ايستگاه‌هاي تقويت فشار گاز
ايستگاه‌هاي تقويت فشار
در فواصل زياد براي انتقال گاز در لوله، نياز به ايستگاه‌هاي تقويت فشار است. تقويت فشار به اين دليل است كه فشار گاز در لوله حفظ شده و ظرفيت انتقال گاز افزايش يابد تا تقاضاي مصرف‌كننده‌ها را برآورده سازد. ايستگاه‌هاي تقويت فشار داراي يك يا چند واحد كمپرسور است كه هر كدام شامل يك كمپرسور و محرك آن به همراه شيرها، سيستم‌هاي كنترل، منافذ تخليه و سيستم‌هاي تضعيف سر و صدا است. هر ايستگاه تقويت فشار داراي يك فيلتر ورودي يا محفظه‌هاي ته‌نشيني است تا كمپرسورها را از آسيب‌هايي كه توسط مايعات و ذرات جامد همراه به آن وارد مي‌شود، محافظت كند. علاوه بر ايستگاه‌هاي تقويت فشار، بسياري نقاط تزريق گاز و تحويل گاز در طول خط لوله وجود دارد كه در آن مكان‌ها، فشار و دبي بايد كنترل و پايش شود. هر يك از اين مكان‌ها داراي تجهيزات كنترل فشار و اندازه‌گيري دبي است.
انتخاب فواصل ميان ايستگاه‌هاي اندازه‌گير
انتخاب فواصل بين دو ايستگاه تقويت فشار، بستگي زيادي به ملاحظات اقتصادي دارد. به دليل قيمت بالاي تجهيزات فشرده‌سازي به خصوص كمپرسورها، بايد بهينه‌ترين فاصله‌ها را براي قرار دادن ايستگاه‌هاي تقويت فشار انتخاب كرد.
فاصله ميان ايستگاه‌هاي تقويت فشار اصولا بر اساس ايجاد تعادل ميان هزينه‌هاي عملياتي و هزينه‌هاي سرمايه اوليه است. اين بهينه‌سازي، شرايط عملياتي برنامه‌ريزي شده براي انتقال در خطوط لوله را تعيين مي‌كند. اين فرايند مي‌تواند تا حدي پيچيده و زمان‌گير باشد، مخصوصا به اين خاطر كه انتخاب فاصله بين ايستگاه‌ها نيازمند طراحي برنامه‌اي است كه در آن افزايش ظرفيت خط لوله نيز در نظر گرفته شود. اين موضوع نه تنها شرايط اوليه را پوشش مي‌دهد، بلكه شرايط اقتصادي سال‌هاي آينده براي افزايش خط لوله نيز در نظر گرفته مي‌شود. در مواردي فرصت افزايش ظرفيت پيش‌بيني نشده به وجود مي‌آيد، مي‌توان بر خطوط دو راهي تكيه كرد، كه مي‌تواند انتخاب بهتري براي افزايش ظرفيت خط لوله باشد.
براي قطر لوله داده شده، فاصله ميان ايستگاه‌هاي تقويت فشار، از معادلات جريان گاز محاسبه مي‌شود. در اين معادلات، ميزان فشار عملياتي خط لوله (فشار خروجي از ايستگاه) و فشار مكش ايستگاه تقويت فشار بعدي در نظر گرفته مي‌شوند، محدود به نسبت فشرده‌سازي ماكزيمم كه براي پروژه خط لوله انتخاب شده است.
به صورت ايده‌آل، فشار گاز در خط لوله بايد تا حد امكان نزديك به فشار مجاز عملياتي[1] (MAOP) باشد، به اين دليل كه هر چه چگالي جريان گاز در خط لوله بالاتر باشد، بازده انتقال بالاتر است. اين موضوع ممكن است نكته مثبتي براي نزديك كردن فاصله ميان ايستگاه‌هاي تقويت فشار باشد، اما از نظر اقتصادي بهترين تصميم نيست. بهترين تصميم آن است كه مسائل اقتصادي خط لوله را نيز در نظر بگيرد. هزينه‌هاي سرمايه اوليه (CAPEX) شامل هزينه‌هاي لوله، شيرها، بست‌ها، كمپرسورها، توربين‌ها (يا موتورهاي الكتريكي)، ساخت و كنترل و هزينه‌هاي نصب مي‌شود. هزينه‌هاي عملياتي (OPEX) نيز شامل همه هزينه‌هاي تعميرات و نگه‌داري، نظارت و هزينه‌هاي سوخت يا انرژي مي‌شود. هزينه‌هاي سرمايه اوليه را مي‌توان از پايگاه داده‌ها و تجربه‌هاي قبلي محاسبه كرد، اما هزينه‌هاي عملياتي بايد بر اساس پروژه‌هاي خاص و تجربه‌هايي كه در شرايط مشابه شكل گرفته، محاسبه كرد. مهم‌ترين بخش هزينه‌هاي عملياتي، سوخت يا انرژي و تعميرات تجهيزات است. هزينه‌هاي سوخت نيز مستقيما بستگي به قدرت كمپرسور دارد.
محرك‌هاي كمپرسور
سيستم‌هاي انتقال داراي دبي حجمي بالايي هستند و به همين دليل ايستگاه‌هاي تقويت فشار معمولا هد پاييني دارند. كمپرسورهاي گريز از مركز[2] براي اين نوع عملكرد با هد پايين و حجم بالا، ايده‌آل هستند.. كمپرسورهاي گريز از مركز همچنين ماشين‌هاي پر سرعتي هستند و به طور طبيعي نياز به تجهيزات محرك پر سرعتي نياز دارند. انتخاب‌هاي موجود براي محرك مي‌تواند توربين‌هاي گازي، موتورهاي گازي و موتورهاي الكتريكي باشد. انتخاب معمولا با توجه به هزينه‌هاي سرمايه اوليه و نگه‌داري، هزينه‌هاي انرژي و سخت، قابليت اطمينان و در دسترس بودن، صورت مي‌گيرد. با در نظر گرفتن موارد بالا، موتورهاي گازي به دليل سرعت پايين آن كه نياز به جعبه دنده براي اتصال به كمپرسور دارد، همچنين با توجه به هزينه‌هاي نصب آن بر روي سيستم‌هاي با حجم و فشار بالاي انتقال گاز طبيعي، توانايي رقابت با انواع ديگر را ندارد.توربين‌هاي گازي، ماشين‌هاي پر سرعتي هستند كه مستقيما به كمپرسور متصل مي‌شوند و البته براي عملكردهاي پر سرعت مناسب هستند. موتورهاي الكتريكي نيز در چندين نوع موجود هستند و بسته به نوع آن هم سرعت متغير و هم سرعت ثابت مي‌توانند داشته باشند. نوع محرك‌هاي با سرعت متغير موتورهاي الكتريكي عملكرد كلي بسيار بهتري نسبت به توربين‌هاي گازي دارند و انتخاب آنها بستگي به تداركات موجود در محل و در دسترس بودن انرژي الكتريكي با قيمت مناسب، دارد. به علاوه، اين موتورها هزينه نصب كمتري در مقايسه با توربين‌هاي گازي دارند. موتورهاي الكتريكي با سرعت متغير داراي مزايايي از جمله هزينه‌هاي تعميرات كمتر، راه‌اندازي سريع، ميزان سر و صداي كمتر و نداشتن انتشار دي اكسيد كربن است. تصميم براي انتخاب يكي از گزينه‌هاي موتور الكتريكي و يا توربين گازي اكثرا بر پايه تداركات موجود در محل، هزينه‌ها، در دسترس بودن و قابليت اطمينان منابع انرژي، گرفته مي‌شود. گاز طبيعي هميشه در لوله‌ها در جريان است، بنابراين موارد قابليت اطمينان و در دسترس بودن منبع انرژي پيشاپيش براي توربين‌هاي گازي حل شده است. براي محرك‌هاي الكتريكي، بايد همواره يك شبكه قابل اطمينان انرژي برق در فواصل ايستگاه‌هاي تقويت فشار موجود باشد، كه البته بسيار هزينه‌بر است. همچنين بايد يك سيستم پشتيبان با سوخت مستقل نيز وجود داشته باشد تا در مواقع خرابي، براي كمپرسورها توليد انرژي كند.
اگر گزينه‌هاي بالا برآورده شدند، سپس انتخاب بين دو گزينه موجود با توجه به هزينه‌هاي سوخت نسبت هزينه‌هاي انرژي الكتريكي، هزينه‌هاي عملكرد كلي، تعميرات و عمليات گرفته مي‌شود. اين تصميمات بر پايه طول عمر پروژه و مطالعه روي قيمت‌ها در طول سال‌هاي عمليات پروژه، گرفته مي‌شود.
ايستگاه‌هاي اندازه‌گير
در هر انشعاب از لوله اصلي انتقال گاز طبيعي، يك ايستگاه كاهنده و اندازه‌گيري تعبيه شده و كه براي كاهش فشار و اندازه‌گيري دبي گاز مورد استفاده قرار مي‌گيرد. تجهيزات اصلي مورد نياز براي ايستگاه‌هاي كاهش فشار شامل فيلترها، هيترها، كاهنده‌هاي فشار، رگولاتورها و تجهيزات اندازه‌گير دبي است. به علاوه، هر ايستگاهي معمولا توسط جوي‌كشي‌هاي جمع‌آوري و دفع، سيستم‌هاي كنترل گاز و مخازن ذخيره‌سازي تجهيز شده است.
فيلترها
واحدهاي فيلتر گاز طبيعي در هر ايستگاهي نصب شده است تا هر مايع و جامد همراه جريان گاز را جداسازي كند. فيلترهاي ممكن است داراي بخش‌هاي غبارگيري باشد تا ذرات و مايعات را در گوشه‌اي از يك محفظه تفكيك كند. اين ذرات و مايعات سپس جمع‌آوري شده و به صورت دوره‌اي به فاضلاب تخليه مي‌شوند.
هيترها
هيترهاي گاز طبيعي براي جلوگيري از تشكيل هيدرات، هيدروكربن‌هاي مايع و آب كه موجب كاهش فشار جريان گاز مي‌شوند، نصب مي‌شوند. هيتر گاز براي افزايش دماي گاز پس از كاهش فشار آن طراحي شده است تا دماي گاز در شرايط عملياتي و در دبي ماكزيمم بالاتر از نقطه شبنم باقي بماند. اين هيتر يك نوع حمام آب با چرخش طبيعي است كه دمايي بين 70 تا 80 درجه سانتيگراد دارد. در جايي كه هزينه‌هاي گاز بالا است، مي‌توان از كوره‌هاي با بازده بالا به جاي حمام آب به منظور پيش‌گرم كردن گاز، استفاده كرد.
سيستم كاهش و تنظيم فشار
سيستم كاهش فشار، فشار گاز را براي مصرف‌كننده در يك ميزان معين كنترل مي‌كند. هر يك از اين سيستم‌ها داراي حداقل دو بخش كاهش فشار است؛ يكي در حال عمليات و ديگري به عنوان جانشين. هر بخش نيز شامل دو شير به صورت سري است، كه يكي شير فعال[3] و ديگري شير پايش[4] است. هر شير به وسيله يك كنترل‌كننده تجهيز شده است تا شير به طور خودكار فشار تخليه را تنظيم كند.
سيستم‌هاي اندازه‌گيري
دبي جريان گاز بايد در چند مكان اندازه‌گيري شود تا هدف پايش عملكرد خط لوله عملي شود، به خصوص در مكان‌هايي كه انتقال حفاظتي انجام مي‌گيرد. در اين مكان‌ها گازها از منبع تامين گاز دريافت مي‌شود و به خريدار براي توزيع فروخته مي‌شود. بسته به هدف اندازه‌گيري، براي پايش عملكرد يا براي فروش، شيوه‌هاي اندازه‌گيري نسبت به دقت مورد نياز تغيير مي‌كنند. به طور نمونه، يك ايستگاه اندازه‌گيري انتقال حفاظتي شامل يك يا دو رديف لوله با اريفيس اندازه‌گيري كاليبره شده در هر رديف است.
[IMG]file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image001.jpg[/IMG]
شکل 3-5 :شماتیک کلی سیستم اندازه گیری گاز با اریفیس
[1] Maximum Allowable Operating Pressure
[2] centrifugal
[3] Active Valve
[4] Monitor Valve
