بررسی اثر پودر سیاه بر عملکرد کنتورهای توربینی گاز در پژوهش عضو هیأت علمی

در این پژوهش، پودر سیاه به‌عنوان یکی از حیاتی‌ترین آلاینده‌های جامد در خطوط لوله انتقال و توزیع گاز طبیعی که می‌تواند تأثیر بسزایی بر دقت تجهیزات اندازه‌گیری داشته باشد، مورد مطالعه قرار گرفت. محققان در این پروژه، شبیه‌سازی‌های خود را برای سه نوع ایستگاه اندازه‌گیری و تقلیل فشار شامل ایستگاه‌های شهری (CGS)، ایستگاه‌های تقلیل فشار (TBS) و ایستگاه‌های صنعتی (HM) در دو بازه زمانی شرایط تابستانی و زمستانی انجام دادند. مدل توسعه‌یافته در این تحقیق با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی معتبر اعتبارسنجی شده است.

نتایج این مطالعه نشان داد که در محدوده معمول بارگذاری جرمی در خطوط انتقال (بین ^7-10 تا ^5-10)، حضور ذرات پودر سیاه تأثیر ناچیزی بر دقت کنتورهای توربینی دارد. با این حال، تحلیل حساسیت انجام شده مشخص کرد که در مقادیر بارگذاری جرمی بالاتر از حدود ۱.۲۵، پروفیل سرعت جریان بیش از ۵ درصد دچار انحراف می‌شود که این امر منجر به افت محسوس در عملکرد و دقت اندازه‌گیری کنتور می‌گردد. یافته‌های این پژوهش، مبنایی علمی و کاربردی برای تعیین حدود مجاز آلودگی و همچنین برنامه‌ریزی استراتژی‌های نگهداری و پایش هوشمند کنتورهای گاز فراهم می‌آورد..

Title

Numerical Modeling of Black Powder Contamination Effects on Turbine Gas Meter Accuracy

Abstract

Black powder, as one of the most critical solid contaminants in natural gas transmission and distribution pipelines, can significantly affect the accuracy of metering equipment. In this study, the influence of black powder particles on the performance of a 2-inch turbine gas meter was investigated through numerical modeling of gas–particle two-phase flow. Simulations were conducted for three types of gas measurement and pressure reduction stations (CGS, TBS, and HM) under summer and winter conditions, and the developed model was validated against laboratory data. The results indicate that, within the typical mass loading range observed in transmission pipelines (10⁻⁵ to 10⁻⁷), the presence of black powder has a negligible impact on meter accuracy. However, the sensitivity analysis revealed that at mass loading values above approximately m ≈ 1.25, the velocity profile deviates by more than 5%, leading to a noticeable deterioration in meter performance. These findings provide practical guidance on setting contamination limits as well as planning maintenance and monitoring strategies for turbine gas meters.

Keywords Turbine gas meter, Black powder, Two-phase flow, Critical mass loading.

خاطر نشان می‌گردد این مقاله در دی‌ماه سال ۱۴۰۴ در مجله "مدل‌سازی در مهندسی" به چاپ رسیده است.