-6         شرایط اولیه 53

4-5    محاسبات حرارتی: 53

4-6    نرم‌افزار تولید کننده ویژگیهای ترموفیزیکی سیال. 55

4-6-1         آنالیز گاز طبیعی خطوط لوله گاز اردبیل. 57

4-7    کمپرسور در نرم‌افزار 58

فصل پنجم: بحث بر روی نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی دینامیکی. 62

5-1    مقدمه 62

5-2    شرایط عملیاتی - مقایسه و اعتبارسنجی نتایج. 63

5-3    شرایط حاد برودتی و مصرف گاز طبیعی. 68

5-3-1         مقدمه 68

5-3-2         اصل کسری درجه روز 69

5-3-3         بررسی ارتباط کسری درجه روز با مصرف گاز طبیعی. 70

5-3-4         پیش‌بینی مصرف گاز 76

5-4    شرایط حاد برودتی و شبیه‌سازی دینامیکی. 78

5-5    آنالیز رفتاری خطوط لوله انتقال گاز در شرایط عملیاتی و شرایط برودتی. 81

5-5-1         بررسی متغیرها حول کمپرسور 82

5-5-2         بررسی خط لوله 30 اینچ اردبیل. 83

5-5-3         بررسی خط لوله 16 اینچ پارس‌آباد 86

5-5-4         بررسی خط لوله 8 اینچ خلخال. 88

5-5-5         بررسی خط لوله 8 اینچ مشکین‌شهر 91

5-5-6         بررسی خط لوله 30 اینچ نیروگاه- 16 اینچ مشکین‌شهر 93

5-5-7         بررسی خط لوله 20 اینچ خلخال. 95

5-6    شناسایی نقطه ضعف سیستم خطوط لوله مورد مطالعه 98

5-6-1         راهکاری برای نقطه ضعف سیستم خط لوله 98

فصل ششم: جمع بندی و نتیجه گیری. 103

6-1    نقاط قوت تحقیق. 103

6-2    نتیجه گیری. 104

6-3    پیشنهادات. 107

مراجع: 108

منبع:

مراجع:

[1] S.MOKHATAB, W.A.POE, J.G.SPEIGHT, Handbook of Natural Gas Transmission and Processing, Elsevier 2006, pp. 1

[2] BP Statistical Review of World Energy June 2011, www.bp.com/statisticalreview

[3] S.MOKHATAB, W.A.POE, J.G.SPEIGHT, Handbook of Natural Gas Transmission and Processing, Elsevier 2006, pp. 2-26

[4] S.M. Folga, Natural Gas Pipeline Technology Overview, Argonne National Laboratory, November 2007, pp. 3-12

[5] National Iranian Gas Company website, www.nigc.ir

[6] حسین کاردری، آشنایی با ایستگاه‌های تقویت فشار انتقال گاز، انتشارات شرکت ملی گاز ایران، چاپ اول 1387

[7] حسین گلشن، کمپرسورهای ایستگاه تقویت فشار،انتشارات شرکت ملی گاز ایران، چاپ اول 1386

[8] E.S. Menon, Gas pipeline hydraulics, NewYork 2005 Taylor & Francis Group, LLC, pp 139-175

[9] ماهنامه شرکت ملی گاز ایران، ندای گاز، شماره58، مرداد 1388

[10] Liu, Henry, Pipeline Engineering, LEWIS PUBLISHERS, Taylor & Francis e-Library, 2005

[11] Ove Bratland, Pipe Flow 1: Single-phase Flow Assurance, February 2009, pp 8-15; www.drbratland.com

[12] Xiuli Wang, Advanced Natural Gas Engineering, 2009 by Gulf Publishing Company, Houston, Texas, pp. 156-160

[13] M. A. Fanaei, M. Niknam, Looped Pipeline System for Increasing the Capacity of Natural Gas Transmission, Iranian Journal of Chemical Engineering Vol. 7, No. 1 (Winter  2010, IAChE)

[14] محسن غفاریان (دانشگاه سیستان و بلوچستان)، شبیه‌سازی پایا و دینامیکی خطوط لوله و تجهیزات ایستگاه تقویت فشار گاز رضوی توسط نرم‌افزار ASPEN PLUS، سومین کنفرانس لوله و خطوط انتقال نفت و گاز، خرداد 1390

[15] مهدی نیکنام، شبیه‌سازی و بهینه سازی خطوط لوله انتقال گاز، دهمین کنگره مهندسی شیمی، 1384

[16] فرزانه محمودی، سارا قندهاری و محمدعلی فنایی، شبیه‌سازی حالت پایای خطوط لوله انتقال گاز منطقه چهار کشور بااستفاده ازنرم‌افزار Hysys، هفتمین همایش علمی دانشجویی مهندسی شیمی، 1386 دانشگاه شیراز

[17] محمد علی فنایی، رضا پورفتح‌الله و میثم وحیدی، شبیه‌سازی دینامیکی خطوط لوله انتقال گاز، دوازدهمین کنگره مهندسی شیمی ایران، 1387 دانشگاه صنعتی سهند تبریز

[18] L.M.C. Gato, J.C.C. Henriques, Dynamic behaviour of high-pressure natural-gas flow in pipelines, Department of Mechanical Engineering, Technical University of Lisbon, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal, accepted 2 March 2005

[19] H. Prashanth Reddy, Shankar Narasimhan, and S. Murty Bhallamudi, Simulation and State Estimation of Transient Flow in Gas Pipeline Networks Using a Transfer Function Model, Ind. Eng. Chem. Res. 2006, 45, 3853-3863

[20] Compressibility Factor of Natural Gas and Related Hydrocarbon Gases, AGA Report No. 8, American Gas Association: Arlington, VA, 1994.

[21] L.M. Liu, and M.W. Lin, Forecasting Residential Consumption of Natural Gas Using Monthly and Quarterly Time Series, International Journal of Forecasting, 1991 Vol.7. pp. 3-16.

[22] R.H. Brown and I. MatinDevelopment of Artificial Neural Network Models to Predict Daily Gas Consumption, Proceedings of the 1995 IEEE IECON 21st International Conference, Orlando, 1995  Vol.2, pp.1389-1394.

[23] A. Durmayaz, M. Kadioglu and Z. Sen, An Application of the Degree-Hours Method to Estimate the Residential Heating Energy Requirement and Fuel Consumption in Istanbul, Energy, 2000 Vol.25, pp.1245-1256.

[24] A. Khotanzad, H. Elragal, and T.L. Lu “Combination of Artificial Neural-Network Forecasters for Prediction of Natural Gas Consumption”, IEEE Transactions on Neural Networks, 2000 Vol.11, pp. 464-473.

[25] H. Sarak and A. Satman, “The Degree-Day Method to Estimate the Residential Heating Natural Gas Consumption in Turkey: A Case Study”. Energy, 2003 Vol.28, pp. 929-939.

[26] H. Aras and N. Aras, “Forecasting Residential Natural Gas Demand” Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects,2004.  Vol. 26:5, pp. 463-472.

[27] N.H. Viet and J. Mandziuk, “Neural and Fuzzy Neural Networks for Natural Gas Consumption Prediction”, IEEE 13th Workshop on Neural Networks for Signal Processing. 17-19 September 2003. pp. 759-768.

[28] H. Liu, G. Zheng, Y. Liang and Y. Ni, Research on Natural Gas Load Forecasting Based on Support Vector Regression, Fifth World Congress on Intelligent Control and Automation, 15-19 June 2004, Vol. 4, 3591 A- 3595.

[29] S.M. Al-Fattah, “Time Series Modeling for U.S. Natural Gas Forecasting” EJournal of Petroleum Management Economics, 2006 Vol.1

[30] R. Kizilaslan and B. Karlik, “Combination of Neural Networks Forecasters For Monthly Natural Gas Consumption Prediction” Neural Network World, 2009 Vol. 19. pp. 191-199.

[31] Mustafa Akkurt, Omer F. Demirel, Selim Zaim, Forecasting Turkey’s Natural Gas Consumption by Using Time Series Methods, European Journal of Economic and Political Studies (3), 2010

[32] REED P. TIMMER AND PETER J. LAMB, Relations between Temperature and Residential Natural Gas Consumption in the Central and Eastern United States, Cooperative Institute for Mesoscale Meteorological Studies, and School of Meteorology, University of Oklahoma, Norman, Oklahoma (Manuscript received 3 August 2006, in final form 20 June 2007)

[33] Ove Bratland, Pipe Flow 1: Single-phase Flow Assurance, February 2009, pp 135-151

[34] Michael V. Lurie, Modeling of Oil Product and Gas Pipeline Transportation, 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, Weinheim

[35] A. Rojey, C. Jaffret، NATURAL GAS PRODUCTION PROCESSING RANSPORT, 1997, Editions Technip-Paris

[36] Peng, D., Y., Robinson, D., B., (1976): A New Two-Constant Equation of State, Ind. Eng. Chem., Fundam.، 15(1), p. 59-65

[37] E.S. Menon, Gas pipeline hydraulics, NewYork 2005 Taylor & Francis Group, LLC, pp. 201-211

[38] D. L. Katz et al., Handbook of natural gas engineering, 2002 pp.147-165

[39] E.S. Menon, Gas pipeline hydraulics, NewYork 2005 Taylor & Francis Group, LLC pp. 31-45

[40] Ove Bratland, Pipe Flow 1: Single-phase Flow Assurance, February 2009, pp. 102-119

[41] Crane Co. Flow of fluids through valves, fittings and pipe. Crane Technical Paper No. 410 M. 1982

 [42] اسناد و نقشه‌های ازبیلت موجود در شرکت گاز استان اردبیل، ایستگاه تقویت فشار و بهره‌برداری خطوط لوله اردبیل

[43] K.H. Bendiksen et al., Institute for Energy Technology, “The Dynamic Two-Fluid Model OLGA: Theory and Application”, SPE 19451, 1991

[44] OLGA 7 USER MANUAL, 2011, http://www.sptgroup.com

[45] John H. Leinhard, A Heat Transfer Text Book, 3rd Edition, Cambridge, MA, Appendix A, Thermo-physical properties of materials

[46] NORSOK standard P-001 5th Edition, Sep. 2006

[47] داده‌ها و آمار دیسپچینگ منطقه 8 عملیات انتقال گاز و اندازه‌گیری شرکت گاز استان اردبیل

[48] سبزی پرور، طبری و آیینی، "برآورد میانگین روزانه دمای خاک در چند نمونه اقلیمی ایران با استفاده از داده‌های هواشناسی"، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک / سال چهاردهم / شماره پنجاه و دوم / تابستان ۱۳89

[49] PVTsim16 Help & PVTsim Method Documentation, www.calsep.com

[50] محمود مشفقیان، تصحیح و بهینه سازی معادله حالت پنگ رابینسون، مجله شیمی و مهندسی شیمی ایران، شماره 13، 1386

[51] Ronald H. Brown, Yifan Li, Detrending Daily Natural Gas Demand Data Using Domain Knowledge, 30th International Symposium on Forecasting, San Diego, CA, USA, June 20-23, 2010

[52] D. L. Katz et al., Handbook of natural gas engineering, 2002 pp.650-670

[53] Ahira Sánchez-Lugo, Jay H. Lawrimore, and David Wuertz NOAA, AN INDEX TO MEASURE THE INFLUENCES OF CLIMATE ON RESIDENTIAL NATURAL GAS DEMAND, National Climatic Data Center, Asheville, North Carolina, Department of Meteorology and International Pacific Research

[54] Iran Metrological Organization website, www.weather.ir