%38تخفیف

دانلود پروژه:بهبود عملکرد شبکه های انتقال گاز در یکی از مناطق عملیاتی ایران

تعداد 142صفحه در فایل word

چکیده

با توجه به توسعه صنعت گاز دردهه های اخیر، شبکه های انتقال به سیستم های بزرگ و پیچیده ای تبدیل شده­اند. انتقال گاز درشبکه منجر به افت فشار می­شود. به همین دلیل معمولا تاسیسات تقویت فشاردر فواصل معینی در مسیر خط لوله قرار گرفته­اند تا افت فشار را جبران نمایند. بهینه سازی عملکرد ایستگاه های تقویت فشار یکی از فاکتورهای مهم در راستای کاهش هزینه هاي بالاي عملیات انتقال است. تاكنون مطالعات كاملي در شبکه های پیچیده و بزرگی چون شبکه انتقال گاز ایران كه به دليل استفاده مكرر از رابط ها ساختار حلقوي دارند، صورت نگرفته است.

 در این پروژه یک روش کارآمد با هدف بهینه سازی با درنظر گرفتن هر دو تابع هدف هزینه سوخت مصرفی و تعمیرات اساسی تاسیسات تقویت فشار­ در شرایط پایا ارائه شد. به عنوان نمونه مطالعاتی مناطق پنج و ده عملیات انتقال گاز ایران انتخاب گردید. برای حل از یک روش جستجوی کلاسیک و سه روش فراابتکاری (ژنتیک، هوش تجمعی وکلونی زنبور عسل) استفاده شد. ابتدا بهینه سازی با هریک از دو تابع هدف به تنهایی صورت گرفت که نتایج نشانگر عملکرد مناسب روش کلاسیک مدز و الگوریتم ژنتیک است. هر دو روش تابع هزینه سوخت را حدود 14 درصد و تابع هزینه تعمیرات را حدود 16 درصد کاهش داده اند. با توجه به مصرف روزانه یازده میلیون متر مکعب سوخت در تاسیسات تقویت فشار ایران، کاهش چهارده درصدی مقدار سوخت مصرفی منجر به صرفه جویی سالانه ای در حدود 40 میلیارد تومان در هزینه سوخت می گردد. در بهینه سازی چند هدفه سه روش جبهه پرتو، مجموع وزن دار و مدز دوتایی به کارگرفته شد. روش جبهه پرتو در یافتن نقطه بهینه نسبت به سایر روش ها عملکرد مناسبی نشان می دهد و مجموع توابع هدف را به میزان حدود 16.6درصد کاهش می دهد. روش مجموع وزن دار با 15.7 درصد کاهش تابع هزینه در رتبه دوم قرار می گیرد. به دلیل اهمیت تصمیم گیری سریع درشبکه، سرعت هریک از الگوریتم ها نیز در دستیابی به نقطه بهینه دارای اهمیت است. با انتخاب جمعیت اولیه وتعداد نسل های مناسب سرعت جبهه پرتو درحد مناسبی (حدود 45 دقیقه) بدست می آید.

کلمات کلیدی : بهینه سازی چند هدفه ، شبکه انتقال گاز، سوخت مصرفی، تعمیرات اساسی،  تاسیسات تقویت فشار، روش­های فراابتکاری

فهرست مطالب

عنوان ………………………………………………………………………………………………………… صفحه

فهرست شکل‌‌ها ‌و

فهرست جدول‌ها ‌ح

فصل 1.. 12

معرفی شبکه های انتقال گاز طبیعی.. 12

1-1 مقدمه. 2

1-2 مشخصات و مزیت های گاز طبیعی.. 2

1-3 شبکه تامین گاز طبیعی.. 3

1-3-1 سیستم های انتقال گاز 3

1-3-2 سامانه های انتقال گاز  طبیعی در دنیا 5

1-3-3 شبکه انتقال گاز طبیعی در ایران.. 6

1-3-4 خطوط انتقال گاز طبیعی.. 8

1-3-5 نگهداری و تعمیرات خطوط انتقال گاز ایران.. 10

1-4 تاسیسات تقویت فشارخطوط انتقال.. 10

1-4-1 انواع کمپرسورها 11

1-5-1-1 کمپرسورهای جابه جایی مثبت یا کمپرسورهای جریان متناوب.. 12

1-5-1-2 کمپرسورهای دینامیک یا کمپرسورهای جریان پیوسته. 12

1-4-2 محرک کمپرسورها 13

1-4-3 معرفی توربوکمپرسورهای شبکه انتقال گاز ایران.. 15

1-4-4 آرایش تاسیسات تقویت فشار 15

1-4-5 نگهداری و تعمیرات تاسیسات تقویت فشار 18

1-5 شیرها 19

فصل 2.. 22

مروری برروشها و. 22

ساختار بهینه سازی در شبکه های انتقال گاز طبیعی.. 22

2-1 مقدمه. 23

2-2 معادلات حاکم در شبکه های انتقال گاز 23

2-2-1 هیدرولیک خطوط انتقال گاز 24

2-2-2 معادلات مرتبط با  کمپرسور 25

2-3 طبقه بندی انواع مسایل بهینه سازی.. 26

2-3-2 بهینه سازی بدون مشتق.. 27

2-3-1-1 انواع مختلف الگوریتم جستجوی محلی.. 27

2-3-1-2 انواع مختلف الگوریتم جستجوی عمومی.. 28

2-4 کاربردهای بهینه سازی در صنعت… 29

2-5 طبقه بندی مسائل بهینه سازی در شبکه های انتقال گاز 29

2-5-2 ساختار بهینه شبکه های انتقال گاز 31

2-6 بهینه سازی شرایط عملیاتی شبکه های انتقال گاز 32

2-6-1 حداقل نمودن سوخت مصرفی.. 32

2-6-2 حداقل نمودن هزینه سوخت مصرفی.. 32

2-6-3 حداکثر نمودن توان عملیاتی.. 32

2-6-4 حداکثر نمودن میزان گاز تحویلی.. 33

2-6-5 حداکثر نمودن میزان جریان خروجی یا مصرفی برای مصرف کننده خاص…. 33

2-6-6 حداکثر نمودن میزان ذخیره خطوط.. 33

2-6-7 حداکثر نمودن سود حاصله. 33

2-6-8 حداقل نمودن هزینه تعمیرات… 34

2-7 قیود عملیاتی حاکم بر شبکه های انتقال گاز 34

2-7-1 موازنه جرم حول تمامی گره ها 34

2-7-2 ملاحظات مربوط به افت فشار در تجهیزات… 34

2-7-3 حدود سرعت گاز در خط لوله. 35

2-7-4 میزان تولید در منابع و حداقل فشار در نقاط مصرف… 35

2-7-5 قیود عملکردی کمپرسور 35

2-8 متغیرهای تصمیم گیری در شبکه های انتقال گاز 36

2-9 انواع الگوریتم های استفاده شده در بهینه سازی شبکه های انتقال گاز 37

2-9-1 روش برنامه ریزی پویا 37

2-9-2 روش فازی.. 38

2-9-3 روش سلسله مراتبی.. 39

2-9-4 روش های فرا ابتکاری.. 40

2-9-4-1 الگوریتم ژنتیک: 40

2-9-4-2 الگوریتم هوش تجمعی ذرات.. 42

2-9-4-3 الگوریتم کلونی زنبور عسل.. 42

2-9-4-4 الگوریتم جستجوی ممنوعه. 43

2-9-4-5 الگوریتم تبرید شبیه‌سازی شده 44

2-9-4-5 الگوریتم کلونی مورچگان.. 44

2-9-5 سایر الگوریتم های فرا ابتکاری.. 45

2-9-6 الگوریتم مدز (MADS) 45

2-10 بهینه سازی چند هدفه. 46

2-10-1 روش بهینه سازی پرتو. 47

2-10-2 روش مجموع وزن دار 47

فصل 3.. 48

بررسی روند طراحی و بکارگیری.. 48

روش پیشنهادی.. 48

در شبکه انتقال گاز. 48

3-1 مقدمه. 49

3-2 ساختار شبکه های انتقال گاز 49

3-3 ساختار بهینه سازی با برنامه ریزی ریاضی.. 50

3-3-1 توابع هدف… 51

3-2-1-1 حداقل نمودن سوخت مصرفی.. 51

3-2-1-2 حداقل نمودن هزینه تعمیرات تاسیسات تقویت فشار 52

3-3-2 قیود عملیاتی اعمال شده 53

3-2-2-1 موازنه جرم. 53

3-2-2-2 حداکثر میزان تولید گاز در منابع و حداقل مقدار فشار مجاز در مصرف کنندگان.. 54

3-2-2-3 قیود عملکردی کمپرسور 54

3-3-3 متغیرهای تصمیم گیری.. 55

3-2-3-1 تصحیح متغیرهای تصمیم گیری.. 56

3-4 انتخاب منطقه عملیاتی مناسب با هدف اجرای پروژه 57

3-4-1 اهمیت منطقه پنج انتقال گاز ایران در کل شبکه. 57

3-5 انتخاب شبیه ساز مناسب و انجام شبیه سازی.. 60

3-5-1 انواع شبیه سازهای خطوط انتقال نفت وگاز 60

3-5-2 انتخاب شبیه ساز مناسب با هدف اجرای روش پیشنهادی.. 61

3-5-3 وارد نمودن شبکه نمادین در شبیه ساز 62

3-6 برقراری ارتباط با شبیه ساز 66

3-6-1 برقراری ارتباط بین شبیه ساز با اکسل.. 66

3-6-2 برقراری ارتباط بین اکسل و متلب… 69

3-6-3 برقراری ارتباط مستقیم  بین شبیه ساز و متلب… 70

3-7 اعمال متغیرهای تصمیم گیری در مساله. 71

3-7-1 روشن و خاموش بودن کمپرسورها با نسبت تراکم های مختلف… 71

3-7-2 باز و بسته بودن شیرهای رابط… 72

3-8 اعمال الگوریتم های  بهینه سازی.. 73

3-9 انجام بهینه سازی با تابع هدف اول.. 75

3-9-1 تبدیل تابع هدف اول از توان به هزینه سوخت مصرفی: 76

3-10 انجام بهینه سازی با تابع هدف دوم. 79

3-10-2 براورد هزینه تعمیرات اساسی تاسیسات تقویت فشار 81

3-11 انجام بهینه سازی هر دو تابع هدف به طور همزمان.. 85

3-12 ساختار نهایی برنامه. 86

فصل 4.. 90

نتایج و بحث… 90

4-1 مقدمه. 91

4-2 بهینه سازی با یک تابع هدف… 91

4-2-2 نتایج بهینه سازی با تابع هدف اول.. 93

4-2-2-1 حداقل سازی هزینه سوخت مصرفی.. 95

4-2-2-2 تحلیل نتایج بهینه سازی هزینه سوخت مصرفی با الگوریتم های مختلف: 98

4-2-3 نتایج بهینه سازی با تابع هدف دوم: 100

4-2-3-1 تحلیل نتایج بهینه سازی هزینه تعمیرات با الگوریتم های مختلف: 103

4-3 بهینه سازی دو هدفه: 105

4-3-1 نتایج روش مجموع وزن دار: 105

4-3-2 نتایج روش جبهه پرتو: 109

4-3-3 نتایج روش مدز دوتایی: 111

4-3-4 تحلیل نتایج بهینه سازی دو هدفه با الگوریتم های مختلف : 112

فصل 5.. 114

نتیجه گیری و پیشنهادات… 114

5-1 نتیجه گیری.. 115

5-2 پیشنهادات… 117

فهرست شکل‌‌ها

عنوان ………………………………………………………………………………………………………… صفحه

شکل 1-1 مراحل انتقال و توزیع گاز طبیعی  [4] 4

شکل 1-2 نقشه مناطق عملیاتی انتقال گاز ایران[7] 7

شکل 1-3 اجزای اصلی توربین گازی [13] 14

شکل 1-4 آرایش موازی- سری در ایستگاه تقویت فشار 16

شکل 1-5 کارکرد ایستگاه تقویت فشار به صورت مستقل بر روی خط اختصاصی.. 17

شکل 1-6 کارکرد ایستگاه تقویت فشار بر روی خط مجاور بدون ایستگاه تقویت فشار 17

شکل 1-7 جایگزینی ایستگاه های تقویت فشار خطوط مختلف… 18

شکل 2-1 نمودار مراحل اصلی فرآیند بهینه سازی.. 27

شکل 2-2 منحنی عملکرد کمپرسور 36

شکل 3-1 شبکه خطی.. 49

شکل 3-2 شبکه درختی.. 49

شکل 3-3 شبکه حلقوی.. 50

شکل 3-4 توزیع توان مصرفی تاسیسات تقویت فشاردر مناطق عملیاتی ایران.. 58

شکل 3-5 نمودارتوزیع منابع تولید داخلی  و واردات… 59

شکل 3-6 تاسیسات انتخاب شده به عنوان نمونه مطالعاتی با هدف بهینه سازی.. 60

شکل 3-7 شبکه نمادین  پیاده سازی شده در شبیه ساز TGNET. 64

شکل 3-8 شبکه نمادین پیاده سازی شده در شبیه ساز GPNS. 65

شکل 3-9 افزودن کتابخانه شبیه ساز GPNS در اکسل.. 67

شکل 3-10 ساختار اولیه ارتباط شبیه ساز و بهینه ساز 70

شکل 3-11 ساختار جدید برنامه و برقراری ارتباط مستقیم.. 71

شکل 3-12 ساختار فراخوانی تابع هدف توسط الگوریتم های فرا ابتکاری و کلاسیک…. 78

شکل 3-13 تعمیرات اساسی توربوکمپرسورهای زیمنس و نئوپینیون بر مینای ساعت کارکرد. 82

شکل 3-14 تعمیرات اساسی توربوکمپرسورهای زاریا بر مینای ساعت کارکرد. 82

شکل 3-15 ساختار کلی برنامه. 87

شکل 3-16 ساختار تابع هدف… 88

شکل 3-17 نمای ظاهری واسط گرافیکی با هدف وارد کردن مشخصات مساله. 89

شکل 4-1 نمودار روند نتایج الگوریتم ژنتیک برای هزینه سوخت مصرفی در بهترین جواب… 96

شکل 4-2 نمونه ای از نمودار روند نتایج الگوریتم هوش تجمعی برای هزینه سوخت مصرفی.. 97

شکل 4-3 نمودار مقایسه ای نتایج الگوریتم های مختلف برای تابع هزینه سوخت مصرفی.. 99

شکل 4-4 نمودار روند نتایج الگوریتم ژنتیک در بهترین حالت برای هزینه تعمیرات… 102

شکل 4-5 نمونه ای از نمودار روند نتایج الگوریتم هوش تجمعی برای هزینه تعمیرات… 103

شکل 4-6 نمودار مقایسه ای نتایج الگوریتم های مختلف برای تابع هزینه تعمیرات… 104

شکل 4-7 نمونه ای از نمودار روند نتایج روش مجموع وزن دار (0.5-0.5) 107

شکل 4-8 نمودار روند نتایج روش مجموع وزن دار (0.5-0.5) برای بهترین جواب… 107

شکل 4-9 نمودار روند نتایج مجموع وزن دار (0.3-0.7)در بهترین حالت… 108

شکل 4-10 نمودار جبهه پرتو (300- 20) 110

شکل 4-11 نمودار جبهه پرتو در بهترین حالت (300- 50) 110

شکل 4-12 نمودار جبهه پرتو ( 300-100) 111

شکل 4-13 مقایسه عملکرد الگوریتم های بهینه سازی به طور مجزا برای هر دو تابع هدف… 113

فهرست جدول‌ها

عنوان ………………………………………………………………………………………………………… صفحه

جدول 1-1 ترکیبات گاز خام و فرآورش شده در مجتمع گازی پارس جنوبی [7] 7

جدول 3-1 مشخصات تاسیسات تقویت فشار در شبکه مورد بررسی.. 80

جدول 3-2 مشخصات قیمتی و ساعات کارکرد. 80

جدول 3-3 زمانبندی توربو کمپرسورهای زیمنس…. 81

جدول 3-4 نسبت تراکم طراحی کمپرسورها 83

جدول 4-1 اسامی تاسیسات تقویت فشار و شیرآلات مورد استفاده در روش پیشنهادی.. 92

جدول 4-2 نتایج الگوریتم ژنتیک با تابع هدف حداقل سازی توان مصرفی.. 93

جدول 4-3 نتایج الگوریتم هوش تجمعی با تابع هدف حداقل سازی توان مصرفی.. 94

جدول 4-4 نتایج الگوریتم کلونی زنبور عسل با تابع هدف حداقل سازی توان مصرفی.. 94

جدول 4-5 نتایج الگوریتم ژنتیک با تابع هدف حداقل سازی هزینه سوخت مصرفی.. 95

جدول 4-6 نتایج الگوریتم هوش تجمعی با تابع هدف حداقل سازی هزینه سوخت مصرفی.. 96

جدول 4-7 نتایج الگوریتم کلونی زنبور عسل با تابع هدف حداقل سازی هزینه سوخت مصرفی.. 97

جدول 4-8 نتایج الگوریتم کلاسیک جستجوی محلی مدز برای هزینه سوخت مصرفی.. 97

جدول 4-9 مقایسه نتایج الگوریتم های مختلف با تابع هدف هزینه سوخت مصرفی.. 98

جدول 4-10 مقایسه آرایش تاسیسات در الگوریتم های موفق برای بهینه سازی هزینه سوخت… 100

جدول 4-11 هزینه ساعت کارکرد توربو کمپرسورها 100

جدول 4-12 نتایج الگوریتم ژنتیک با تابع هدف حداقل سازی هزینه تعمیرات اساسی.. 101

جدول 4-13 نتایج الگوریتم هوش تجمعی با تابع هدف حداقل سازی هزینه تعمیرات اساسی.. 101

جدول 4-14 نتایج الگوریتم کلونی زنبور عسل با تابع هدف حداقل سازی هزینه تعمیرات اساسی.. 102

جدول 4-15 نتایج الگوریتم کلاسیک جستجوی محلی مدز 102

جدول 4-16 مقایسه نتایج الگوریتم های مختلف با تابع هدف هزینه تعمیرات… 103

جدول 4-17 مقایسه آرایش تاسیسات در الگوریتم های موفق برای بهینه سازی هزینه تعمیرات… 104

جدول 4-18 نتایج الگوریتم مجموع وزن دار (0.5-0.5) 106

جدول 4-19 نتایج الگوریتم مجموع وزن دار (0.3-0.7) 108

جدول 4-20 نتایج الگوریتم جبهه پرتو. 109

جدول 4-21 نتایج الگوریتم کلاسیک جستجوی محلی مدز دوتایی.. 111

جدول 4-22 مقایسه نتایج الگوریتم های مختلف در بهینه سازی چند هدفه. 112

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo