طراحی الگوریتم تقسیم بار در یک ایستگاه کمپرسوری با روش کنترل‌کننده پیش‌بین و بهینه‌یابی آنی در مواجه با تقاضای متغیر

برای انتقال گاز طبیعی از منابع تولیدکننده به مصرف‌کننده از خطوط انتقال گاز استفاده می‌شود. طویل شدن خطوط انتقال سبب کاهش فشار گاز می‌شود. ایستگاه‌های تقویت فشار گاز جهت جبران افت فشار در مسیر انتقال در نظر گرفته می‌شوند. در این ایستگاه‌ها معمولا چندین واحد کمپرسوری جهت تسهیم جریان گاز ورودی، به صورت موازی کار می‌کنند. هدف مطالعه حاضر بررسی روش تقسیم بار میان کمپرسورهای موازی به صورت بهینه با توجه به ظرفیت هر کمپرسور می‌باشد. در این مقاله یک الگوریتم تقسیم بار با استفاده از کنترل‌کننده پیش‌بین مبتنی بر مدل (mpc) جهت دستیابی به عملکرد پایدار و کارآمد در ایستگاه تقویت فشار پیشنهاد می‌شود. در این الگوریتم از بهینه‌یابی آنی با یک روش اصلاح‌کننده تطبیقی در هنگام مواجه با یک تقاضای متغیر از جانب مصرف‌کننده استفاده می‌شود. بهینه‌یابی با توجه به ظرفیت هر کمپرسور و با استفاده از منحنی بازده تقریبی انجام می‌شود. بدین ترتیب، مختصات نقاط کاری بهینه برای هر کمپرسور بدست آورده می‌شود. الگوریتم پیشنهادی در نرم افزار متلب بر روی دینامیک کمپرسورهای گریز از مرکز با آرایش موازی پیاده‌سازی می‌شود. نتایج حاصل نشان می‌دهد که تقسیم بار با استفاده از روش پیشنهادی عملکرد بسیار بهتری نسبت به روش‌های قدیمی نظیر تقسیم بار به صورت برابر دارد که سبب کارکرد بهینه هر کمپرسور و در نتیجه ذخیره‌سازی و صرفه جویی گاز طبیعی می گردد.

Design of load sharing algorithm in a compression station by MPC method and real-time optimization in response to variable demand

To transport the natural gas from the producer sources to the consumers, gas pipelines are used. The extension of the pipelines reduces gas pressure and compression stations are considered to compensate for the loss of pressure in the transport path. At these stations, several compressor units usually work in parallel to share the gas inlet flow. The purpose of the present study is to investigate the load distribution method between parallel compressors in an optimal manner according to the capacity of each compressor. In this paper, a load sharing algorithm is proposed with the help of a modelbased predictive controller (MPC) to achieve a stable and efficient operation at the compression station. In this algorithm, realtime optimization is used by an adaptive modifier method when faced with a variable demand from the consumer. The optimization is done according to the capacity of each compressor and using the approximated efficiency curve. In this way, the coordinates of the optimal working points for each compressor are obtained. The proposed algorithm is implemented in MATLAB software on the dynamics of centrifugal compressors in parallel arrangement. The results show that the load distribution using the proposed method has a much better performance than the old methods such as equal load balancing. This method results in the optimal operation of each compressor and thus storing and saving the natural gas.