فایل ورد کامل مقاله فناوری‌های نوین در اندازه‌گیری کمی گاز طبیعی و بهینه‌سازی طراحی سیستم‌های میترینگ صنایع عمده

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله فناوری‌های نوین در اندازه‌گیری کمی گاز طبیعی و بهینه‌سازی طراحی سیستم‌های میترینگ صنایع عمده دارای ۱۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله فناوری‌های نوین در اندازه‌گیری کمی گاز طبیعی و بهینه‌سازی طراحی سیستم‌های میترینگ صنایع عمده  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله فناوری‌های نوین در اندازه‌گیری کمی گاز طبیعی و بهینه‌سازی طراحی سیستم‌های میترینگ صنایع عمده،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله فناوری‌های نوین در اندازه‌گیری کمی گاز طبیعی و بهینه‌سازی طراحی سیستم‌های میترینگ صنایع عمده :

چکیده

به دلیل محدود بودن حجم ذخایر گاز و نیز هزینه بالای استحصال وانتقال وتوزیع و همچنین تعیین خط مشی تولید و توزیع و برنامه ریزی میزان مصرف و برآورد میزان دقیق فروش ،به خصوص پس از افزایش بهای حامل های انرژی در سال ۸۹ و افزایش قابل توجه

بهای گاز در صنایع ، وجود یک سیستم اندازه گیری جریان گاز (میترینگ) نوین در ایستگاهها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.در
این مقاله سیستم های اندازه گیری رایج موجود در صنایع و مزیت ها و مشکلات هریک بررسی می شود .
روش مطالعه بهره گیری از تجارب عملی در زمینه طراحی شبکه و ایستگاههای گاز و تجهیزات اندازه گیری می باشد . همچنین در
آخرین همایش واحد های اندازه گیری و توزیع ، شرکت های گاز استانی کل کشور در آبان ماه ۹۲ ، مشکلات متعددی در زمینه
ایستگاههای میترینگ از طرف شرکت ها مطرح شد ، که در این مقاله یکی از مهمترین معیار های تحقیق ارائه راهکارهایی در
خصوص حل آخرین مشکلات موجود می باشد .
با تحلیل آمار مصرف صنایع عمده به ویژه نیرو گاهها و شرکت های پتروشیمی ( مورد مطالعه) به کمک نرم افزار های موجود ، اهمیت
داشتن یک سیستم میترینگ بهینه و با خطای حداقل مشخص می گردد ، در ادامه فناوری های نوین در صنعت میترینگ و تکنولوژی
التراسونیک به عنوان یک سیستم بهینه میترینگ در کشور ، با ذکرمشکلات و محدودیت های آن تشریح می شود . و در پایان روشهایی
به منظوربهینه سازی سیستم های میترینگ ارائه می گردد.

کلمات کلیدی: گاز طبیعی- اندازه گیری – میترینگ – بهینه سازی کنتور توربینی- کنتور التراسونیک

.۱ مقدمه

کشور جمهوری اسلامی ایران با بیش از ۱۳/۶ تریلیون متر مکعب ذخایر گاز طبیعی شناخته شده، یکی از غنیتـرین کشـورهای جهان ازنظر ذخایر گاز طبیعی میباشد. این مقدار گاز که معادل ۱۷ درصد کل ذخایر شناخته شده گاز طبیعی در جهان اسـت، ایران را در رتبه دوم جهان قرار می دهد.

امروزه یکی از بزرگترین منابع انرژی بعد از انرژی نفت و زغال سنگ, انرژی گاز طبیعی است. فراوانی در طبیعت، سهولت هدایت، ارزش حرارتی خوب، پاکیزگی مصرف و نیز کمی آلودگی زیست محیطی, موجب گردیده است که این منبع انرژی بسیار مورد توجه قرار گیرد و علی رغم خطرات احتمالی آن درفرایندانتقال و مصرف از استقبال خوب مصرف کنندگان برخوردار باشد.

با توجه به نیاز و همچنین روند افزایش مصرف انرژی در کشور ، گاز طبیعی در تامین انرژی مورد نیاز بخشهای صنعتی، تجاری و خانگی کشور نقش بسزایی دارد.که به تبع آن استفاده از سیستمهای هوشمند به منظور ارتقـاء سـطح تکنولـوژی سـنجش و اندازه گیری گاز در تمامی نقاط مصرف وحتی در تولید و انتقال از اهمیت بالایی برخوردار مـی باشـد .

۱

در این مقاله رو شهای اندازه گیری حجم گاز و آخرین چالشها ومشکلات موجود در سیستم های اندازه گیری موجود تشریح می گردد و در نهایت روشهایی به منظور طراحی بهینه سیستم های میترینگ ارائه می شود.

.۲ مبانی طراحی دستگاه های اندازه گیری سنجش جریان

اصول و مبانی طراحی و ساخت دستگاه های سنجش جریان یک سیال بستگی به نوع سیال, ویسکوزیته, فشار و درجه حـرارت آن دارد .همچنین دقت مورد نیاز و صرفه اقتصادی یکی از مهمترین فاکتورهای طراحی می باشد.

.۱-۲ انواع سیستم های رایج اندازه گیری جریان

جریان سنج های گردابی- ۱ جریان سنج های روزنه ای-۲ جریان سنج های توربینی-۳جریان سنج های التراسونیک ۴

به منظور اندازه گیری حجم گازمصرفی صنایع، در شرکت ملی گاز ایران در حال حاضر، عموما” از دو نوع کنتور تـوربینی والتراسونیک استفاده میشود که این مقاله نیز تنها به بررسی این دو نوع کنتور می پردازد.

.۲-۲ کنتور توربینی

استاندارد شمارهIGS-IN-102 شرکت ملی گاز ایران در مورد کنتور توربینی می باشد . [۱]

خطای مجاز در این کنتورها کمتر از ۲ %بوده و عموما” در ایستگاههای صنعتی کم مصرف ( کمتر از۵۰۰۰۰ متر مکعب

در ساعت) و ایستگاههای درون شهری استفاده می شود. اساس کارکنتورهای توربینی مشابه برخی روشهای دیگر اندازه گیری جریان گاز، اندازه گیری سرعت است بطوریکه جریان گاز که از فضای بین پره های کنتور عبور می کند سرعت زاویه ای به پروانه می دهد که متناسب با سرعت جریان گاز می باشد. در این جریان سنج ها گاز توسط یک هادی به داخل یک توربین

هم محور با جریان گاز هدایت می شود. عبور گاز از توربین موجب چرخش آن می گردد. سرعت دوران توربین متناسب با
شدت عبور گاز می باشد. یک مکانیزم مکانیکی ساده (ترکیب چرخ دنده) حرکت محوری را به حرکت عمودی تبدیل نموده و
این حرکت توسط یک کوپلینگ مغناطیسی به خارج از بدنه انتقال می یابد. تعداد دوران توسط یک شمارشگر که بر روی
بدنه کنتور نصب شده ثبت می گردد. و با انتقال پالس به تصحیح کننده الکترونیکی حجم و دریافت دما و فشار ازمحل نصب
کنتور ،حجم استاندارد محاسبه می شود.

.۱-۲-۲ معادلات حرکت برای جریان دوبعدی بین پره ها [۲] و [۳]

فرضیات:

-۱ جریان دائمی -۲ تراکم ناپذیر -۳ جریان دوبعدی

. Voretx Flow Meter (VFM) 1 . Orifice Gas Meter 2 Turbine Gas Meter .3

. Ultra sonic Gas Meter) (USM) 4

۲

شکل – . ۱ شمای یک کنتور توربینی

-۱ معادله پیوستگی

(۱) -۲ معادله مومنتوم :

: U سرعت جریان گاز

: چگالی گاز

:زاویه پره با جھت محوری

(۲)

بر اساس رابطه فوق می توان گفت:

شکل – ۲ دیاگرام سرعت درپره های توربین

U1dAU2xdAU1U2x

(U2yr)U1dA(U1yr)U1dAdFyU2yU1dAdFy

Fy U1 U2 y A U1 (U1 tan r)A

۱Fy – نیرویی است که از طرف سیال به روتور وارد می شود که در حالت کارکرد دائم که روتور به یک سرعت ثابت می رسد ، بایستی با نیروی اصطکاک وارد بر پروانه برابر باشد.

۳

-۲ در حالت ایده آل که از اصطکاک صرفنظر می شود بایستی نیروی Fy نیز برابر با صـفر باشـد کـه درنتیجـه U 2 y نیـز
بایستی صفر باشد. پس مثلثهای سرعت ورودی و خروجی با هم برابر می شوند.
با توجه به شکل ۲ در حالت ایده آل روابط زیر راداریم:
: U1 سرعت ورودی جریان گاز tan idrU1
:زاویه پره با جھت محوری Q AU

: Q فلوی جریان
: id سرعت زاویه ای پروانه در حالت ایده آل Q tan
(۳) KQ id

r A
الالغلاال
.۲-۲-۲ مزایا و معایب کنتور توربینی

– .۱-۲-۲- ۲ مزایا :

-۱ دقت بالا ۱

-۲ دامنه پذیری: ۲ این پارامتر در کنتورهای توربینی در شرایط اتمسفریک، ۲۰/۱ می باشد و با افزایش فشارگاز عبوری میزان این پارامتر در کنتورهای توربینی افزایش یافته و ممکن است به ۲۰۰/۱ نیز برسد.

-۳ عدم نیاز به طول های زیاد لوله قبل از کنتور به منظور موازی کردن جریان گاز هدایت شده به داخل کنتور می باشد. وجود مستقیم کننده جریان در داخل کنتور قبل از رسیدن گاز به پره های توربین موجب ایجاد جریان مستقیم و یکنواخت می گردد و طول های پیشنهادی لوله قبل و بعد از کنتور در حدود ۵-۳ برابر قطر لوله می باشد .

-۴ قیمت مناسب

– .۲-۲-۲- ۲معا یب :

.۱وجود قطعات مکانیکی حساس: بزرگترین ضعف جریان سنج های توربینی وجود قطعـات متحـرک نظیـر محورهـا و چـرخ دنده ها می باشد که به طور معمول مانند هر قطعه ی مکانیکی عمر معینی دارد. بنابراین در این بخـش نگهـداری و سـرویس، بسیار با اهمیت می باشد و قطعات مکانیکی نیاز به سرویس و نگهداری دارد.

-۲ خرابی کنتور بر اثر وجود ناخالصی ها: وجود مایعات و ذرات جامد در گاز موجب کاهش عمر قطعات مکانیکی جریان سـنج می گردد به ویژه این ذرات با سرعتی برابرسرعت جریان گاز با قطعات مکانیکی کنتور برخورد می نمایند .
-۳ ضعف در برابر سرعت بیش از حد روتور:۳

چنانچه ملاحظه شد سرعت زیاد محورتوربین ، موجب ایجاد نیروهای شعاعی بیش از حد شده که موجب صدمات جدی به مکانیزم و محورهای توربین می گردد.امروزه مطابق استانداردهای ساخت جریان سنج ها, قابلیت تحمل جریان کنتورها را تا

% ۲۰ در نظر می گیرند ولی سازندگان توانسته اند این توان را تا %۶۰ بیش از جریان ماکزیمم افزایش دهند.

: Accuracy.1
به صورت درصد بوده و میزان دقت اندازه گیری جریان را نسبت به حد اکثر جریان اندازه گیری کنتور بیان می دارد.

:Range ability.2

قابلیت تعیین دامنه اندازه گیری دستگاه را مشخص می نماید .بدین معنی که وقتی گفته می شـود Rangeability یـک کنتـور ۲۰/۱
می باشد یعنی این که می تواند تا ۱/۲۰ جریان ماکزیمم خود با دقت خوبی اندازه گیری نماید.

۴

Over Speed-3

. ۳-۲-۲ روشهایی برای طراحی بهینه ایستگاههای میترینگ دارای کنتورهای توربینی

-۱ به منظور جلوگیری از سرعت بیش از حد روتور بایستی درطراحی ایستگاه, بادر نظر گرفتن حداقل و حداکثرمقدار جریان

کنتور مناسب انتخاب شود.
-۲ به منظور حذف ناخالصی ها و ذرات جامد موجود در گاز از سیستم فیلتراسیون مناسب استفاده شود که طبق آخرین

تحقیقات به عمل امده در شرکت ملی گاز، مجموعه فیلتراسیون ترکیبی که اندازه ذرات خروجی برابر ۵ میکرون است از کارایی خوبی برخوردار می باشد.
-۳ استفاده از مخازنی در فاصله بین ایستگاه میترینگ و کمپرسور جایگاههای سی ان جی به منظور جلوگیری از اثر جریانات
پالسی ناشی از عملکرد کمپسور رفت و برگشتی که بعد از کنتور توربینی نصب شده و باعث ایجاد جریانات برگشتی و ایجاد
خطای قابل ملاحظه ای می گردد که مقدار خطا بسته به ظرفیت ایستگاه ، طول لوله خروجی ، ظرفیت و مدل کمپرسور
متفاوت است. نصب این مخازن باعث ایجاد جریان یکنواخت و عملکرد صحیح کنتور نیز می گردد.
-۴ در سایز های های ۸ اینچ به بالا حتی الامکان از کنتور التراسونیک استفاده گردد .طبق نتایج واقعی از تعویض کنتور
توربینی با کنتور التراسونیک ۱۰ اینچ، در یکی از شرکت پتروشیمی (با ظرفیت ایستگاه ۱۰۰۰۰۰ متر مکعب در ساعت) ، در
حدودمبلغ هفت میلیارد ریال در ماه تفاوت وجود داشته است .

. ۳-۲ کنتور التراسونیک

استاندارد شمارهIGS-IN-104 شرکت ملی گاز ایران در مورد کنتور ا لتراسونیک می باشد . ]۴[

این نوع کنتورجدیدترین فن آوری در فرایند اندازه گیری شرکت های گاز استانی بوده که از استقبال بالایی جهت استفاده

درنیروگاهها ، شرکت های پتروشیمی و ایستگاههای صنعتی پر مصرف ( بیشتر از ۵۰۰۰۰ متر مکعب در ساعت) برخوردار

شده است .و به عنوان یک سیستم میترینگ بهینه در سطح کشور از جایگاه ویژه ای برخوردار می باشد. مهمترین مزیت آن دقت بالا وداشتن خطا ی کمتر از % ۰,۵ می باشد.

.۱- ۳-۲ اصول کار کنتور التراسونیک ]۵[۶], [

بدنه کنتور التراسونیک ، لوله ای است که از فولاد آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده است . ترانسدیوسر هایی بر روی بدنه کنتور تعبیه شده که بر اساس خاصیت پیزو الکتریک پالس ایجاد می کنند .
کنتور های التراسونیک از نظر عملکرد به دو نوع کلی ترانزیت تایم ۱و داپلر۲ تقسیم می شوند.
.۲- ۳-۲ کنتور التراسونیک ترانزیت تایم
در این نوع ترانسدیو سرها ، هم فرستنده و هم گیرنده امواج التراسونیک هستند ،در این حالت ترانسدیوسرها امواج را به
درون لوله می فرستند . یکی از ترانسدیوسرها امواج را در جهت جریان سیال و دیگری در خلاف جهت جریان ارسال می کند .
مدت زمان لازم برای ارسال و دریافت امواج با یکدیگر متفاوت است ، این اختلاف زمان محاسبه شده در ترانسدیوسرها
متناسب با سرعت سیال است . با داشتن سرعت و سطح مقطع کنتور فلوی جریان محاسبه می شود.
در شکل ۳ دو عدد ترانسدیوسر را مشاهده می کنید ، برای محاسبه فلوی جریان داریم :
GAS
B L A

شکل -۳ وضعیت دو ترانسدیوسر که زاویه بین آنها صفر درجه است

۵

. Transit time 1 .Doppler 2

(۴) ( ۱ ۱ ) L V L & t L tAB
BA VGAS ) (C
tBA tAB 2 GAS (C VGAS )

: t زمان ارسال موج
C :سرعت موج
: V سرعت جریان گاز
اگر دو ترانسدیوسر نسبت به هم زوایه داشته باشند .آنگاه :

شکل -۴ وضعیت دو ترانسدیوسر با زاویه

(۵) ( ۱ ۱ ) L VGAS
tBA tAB 2COS

(۶) D2/ 4 QV
: Q فلوی جریان GAS

.۳- ۳-۲ کنتور التراسونیک داپلر
این نوع کنتور درشرکت های گاز استانی کاربرد نداشته و در فرایندها یا جاهایی که سیالات کثیف وجود دارد از آن استفاده
می شود. در این مدل امواج التراسونیک به درون لوله ارسال می شود ولی به جای این که توسط یک ترانسدیوسر دیگردریافت گردد و زمان ارسال موج محاسبه شود،امواج به ذرات موجود در سیال برخورد کرده و برگشت داده می شوند.از آنجایی که ذرات با سرعتی معادل سرعت سیال در حرکت هستند. جابجایی فرکانسی مربوط به موج برگشتی ،متناسب با سرعت متوسط سیال است.

حداقل تعداد چهار جفت ترانسدیوسر نیاز است تا کنتور التراسونیک الزامات استاندارد را تامین کرده و در مبادلات خرید و فروش گاز از آن استفاده نمایند۱. درغیر این صورت تنها در فرایندها قابل استفاده می باشند.

۶

Custoday Transfer 1

.۴- ۳-۲ مزایا

-۱ دقت اندازه گیری بالا: خطا کمتر از %۰,۵

-۲ بالا بودن میزان دامنه پذیری: ۱۰۰/۱ و حتی گاهاً تا ۲۰۰/۱ قابلیت کاربری این نوع جریان سنج را در میان انواع جریان سنج ها بسیار افزایش داده است.
– ۳ کاربری ساده و مانیتورینگ آسان

-۴ تحمل سرعت جریان گاز بالا تا حدود ۴۰ m/s

-۵ مقاوم در مقابل آلودگی های موجود در گاز نظیرمیعانات گازی, آب و ذرات جامد
– ۶ آسان بودن تعویض سنسورها بدون نیاز به کالیبراسیون مجدد
۷ – نداشتن قطعات متحرک
۸ – عدم افت فشار گاز در عبور از کنتور
۹ – قابلیت تشخیص معایب در خود

.۵- ۳-۲ معایب :
– ۱ قیمت بالاوعدم تولید آن در داخل کشورو وجود مشکلات تحریم -۲
نیاز به داشتن طول مستقیم قبل از کنتور و به میزان ۱۰ برابر قطر لوله ، به منظور ایجاد جریان مستقیم و یکنواخت. -۳
حساسیت به پارازیت و بروز خطا در اندازه گیری ، و به این دلیل نباید پس از رگلاتور نصب گردد.
.۶- ۳-۲ حجم تصحیح شده و ا ستاندارد :
در کنتورها ی التراسونیک و توربینی، حجم گازدر فشار و دمای خط اندازه گیری می شود که به آن حجم تصحیح نشده
می گویند .با توجه به اینکه که فروش بایستی براساس شرایط استاندارد (دمای ۱۵,۵۶درجه سانتیگراد و فشار یک
اتمسفر درسطح دریا) باشد، به کمک فلو کامپیوتر یا تصحیح کننده الکترونیکی ، فرایند تبدیل به حجم استاندارد صورت
می پذیرد . سنسورها یا ترانسمیتر ها، دما وفشار خط و همچنین در صورت وجود آنالایزر گاز ترکیبات گاز به فلو کامپیوتر
یا تصحیح کننده انتقال یافته و با فرمول زیر حجم استاندارد محاسبه می شود.
(۷) ( Zb Tb Pa Vb Vm (