• شماره ركورد
    34863
  • پديد آورنده

    محدثه معينيان

  • عنوان
    شبيه‌سازي تجميعي خط انتقال گاز و ايستگاه به منظور بهينه‌سازي چيدمان توربين گاز ارتقايافته
  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك گرايش طراحي كاربردي
  • سال تحصيل
    1399
  • تاريخ دفاع
    1404/11/27
  • استاد راهنما
    مرتضي منتظري
  • استاد مشاور
    ندارد
  • دانشكده
    مكانيك
  • چكيده
    شبكه انتقال گاز طبيعي نقش بسيار مهمي در تأمين گاز مصرف‌كنندگان خانگي و صنعتي ايفا مي‌كند. يكي از چالش‌هاي سيستم‌هاي انتقال گاز، كاهش توان خروجي توربين‌هاي گاز در ارتفاعات يا دماهاي محيطي بالا است. اين مسئله را مي‌توان با اعمال تغييرات در طراحي فعلي توربين و ارائه طرح‌هاي ارتقا براي بهبود عملكرد آن‌ها برطرف نمود. در اين رساله، مدلسازي و شبيه‌سازي تجميعي خط انتقال گاز و ايستگاه به منظور بهينه‌سازي چيدمان توربين‌هاي گاز ارتقايافته ارائه شده است. مطالعه چيدمان توربين‌ها در ايستگاه‌هاي شبكه مستلزم مدلسازي و شبيه‌سازي همزمان تمامي اجزاي سيستم انتقال گاز شامل خطوط لوله، كمپرسورها و توربين‌هاي گاز است كه در اين تحقيق با عنوان «مدلسازي تجميعي» معرفي شده است. براي مدلسازي خط لوله، با استفاده از رويكرد آنالوژي الكتريكي، سه مدار الكتريكي شامل يك مدار براي حالت پايا و دو مدار براي حالت گذرا پيشنهاد شده است. استفاده از دو مدار در حالت گذرا به منظور در نظر گرفتن شرايط مرزي متفاوت در خطوط اصلي و شاخه‌هاي تقاضا (انشعابات) صورت گرفته است. در مدلسازي كمپرسور گاز، توربين گاز و طرح‌هاي ارتقاء، از منحني‌هاي مشخصه تجهيزات واقعي، روابط ترموديناميكي و داده‌هاي تجربي استفاده شده است. در ادامه، نتايج شبيه‌سازي تجميعي براي يك نمونه خط انتقال گاز كشور با در نظر گرفتن توربين گاز ملي 25 مگاوات ارائه شده و تاثير استفاده از طرح‌هاي ارتقاي اين توربين شامل ارتقا براي هواي گرم (HAS ) و ارتقاي توان (PC ) با هدف تامين نياز مصرف‌كننده به عنوان راه‌حل مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين، رويكردي يكپارچه براي بهينه‌سازي چيدمان توربين‌هاي پايه و ارتقايافته در ايستگاه‌هاي تقويت فشار سيستم انتقال گاز ارائه شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه با استفاده از تركيب توربين‌هاي پايه و HAS در مناطق گرم مي‌توان از نظر اقتصادي 9/10 درصد، از نظر مصرف انرژي 47/1 درصد و از نظر كاهش آلاينده‌ها 9/9 درصد بهبود نسبت به چيدمان توربين‌هاي پايه به تنهايي مشاهده نمود. همچنين طرح ارتقاي PC در تمامي جنبه‌ها نسبت به توربين‌ پايه برتري دارد و در تمامي ايستگاه‌ها پيشنهاد شده است. در نهايت، با بهره‌گيري از مدل‌سازي تجميعي، استفاده از مخلوط هيدروژن و گاز طبيعي به عنوان سوخت توربين‌هاي گازي ايستگاه‌هاي تقويت فشار به عنوان يك گزينه ارتقايي جديد بررسي شده و اثر آن بر عملكرد خط انتقال مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه با به‌كارگيري اين روش در مطالعه موردي، مصرف سوخت و انتشار دي‌اكسيدكربن تا حدود 50 درصد كاهش مي‌يابد كه مستلزم تأمين حدود 160 هزار تن هيدروژن در سال است. اين رويكرد، در صورت بررسي‌هاي تكميلي، مي‌تواند به عنوان راهكاري مؤثر براي كاهش آلايندگي و همچنين كمك به رفع ناترازي انرژي در شبكه‌هاي انتقال گاز مطرح شود.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1405/03/04
  • عنوان به انگليسي
    Integrated Simulation of Gas Transmission Pipeline an‎d Station to Optimize Upgraded Gas Turbine Configurations
  • تاريخ بهره برداري
    2/16/2027 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    محدثه معينيان

  • چكيده به لاتين
    The natural gas transmission netwo‎rk plays a crucial role in supplying gas to residential an‎d industrial consumers. One of the key challenges in gas transmission systems is the reduction of gas turbine output power at high altitudes o‎r elevated ambient temperatures. This problem can be mitigated by introducing modifications in the current turbine design an‎d developing upgrade solutions to improve perfo‎rmance. In this thesis, an integrated modeling an‎d simulation framewo‎rk of the gas transmission pipeline an‎d compresso‎r station is developed to optimize the configuration of upgraded gas turbines. Studying the turbine configuration within netwo‎rk stations requires simultaneous modeling an‎d simulation of all majo‎r components of the gas transmission system, including pipelines, compresso‎rs, an‎d gas turbines—an approach termed "Integrated modeling” in this research. Fo‎r pipeline modeling, based on the electrical analogy approach, three electrical circuits are proposed: one fo‎r the steady-state an‎d two fo‎r transient conditions. The use of two transient circuits aims to represent different boundary conditions, including main pipelines an‎d deman‎d branches. Fo‎r compresso‎r, gas turbine, an‎d upgrade modeling, real characteristic maps, thermodynamic equations, an‎d experimental data are employed. Integrated simulation results are presented fo‎r a case study on a national gas transmission line using the 25 MW national gas turbine (IGT25). The effects of turbine upgrade schemes—Hot Ambient Solution (HAS) an‎d Power Concept (PC)—have been analyzed as practical solutions fo‎r meeting the consumer gas deman‎d. Furthermo‎re, an integrated optimization approach is proposed to determine the optimal configuration of base an‎d upgraded turbines in gas pressure boosting stations. The results indicate that combining base turbines with the HAS configuration in hot regions improves economic perfo‎rmance by 10.9%, reduces fuel consumption by 1.47%, an‎d decreases emissions by 9.9% compared to configurations using only base turbines. In addition, the PC upgrade offers superio‎r perfo‎rmance in all aspects an‎d is recommended fo‎r all stations. Finally, through integrated modeling, the implementation of a hydrogen–natural gas blend as a new upgrade concept fo‎r gas turbine fueling in gas transmission stations is investigated. The case study results show that applying this method leads to reductions of up to 50% in fuel consumption an‎d CO₂ emissions, requiring approximately 160,000 tons of hydrogen per year. This concept can provide an effective solution fo‎r emission reduction an‎d contribute to addressing the energy imbalance in national gas transmission netwo‎rks.
  • كليدواژه هاي فارسي
    شبكه انتقال گاز طبيعي , توربين گاز ارتقايافته , مدلسازي تجميعي سيستم انتقال گاز , بهينه‌سازي چيدمان توربين گاز , سوخت هيدروژن در توربين گاز
  • كليدواژه هاي لاتين
    Natural Gas Transmission Pipelines , Upgraded Gas Turbine , Integrated Simulation , Configuration Optimization , Gas Turbine with Hydrogen
  • Author
    Mohadeseh Moeinian
  • SuperVisor
    Morteza Montazeri-Gh