Document
Improved assessment of aerothermodynamic performance of process centrifugal compressors : case studies in natural gas processing.
Source
Master's thesis
Other titles
تحسين تقييم الأداء الأيروثيرموديناميكي لضواغط الطرد المركزي : دراسات حالة في عمليات معالجة الغاز الطبيعي
Country
Oman
City
Muscat
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2024
Language
English
Thesis Type
Master's thesis
English abstract
Centrifugal compressors are the most prevalent units in any gas processing plant.
Optimizing the efficiency and maximizing the reliability of these machines are of
utmost importance for sustaining feasible plant production. This thesis research
introduces a step-by-step approach to assessing the aerothermodynamic performance
of process centrifugal compressors. Leveraging recent advances in real gas theoretical
principles, the approach relies on the GERG-2008 equation of state for calculating the
gas thermodynamic properties, accommodating complex compositions of up to 21
components. Furthermore, the considered methodology uses the Huntington FourPoint method for evaluating the polytropic head and efficiency of the compressor
section. The accuracy and convergence of the developed algorithm were investigated
after it was developed into a computer program. The developed approach was also
compared with literature records using three comparative approaches: relative error,
linear regression, and paired t-test. The outcomes of these comparisons revealed
unwavering conformity between the obtained results and their counterparts in the
literature. The maximum deviation in thermodynamic properties was 0.5% for isobaric
heat capacity. For polytropic efficiency, the maximum deviation was 0.016%.
Moreover, the proposed methodology was applied on two industrial cases, in which
the developed algorithm was used to diagnose oil ingress and deposit accumulation in
natural gas centrifugal compressors. The proposed methodology proved its robustness
in identifying machine underperformance that otherwise could not be identified as
accurately using the existing practices and maintenance protocols by the local
compressor end-users. The developed algorithm provides a robust solution for the endusers for carrying out instantaneous and highly accurate performance assessments.
Arabic abstract
تعد ضواغط الطرد المركزي للوحدات الاكثر انتشارا في أي مصنع لمعالجة الغاز، كما يعد تحسين الكفاءة وزيادة موثوقية هذه الآلات أمًرا في غاية الاهمية للحفاظ على إنتاج مجد للمصنع، يقدم بحث هذه الاطروحة منهجا - خطوة بخطوة- لتقييم الاداء الايروثيرموديناميكي لضواغط الطرد المركزي، ومن خلال الاستفادة من التطورات الحديثة في المبادئ النظرية للغاز الحقيقي، يعتمد هذا النهج على معادلة الحالة -2008GERG لحساب الخواص الثيروديناميكية للغاز، واستيعاب تركيبات معقدة قد تصل إلى 21 مكونًا، عالوة على ذلك، تستخدم المنهجية المدروسة طريقة هنتنغتون ذات النقاط الاربع لتقييم عمود الضغط وكفاءة قسم الضاغط، تم التحقق من دقة وتقارب الخوارزمية المطورة بعد تطويرها إلى برنامج حاسوبي، بالاضافة إلى ذلك تمت مقارنة المنهج المطور مع بيانات الادبيات باستخدام ثلاثة مناهج مقارنة وهي الخطأ النسبي والانحدار الخطي واختبار t المقترن، وقد كشفت نتائج هذه المقارنات عن تطابق ثابت بين النتائج التي تم الحصول عليها ونظيراتها في الادبيات، حيث كان الحد الاقصى للخطأ في الخواص الثيرموديناميكية 0.5% للسعة الحرارية المتساوية الضغط، أما بالنسبة للكفاءة، فقد كان الحد الاقصى للخطأ ،0.016% عالوة على ذلك، تم تطبيق المنهجية المقترحة على حالتين صناعيتين، حيث تم استخدام الخوارزمية المطورة لتشخيص دخول السوائل وتراكم الرواسب في ضواغط الغاز الطبيعي الطاردة المركزية، أثبتت المنهجية المقترحة فعاليتها في تحديد ضعف أداء الماكينة والذي ال يمكن تحديده بدقة باستخدام الممارسات توفر الخوارزمية المطورة حالً الحالية وبروتوكوالت الصيانة من قبل المستخدمين النهائيين المحليين، بشكل عام قويًا للمستخدمين النهائيين إلجراء تقييمات أداء فورية ودقيقة للغاية.
Category
Theses and Dissertations