مونیتورینگ گسترده و هوشمند توربین بخار با استفاده از سیستم چند عامله بر اساس رویکرد ترکیب اطلاعات

اختصاصی از هایدی مونیتورینگ گسترده و هوشمند توربین بخار با استفاده از سیستم چند عامله بر اساس رویکرد ترکیب اطلاعات دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

چکیده:

در این پایان نامه، هدف، طراحی یک سیستم مونیتورینگ هوشمند برای تشخیص خطا بر روی سیستم توربین بخار می باشد. در ابتدا به ارائه توضیحات مختصری از توربین های بخار (انواع، قطعات، کارکرد و…) می پردازیم. در ادامه سیستم یک توربین بخار 440MW را در محیط شبیه سازی Matlab مدل نموده و رفتار حلقه بسته این سیستم را با طراحی یک کنترل پیش بین (GPC) مورد بررسی قرار می دهیم. سپس یک ساختار ANFIS برای شناسایی و تشخیص خطاهای رخ داده در سیستم طراحی می کنیم. در انتها، نتایج حاصل از طراحی این کنترلر و سیستم تشخیص خطا نشان داده شده است.

مقدمه:

بروز خطا در یک فرایند یکی از مهمترین مسائلی است که مهندسین کنترل با آن دست به گریبانند. برخی از نقص ها و عیوب بوجود آمده نه تنها از طریق کم کردن راندمان پروسه باعث زیان واحد صنعتی می شود بلکه می تواند در مواردی منجر به بروز فجایع بزرگ شود. به همین دلیل شناسایی زود هنگام این عیوب و سعی بر کنترل واحد صنعتی حتی در حضور آنها به منظور جلوگیری از قطعی کار فرایند یکی از مسائل مهم و به روز در زمینهی کنترل صنعتی به شمار می رود.

توربین بخار از واحدهای صنعتی مهم با عملکرد رفتاری پیچیده، غیرخطی و متغییر با زمان بوده که نقش بسیار کلیدی را در نیروگاههای حرارتی ایفا میکند . بروز عیب رفتاری موجب ایجاد اشکال در عملکرد عادی توربین بخار شده و چنانچه به موقع تشخیص و نسبت به رفع آن اقدامی صورت نگیرد منجر به توقف عملکرد و در نهایت ایجاد سوانح و حوادث تجهیزاتی و حتی جانی میشود. در این راستا شبکه هایی طراحی می شوند که بتوانند بستری را فراهم نمایند که الگوریتم های تشخیص خطا
بیشترین نرخ تشخیص درست را توسط آنها بدست آورند. روشهای ارائه شده نه تنها باید قابلیت تشخیص وقوع عیب در سیستم را دارا باشند بلکه باید بتوانند نوع خطا و مشخصات آنرا شناسایی نمایند.

فصل اول: کلیات

1-1) هدف

شناسایی و تشخیص خطا در سیستمهای صنعتی یکی از مهمترین مسائلی است که مورد توجه طراحان مهندسی قرار دارد و دراین راستا سیستمهایی را طراحی میکنند که در صورت رخداد هرگونه اشکال در سیستم سریعاً این مشکل مونیتور شده و پس ازمشخص شدن منشاء آن نسبت به برطرف نمودن آن اقدامات لازم صورت پذیرد.

هدف اصلی ما در این پروژه بررسی عملکرد توربین بخار زمانیکه یک عیب در سیستم رخ داده باشد و طراحی یک سیستم تشخیص خطا میباشد. این عیب میتواند بر روی اندازه گیری سنسورهای فشار، دما و غیره که ورودیهای سیستم هستند و یا بر روی درصد باز – بسته بودن شیرهای کنترلی که خروجی سیستم هستند اتفاق بیفتد. همچنین تجهیزات اصلی توربین نیز میتوانند دچار مشکل شوند مانند گرفتگی در Extraction های توربین، خرابی درتجهیزات رطوبت گیر و غیره. در این راستا پس از مدلسازی توربین بخار و طراحی کنترلر پیش بین مناسب، یک ساختار ANFIS برای تشخیص 12 نوع عیبی که احتمال وقوع آن در توربین زیاد است پیشنهاد میکنیم.

2-1) پیشینه تحقیق

مدلسازی توربین بخار توسط جناب آقای دکتر علی چایبخش انجام شده بود. همچنین برای تشخیص خطا در سیستمهای صنعتی در مقالات مختلف ، از روشهای عصبی مانند پرسپترون چند لایه (MLP) و SOM استفاده شده است. البته بیشتر در این مقالات بر روی کلاس بندی خطاهای رخ داده در سیستمها بحث شده است.

3-1) روش کار و تحقیق

در ابتدا مدل شبیه سازی شده توربین بخار را در نظر میگیریم و خروجی این سیستم که همان توان مکانیکی میباشد را بدست میآوریم. در مرحله بعد یک کنترل پیش بین (GPC) برای این سیستم طراحی و رفتار حلقه بسته این سیستم را مشاهده میکنیم. در ابتدا Set Point سیستم را تغییر میدهیم و خروجی سیستم را مشاهده میکنیم. سپس سه نوع اغتشاش به این سیستم اعمال میکنیم و خروجی سیستم را (در یک نقطه کار مشخص) مشاهده میکنیم. در انتها، یک سیستم تشخیص خطا را به کمک ساختار ANFIS طراحی میکنیم و نتایج حاصل از شناسایی و تشخیص خطا را در توربین بخار مشاهده می کنیم.

تعداد صفحه : 91

چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول : کلیات 4
1) هدف 5 -1 °
2) پیشینه تحقیق 5 -1 °
3) روش کار و تحقیق 6 -1 °
فصل دوم: توربینهای بخار 7
1) تعریف توربین بخار 7 -2 °
2) مزایای توربینهای بخار 7 -2 °
3) محدودیتهای استفاده از توربین بخار 8 -2 °
4) موارد استفاده از توربینهای بخار 8 -2 °
5) فرآیند تولید بخار در توربین 8 -2 °
6) مشخصات و تهیه آب مصرفی دیگهای بخار 8 -2 °
7) ساختمان دیگهای بخار 9 -2 °
8) مسائل ناشی از وجود آب در سیستمهای بخار 11 -2 °
9) مسائل ناشی از وجود هوا در سیستمهای بخار 12 -2 °
10 ) اصول کار توربینهای بخار 12 -2 °
11 ) سیکل قدرت و نقش توربینهای بخار 13 -2 °
1-11-2 ° ) راندمان سیکل رانکین 13
2-11-2 ° ) راههای افزایش راندمان سیکل رانکین 14
12 ) طبقهبندی توربینهای بخار 14 -2 °
1-12-2 ° ) توربینهای ضربهای 15
ز
2-12-2 ° ) توربینهای عکس العملی 17
3-12-2 ° ) ترکیب عکس العملی و ضربهای 18
14 ) طبقهبندی توربینهای بخار از نظر جریان بخار 19 -2 °
15 ) تقسیم بندی توربینهای بخار از نظر جهت حرکت بخار 20 -2 °
15 ) طبقه بندی توربینهای بخار از لحاظ فشار خروجی 21 -2 °
16 ) اجزاء و قطعات توربینهای بخار 22 -2 °
1-16-2 ° ) ساختمان بدنه توربین 23
2-16-2 ° ) نازل یا شیپوره 24
3-16-2 ° ) نازل ولوها 26
4-16-2 ° ) رتور توربین 27
5-16-2 ° ) دیافراگم ها 28
6-16-2 ° ) پره های ثابت یا پره های هدایت کننده 28
7-16-2 ° ) ولوهای مسیر بخار 29
8-16-2 ° ) شیر قطع اضطراری 31
17 ) عیبهایی که در توربین بخار رخ میدهد 32 -2 °
33 (Actuators Fault) 1-17-2 ° ) عیب محرکها
33 (Thermocouple Sensors Fault) 2-17-2 ° ) عیب سنسورهای ترموکوپل
33 (Fouling in the Steam Turbine Path) 3-17-2 ° ) گرفتگی در راه عبور بخار
فصل سوم: طراحی کنترل پیش بین کلی 35
1) مقدمه 36 -3 °
معمولی 36 GPG (2 -3 °
1-2-3 ° ) حل معادله دیوفانتین به صورت باز گشتی 38
2-2-3 ° ) قانون کنترل پیش بین 39
3-2-3 ° ) انتخاب خروجی ها و افق کنترل 43
ح
44 CRHPC (3 -3 °
1-3-3 ° ) توصیف سیستم 45
2-3-3 ° ) الگوریتم کنترل 46
4) گذاشتن قیود بر روی متغیرها 49 -3 °
5) جمعبندی فصل 49 -3 °
50 (ANFIS) فصل چهارم: سیستم استنتاج فازی- عصبی وفقی
51 Adaptive Neuro‐Fuzzy Interence System (ANFIS) (1 -4 °
فصل پنجم: شبیه سازی 53
1) شبیه سازی مدل توربین بخار 54 -5 °
55 HP 1-1-5 ° ) مدل توربین
56 LP و IP 2-1-5 ° ) مدل توربین
3-1-5 ° ) شبیه سازی توربین بخار 60
2) طراحی کنترل کننده پیش بین 62 -5 °
برای تشخیص خطا در توربین بخار 68 ANFIS 3) ساختار -5 °
برای تشخیص خطا در توربین بخار 68 ANFIS 1-3-5 ° ) ساختار
2-3-5 ° ) نتایج شبیه سازی 69
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات
° نتیجه گیری 76
° پیشنهادات 77
منابع و ماخذ 78
° فهرست منابع لاتین 78
° چکیده انگلیسی 81