لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مطالعه روشی نظام ­مند و دینامیک جهت پیاده­ سازی یک روند شناسایی مخاطره و ارزیابی ریسک ویژه رویدادهای فرایندی با رویکرد توجه به خرابی تجهیزات فرایندی، کنترلی و ابزاردقیقی، با استفاده از مطالعه موردی در ایستگاه منتخب تقویت فشار گاز پیاده سازی شده است. برای این منظور نخست با انتخاب تأسیسات کلیدی، مطالعه شناسایی مخاطرات فرایندی با بهره ­گیری از روش تحلیل HAZOP صورت گرفته و سپس به منظور ارزیابی ریسک حاصل از سناریوهای شاخص، تحلیل بوتای که شامل درخت خطا و درخت رویداد است، انجام پذیرفته است. روش های کلاسیک ارزیابی ریسک دارای محدودیت هایی از جمله عدم قطعیت در مدل سازی روابط علی بین اجزا و ماهیت کاملاً استاتیک می باشند، لذا در این مطالعه با استفاده از شبکه بیزین یک رویکرد دینامیک و کمی جهت ارزیابی ریسک ایمنی ایستگاه تقویت فشار گاز پیشنهاد گردیده است و پس از به روزرسانی احتمال وقوع رویداد اصلی با استفاده از آنالیز حساسیت، نقاط بحرانی واحد شناسایی شد. نتایج HAZOP نشان می دهد که گره شامل کمپرسور، پتانسیل بالایی جهت وقوع سناریوهایی که منجر به رهایش مواد و یا خرابی کمپرسور می گردد، دارد. در صورت رهایش مواد باتوجه به حضور کمپرسور و منبع جرقه رویداد انفجار و اشتعال بسیار محتمل است. به همین منظور پس از مطالعه کیفی HAZOP و شناسایی رویداد اصلی با استفاده از روش درخت خطا و درخت رویداد به بررسی علل وقوع رویداد نامطلوب در واحد و عواملی که مانع از تشدید پیامد رویدادهای نامطلوب می گردد، پرداخته شد. نکته قابل توجه در این مطالعه توجه به نقش اپراتورها در کنترل فرایند و خطاهای انسانی است. نتایج آنالیز درخت خطا نشان می دهد احتمال آسیب به کمپرسور در اثر وقوع پدیده سرج برابر با 3-10× 163/2 می باشد و احتمال وقوع آتش فورانی، آتش ناگهانی و انتشار ابر گاز ناشی از آن به ترتیب برابر با 6-10× 51/1، 6-10× 58/9 و 3-10× 152/2 است. سپس با نگاشت آنالیز بوتای به شبکه بیزین، ارزیابی ریسک دینامیک انجام گرفت و پس از وارد نمودن شواهد جدید، احتمال وقوع رویدادهای میانی و رویدادهای پایه به روزرسانی گردید. تحلیل حساسیت مبتنی بر داده های بروز رسانی شده نشان می دهد خرابی سیستم حفاظت کمپرسور، خرابی شیر کنترل جریان آنتی سرج، عدم ارسال سیگنال از نمایشگر اخلاف فشار فیلتر کمپرسور (PDIT) به علت خرابی و خطای انسانی در عدم توجه به PDIT مهم ترین علل بروز سرج کمپرسور می باشند. پیشنهاداتی نیز جهت اصلاح واحد مورد بررسی و کاهش ریسک آن ارائه گردید.

در این مطالعه، بازیافت حرارت تلف شده در یک ایستگاه تقویت فشار گاز با استفاده از چرخه های تولید برق آلی رانکین (ORC)، مورد بررسی قرار گرفته است. بازیافت حرارت به صورت مستقیم در دو سناریوی انبساط اشباع و انبساط فوق گرم و بازیافت حرارت به صورت غیرمستقیم (استفاده از چرخه میانی روغن حرارتی)، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که راندمان حرارتی چرخه رانکین آلی در سناریوی انبساط فوق گرم از 14 تا 17% و کار تولیدشده نیز از 4000 تا 7000 kW بسته به دمای جریان گاز خروجی از تبخیرکننده متغیر خواهد بود. در صورتی که این دامنه راندمان در سناریو انبساط اشباع از 10 تا 13% و کار تولیدشده نیز از 3000 تا 6500 kW متغیر خواهد بود. در سناریوی انبساط فوق گرم، استفاده از این سیستم، سبب افزایش راندمان کلی ایستگاه از 26% به 40% خواهد شد. در بازیافت حرارت غیرمستقیم نیز کار تولیدشده با افزایش درجه فوق گرمایش از 5500 تا 6400 kW و راندمان حرارتی از 12.5 تا 14% متغیر خواهد بود. به علاوه در این مطالعه تحلیل اکسرژی به روش گراف اکسرژی، انجام شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دمای جریان گاز خروجی از تبخیرکننده، راندمان اکسرژی در تبخیرکننده و چگالنده کاهش می یابد. بنابراین راندمان اکسرژی کل سیستم نیز کاهش خواهد یافت. در نهایت به عنوان نمونه تحلیل اقتصادی سناریوی انتخابی بازیافت حرارت مستقیم در حالت انبساط فوق گرم با فرض نرخ جهانی برق مورد بررسی قرار گرفته است.

توربین های گازی یکی از مصرف کننده های عمده گاز طبیعی در شرکت ملی گاز محسوب می شوند. در این میان توربین های سه محوره بخش عمده ای از توربین های موجود در ایستگاه های تقویت فشار را به خود اختصاص داده اند. در این تحقیق ابتدا روابط اکسرژی حاکم بر اجزاء مختلف ایستگاه تقویت فشار گاز استخراج و بر اساس اطلاعات واقعی، مدل های ریاضی مختلفی بر اساس متغیرهای محیطی و عملیاتی ایجاد گردید. این مدل ها با استفاده از رگرسیون خطی چند متغیره و با کمک آنالیز واریانس ایجاد شده که نتایج دقیقی را ارائه داده است. براساس مدل های ایجاد شده می توان پارامترهایی از قبیل، بازده اکسرژی توربین، مصرف سوخت، مصرف سوخت ویژه و اکسرژی هدر رفته در کل ایستگاه را با داشتن متغیرهای محیطی و عملیاتی مانند دمای ورودی به کمپرسور هوای توربین، دمای ورودی به توربین و نسبت تراکم توربین پیش بینی کرد. با توجه به مدل های ایجاد شده، روند تاثیر متغیرهای مختلف بر روی پارامترهای مذکور مورد بررسی قرار گرفت و اثر متقابل متغیرهای مختلف بر روی پاسخ مدل های ایجاد شده نیز بررسی گردید. نتایج نشان دادند که تغییر در هرکدام از متغیرها بر شیب تغییرات توان خالص خروجی ناشی از تغییر دیگر متغیرها تاثیری ندارد، در حالی که دمای ورودی به کمپرسور و نسبت تراکم در مدل بازده اکسرژی، دمای ورودی به توربین و نسبت تراکم در مدل مصرف سوخت و دمای ورودی به کمپرسور و دمای ورودی به توربین در مدل مصرف سوخت ویژه، تاثیر متقابلی بر روی پاسخ مدل ها دارند.