Dynamikk og stabilitet for undervanns kompressorer
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/241001Utgivelsesdato
2014Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Hensikten med denne rapporten er å undersøke dynamikk og stabilitet i forbindelse med surge i en undervanns sentrifugalkompressor. Gjennom simuleringer undersøkes surge både med tørr- og våtgasstrømning, og reguleringsmetoder for å forhindre surge prøves ut. Ved lavt produksjonstrykk fra et gassreservoar, er en metode for å øke trykket, å installere et undervanns kompresjonssystem. Et grunnleggende undervanns kompresjonssystem består i hovedsak av enten en ren våtgasskompressor, eller en marinisert sentrifugalkompressor i kombinasjon med scrubber og kondensatpumpe. Et viktig aspekt i et kompresjonssystem er et kontrollsystem for å forhindre at surge inntrer. Surge er definert som en endimensjonal aerodynamisk ustabilitet som kan oppstå dersom strømningen gjennom kompressoren er mindre enn ved toppunktet til kompressorkarakteristikken. For å stabilisere surge i en kompressor kan enten strømningen gjennom kompressoren økes, eller trykket over den senkes.I denne rapporten baserer modellering av surge seg på Moore-Greitzer modellen fra 1986. Gjennom simulering er det vist at surge inntrer ved en strømning like under toppunktet til kompressorkarakteristikken. Væske i strømningen resulterer i økt trykkøkning over kompressoren grunnet høyere tetthet i fluidet som kompressoren prosesserer, og har en stabiliserende effekt på kompressorer. Som reguleringsmetode brukes resirkuleringsventil og CCV (Close Coupled Valve). Begge metodene stabiliserer kompressoren på en tilfredsstillende måte, men systemresponsen er ulik. Resirkulering fører til at kompressoren produserer trykk ut fra kompressorkarakteristikken, uavhengig av strømningen gjennom pådragsventilen. Ved mindre strømning gjennom pådragsventilen enn trykket over kompressoren skulle tilsi, vil resirkuleringsventilen føre differansestrømningen. Gjennom simulering er det vist at surgemarginen må økes ved våtgasstrømning. Dette skyldes at toppunktet til våtgass kompressorkarakteristikken er gitt ved en større strømning. Regulering med CCV resulterer i lavere trykkøkning over kompresjonssystemet enn kompressorkarakteristikken angir for en gitt strømning. Dette skyldes at det må skapes et trykkfall over ventilen for å oppnå stabilitet i systemet. For våtgasstrømning må trykkfallet over ventilen være større for å oppnå stabilitet. Forsterkningen til regulatoren må også økes, grunnet større maksimalt stigningstall for våtgass kompressorkarakteristikken. Begge reguleringsmetodene medfører redusert virkningsgrad for kompresjonssystemet ved stabilisering av systemet i et operasjonspunkt til venstre for surgelinjen.