مدل سازی توربین انبساطی و بهبود عملکرد آن در اتصال به شبکه توزیع با استفاده از ادوات custom power

شبکه های گسترده ی خطوط انتقال گاز طبیعی و لزوم تقلیل فشار از سطح انتقال به سطح توزیع در مبادی وردی شهرها، منجر به استفاده از فشار شکن های مکانیکی شده است. این کار، انرژی نهفته در گاز فشار بالا را هدر می دهد. با توجه به اهمیت روزافزون استفاده بهینه از انرژی اتلافی در فرایندهای مختلف، لزوم بازیابی این منبع انرژی عظیم احساس می شود. توربین های انبساطی، انبساط گرهای چرخانی هستند که ضمن کاهش فشار گاز طبیعی، می توانند این انرژی را بازیافت نموده و برای تولید برق به ژنراتور الکتریکی یا مصارف دیگر از قبیل بارهای کمپرسوری تحویل دهند. کلا در هر فرآیندی که سیال با بی حجمی پایین، فشار و یا دمای بالا در اختیار باشد و بتوان آن را در یک سیکل یا پروسه ای منبسط نمود، می توان از توربین های انبساطی برای بازیافت انرژی استفاده کرد. درحقیقت، پتانسیل استفاده از این نوع کاربردها در منابعی چون، انرژی های اقیانوس-گرمایی ، گرمای خورشیدی، زمین گرمایی، کاهش فشار گاز طبیعی و کاهش فشار گاز اتلافی و ... می باشد. کاربرد تقلیل فشار توسط توربین های انبساطی در ایستگاه های کاهش فشار گاز شهری و تولید برق از انرژی مکانیکی ایجاد شده، بطور خاص مد نظر این پایان نامه است. در صورت نصب توربین انبساطی در مبادی ورودی شهرها و اتصال ژنراتور درایو شده توسط آن به شبکه توزیع، با توجه به تغییرات مداوم دبی و فشار گاز ورودی، توان مکانیکی تولید شده نوساناتی خواهد داشت و انتظار می رود برق تولیدی نیز دارای مسایل کیفیت توان از قبیل فلیکر ولتاژ و ...می باشد. همچنین لازم است رفتار ژنراتور به هنگام وقوع خطا در شبکه توزیع برق، مورد بررسی قرار گیرد. این تحقیق ضمن معرفی توربینهای انبساطی و کاربردهای مختلف آنها، مدل مدولار دقیقی برای مجموعه توربین انبساطی-ژنراتور ارایه می دهد که در مطالعات مختلف سیستم قدرت قابل استفاده است. با استفاده از این مدل، تاثیر تغییر مشخصات گاز ورودی بر کیفیت توان تولیدی وهمچنین تاثیر وقوع خطا در شبکه توزیع بر پایداری ژنراتور متصل به توربین انبساطی، مورد مطالعه واقع می شود. در نهایت با استفاده از ادوات custom power، کیفیت توان تولیدی بهبود داده می شود.