مدل سازي يك توربين گاز زميني به روش تجميع مراحل

كارشناسي ارشد

يكي از كاربردهاي توربين گاز، به حركت درآوردن كمپرسور و يا پمپ براي انتقال سيال است كه بخصوص در صنعت نفت بسيار مورداستفاده قرار مي¬گيرد. در كشور ايران نيز توربوكمپرسورهاي زيادي براي انتقال گاز در خطوط اصلي و همچنين تزريق گاز در چاه¬ها مورداستفاده قرار مي¬گيرد. افت كارايي و عملكرد توربين گاز در شرايط خارج از طراحي، از مشكلات اساسي آن است كه به‌منظور بهبود آن ابتدا بايد رفتار توربين گاز را به‌طور كامل شناسايي كرد. براي شناخت رفتار توربين گاز باآنكه مي¬توان از آزمايش¬هاي واقعي استفاده كرد، اما مدل¬سازي هزينه و زمان كمتري لازم دارد، لذا امروزه از مدل¬سازي¬هاي رايانه¬اي توربين گاز در شناخت رفتار آن جهت بهبود عملكرد و يا نظارت بر آن، بسيار استفاده مي¬شود. از ميان روش¬هاي مدل¬سازي، روش¬هاي ترموديناميكي باوجود دقت كمتر، با سرعت بيشتري اين كار را انجام مي¬دهند. در كار حاضر توربوكمپرسور DU80 شامل يك توربين گاز سه محوره و دو كمپرسور گاز متصل به آن، به صورت ترموديناميكي مدل-سازي شده است. در اين نوع مدل¬سازي هر قسمت از توربين گاز به صورت يك حجم¬كنترل در نظر گرفته شده است و روابط ترموديناميكي براي هريك از آن¬ها نوشته شده است. جهت افزايش دقت، هر قسمت از كمپرسور يا توربين كه ويژگي متفاوتي دارد به‌صورت حجم كنترل مجزا در نظر گرفته شد. درنهايت با برقراري معادلات سازگاري بين حجم كنترل¬ها در شرايط پايا، توربوكمپرسور در شرايط خارج از طراحي مدل¬سازي شد كه صحت¬سنجي نتايج آن با داده¬هاي مرجع، درصد خطاي قابل قبولي كمتر از شش درصد را نشان داده است. در انتها با كامل شدن مدل¬سازي، تغييرات پارامترهاي مهمي همچون دبي هواي ورودي، دماي خروجي محفظه احتراق و بازده توربين گاز، با دماي محيط و دور توربين توان بررسي گرديده است. تحليل نتايج نشان مي¬دهد كه با افزايش دبي گاز يا فشار خروجي كمپرسور گاز، دور كمپرسور گاز و بار مصرفي افزايش مي¬يابد و به تبع آن دبي هواي ورودي، دبي سوخت و سرعت دوراني كمپرسور هوا افزايش مي¬يابد. واژه‌هاي كليدي: مدل¬سازي ترموديناميكي، توربوكمپرسور سه محوره، تزريق گاز، DU80

191488

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور - دكتر غلامرضا شهرياري مقدم