بررسی دینامیکی پایداری کمپرسور C-2102 پتروشیمی خراسان در شرایط کنترل اجتناب از جهش‌ناگهانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی ، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران

4 کارشناس مهندسی شیمی، مهندس فرآیند واحد آمونیاک پتروشیمی خراسان، بجنورد، ایران

چکیده

در این پژوهش، پایداری کمپرسور C-2102 پتروشیمی خراسان در شرایط کنترل اجتناب از جهش‌ناگهانی و با هدف کاهش مصرف انرژی، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. اجتناب از جهش‌ناگهانی، یکی از روش­های رایج برای مقابله با پدیده جهش‌ناگهانی است که با جلوگیری از افت جریان در ورودی کمپرسور، مانع بروز جهش‌ناگهانی می‌گردد. در مقاله پیش­رو، با بررسی شرایط عملیاتی و منحنی‌های عملکرد کمپرسور، سه نوع سیستم اجتناب از جهش‌ناگهانی طراحی شده است که با اندازه‌گیری سرعت عملیاتی، جریان حجمی و فشار ورودی به کمپرسور، نقطه عملیاتی کمپرسور را در فاصله ایمن تا خط جهش‌ناگهانی حفظ می‌کنند. مطابق نتایج، اگر جریان ورودی تا میزان 10 درصد به صورت پله افت کند، سیستم کنترل ­جهش‌ناگهانی مانع نزدیک شدن به شرایط جهش‌ناگهانی می­گردد و اگر اغتشاش به صورت تابع شیب وارد شود، سیستم کنترل عملکرد بهتری دارد و حتی در صورت افت40 درصدی جریان، نقطه عملیاتی کمپرسور در ناحیه پایدار حفظ می­شود. در شرایطی که سیستم کنترل اجتناب از جهش‌ناگهانی فعال باشد، امکان افزایش فشار ورودی به کمپرسور وجود خواهد داشت که موجب کاهش توان مصرفی کمپرسور به میزان 20 درصد خواهد گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Fink D. A., Cumpsty N. A., Greitzer E. M., Surge Dynamics in a Free-Spool Centrifugal Compressor System. Journal of Fluids Engineering, Vol. 114, No.2, pp. 321-332, 1991.
  • رگنی لموکی ج. و اکبری ن.، مدل سازی ناپایداری های آیرودینامیکی جریان در موتورهای هوایی. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 47، ش. 2، ص 367-371، 1396.
  • De Jager B., Rotating stall and surge control: a survey, In Proceedings of 1995 34th IEEE Conference on Decision and Control, New Orleans, LA, USA, 1995.
  • تقوی ر.، حسامی ا.، سلکی ا.، و اشجعی ب.، ارزیابی تجربی رفتار جریان در یک کمپرسور گریز از مرکز در شرایط جهش‌ناگهانی با بهره‌گیری از جریان‌سنج سیم داغ. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 48، ش. 1، ص 95-103، 1397.
  • Tamaki H., Experimental Study on Surge Inception in a Centrifugal Compressor. International Journal of Fluid Machinery and Systems, 2, No.4, pp. 409-417, 2009.
  • Bøhagen B., Gravdahl J. T., Active surge control of compression system using drive torque. Automatica, 44, No.4, pp. 1135-1140, 2008.
  • White R. C., Kurz R., Surge avoidance for compressor systems. In Proceedings of the 35th Turbomachinery Symposium, Texas, A&M University, 2006.
  • Epstein H., Ffowc J., Greitzer E. M., Active suppression of compressor instabilities. In 10th Aeroacoustics Conference, Virigina, USA, 1986.
  • Simon J. S., Valavani L., Epstein A. H., Greitzer E. M., Evaluation of Approaches to Active Compressor Surge Stabilization. Journal of Turbomach, Vol. 115, No.1, pp. 57–67, 1993.
  • Pinsley J. E., Guenette G. R., Epstein A. H., Greitzer E. M., Active Stabilization of Centrifugal Compressor Surge. In Volume 1: Turbomachinery, 1991.
  • Badmus O., Chowdhury S., Nett C. N., Nonlinear control of surge in axial compression systems. Automatica, 32, No.1, pp. 59-70, 1996.
  • شریفی ن.، تحلیل عددی معادلات مور-گرایتزر برای اجتناب از بروز ناپایداری‌های جهش‌ناگهانی و واماندگی گردان در کمپرسورهای محوری. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 51، ش. 4، ص 183-191، 1400.
  • Moore F. K., Greitzer E. M., A Theory of Post-Stall Transients in Axial Compression Systems: Part I: Development of Equations. ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 108, No.1, pp. 68–76, 1986.
  • Bassam Ahmed MA-K, Design and development of enhanced anti surge control by using smith predictor method, MSc. Thesis, University of Malaya, 2017.
  • Botros K., Henderson J. F., Developments in Centrifugal Compressor Surge Control—A Technology Assessment. Journal of Turbomach, Vol. 116, No. 2, pp. 240–249, 1994.
  • McMillan GK., Centrifugal and Axial Compressor Control, Pittsburgh: Instrument Society of America, 1983.
  • Lipták B. G., Instrument Engineers’ Handbook, Volume Two: Process Control and Optimization, 4th ed, CRC press, 2006.
  • Rivera D. E, Morari M., Skogestad S., Internal model control: PID controller design. Industrial & engineering chemistry process design and development, 25, No.1, pp. 252-265, 1986.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار