تحلیل و بهینه سازی همزمان جریان گاز طبیعی در خطوط انتقال گاز و ایستگاه تقویت فشار

با افزایش روند مصرف منابع انرژی، خطوط انتقال گاز طبیعی و ایستگاه های تقویت فشار نیز پیچیده و پیچیده تر می شوند. بدلیل طولانی بودن خطوط انتقال گاز، فشار و انرژی گاز بسبب اصطکاک بین گاز و دیواره داخلی لوله ها از دست می رود، برای غلبه بر این کاهش انرژی در خطوط انتقال، ایستگاه های تقویت فشار در مسیر نصب می شوند. مدلسازی ریاضی یکی از مهم ترین ابزارهای استفاده شده در جهت کمک به طراحی و عملکرد مطالعات می باشد. در این پژوهش، معادلات مدلسازی جریان گذرا، تراکم پذیر درخطوط لوله گاز، در دو حالت جریان همدما و غیرهمدما با استفاده از روش تفاضلات محدود ضمنی حل شده است. نمایش معادلات به فرم تفاضلات محدود ضمنی، پایداری را در گام های زمانی بزرگ تضمین کرده و در صنایع گاز بسیار مفید می-باشد. برای حل معادلات تفاضل محدود غیر خطی لوله، از روش نیوتن-رافسون استفاده شده است. در این پژوهش شبکه اصلی انتقال شامل خطوط انتقال، شیرهای نصب شده در ایستگاه های تقویت فشار و خطوط انتقال گاز، گره های اتصال (گره جمع کننده و پخش کننده) و ایستگاه تقویت فشار به صورت گذرا مدل سازی شده است. در تمامی معادلات به کار رفته علاوه بر تغییرات فشار و دبی تغییرات دما نیز در نظر گرفته شده است. برای معتبر سازی نتایج از مقایسه نتایج این پژوهش با سایر پژوهش های علمی و همچنین با مقادیر ثبت شده در ایستگاه تقویت فشار رضوی استفاده شده است. همچنین مشخص شد برای ایستگاه تقویت فشار رضوی با در نظر گرفتن محدودیت ها، هرچه دمای ورودی به ایستگاه کمتر و فشار ورودی به ایستگاه بیشتر باشد، ایستگاه سوخت کمتری مصرف می کند و نیز اگر برای یک شرایط خاص بتوان از چندین چیدمان مختلف برای کمپرسورهای ایستگاه استفاده کرد، چیدمانی که تعداد واحد در حال کار کمتری دارد، سوخت کمتری مصرف می کند.