14740

14740

كنترل فعال مقاوم در برابر عيب براي توربين هاي گازي صنعتي بر اساس روش عيب يابي مبتني بر منطق فازي

دكتري

طراحي كاربردي

آبان ماه 1394

آبان ماه 1394

دكتر مرتضي منتظري

مكانيك

چكيده توربين¬هاي گازي به دليل شرايط كاري دشوار همواره در معرض آسيب بوده و عملكرد آن¬ها با گذشت زمان، ممكن است به دليل فرسايش، رسوب¬گرفتگي و خوردگي اجزاء و همچنين تحمل تنش¬هاي حرارتي و مكانيكي بالا دستخوش افت شود. غالباً، سيستم¬هاي كنترل پياده¬شده بر روي توربين¬هاي گازي، با اين ديدگاه كه كارايي توربين¬هاي گازي در تمام طول عمر كاري بدون تغيير خواهد ماند، طراحي مي¬شوند. بديهي است كه از سيستم كنترل طراحي¬شده با چنين ديدگاهي، نمي¬توان انتظار داشت كه تمامي نيازهاي كنترلي در شرايط مختلف سلامت موتور را برآورده سازد. همين امر، انگيزه¬ي¬ آغاز پژوهشي در رابطه با طراحي سيستم كنترل فعال مقاوم در برابر عيب (AFTC) براي مواجهه با افت¬كارايي¬هاي مسير گاز در توربين¬هاي گازي صنعتي شد. در اين رساله، ابتدا مدلي نوآورانه موسوم به مدل وينر ارتقاء ¬يافته (EWM) با هدف افزايش انعطاف¬پذيري مدل-هاي با ساختار بلوكي در تخمين رفتار ديناميكي سيستم¬هاي غيرخطي ارائه شده و با دركنار هم قرار دادن مجموعه¬اي از اين مدل¬هاي EWM با آرايشي خاص، ساختاري كلي براي تخمين رفتار توربين¬ گازي مورد مطالعه در شرايط مختلف سلامت پيشنهاد شده است. سپس با بهره¬گيري از مدل¬هاي بدست آمده در شرايط مختلف سلامت و با بكارگيري يك الگوريتم بهينه-يابي سراسري تركيبي، پارامترهاي سيستم كنترل با هدف حفظ كارايي و ارضاي قيود عملكردي، براي هر يك از شرايط سلامتِ شناسايي¬شده بهينه¬يابي گرديده و از اين طريق بانكي از پارامترهاي سيستم كنترل ايجاد شده است. در اين مطالعه، با تلفيق ويژگي¬هاي مثبت سيستم¬هاي تشخيص و شناسايي عيب (FDI) مبتني بر منطق فازي و بهينه¬يابي سراسري، يك سيستم عيب¬يابي تركيبي با قابليت خودغني¬سازي براي شناسايي پارامترهاي سلامتِ كمپرسور، توربين ژنراتور و توربين قدرت پيشنهاد شده است. رويكرد پيشنهادي در طراحي سيستم FDIاين امكان را فراهم آورده است كه علاوه بر دقت قابل توجه، مقاومت در مقابل نويز سيستم اندازه¬گيري و سرعت عمل بالا (در مواجهه با افت¬كارايي¬هاي پيش¬بيني¬شده)، سيستم عيب¬يابي ارائه¬شده از توانايي مواجهه با عيوب پيش¬بيني¬نشده نيز برخوردار باشد. در مواجهه با عيوب پيش¬بيني¬شده، سيستم AFTCپيشنهادي از طريق يك واحد ناظر، پارامترهاي متناظر با شرايط سلامت فعلي را از بانك پارامترهاي سيستم كنترل انتخاب مي¬نمايد؛در حالي¬كه درمواجهه با عيوب پيش¬بيني¬نشده، سيستم AFTCپس از شناسايي پارامترهاي سلامت، به ايجاد مدل سريع (EWM) براي شرايط سلامت فعلي موتور پرداخته و سپسپارامترهاي كنترلر را از طريق بهينه¬يابي سيستم كنترل تعيين خواهد نمود. بدين¬ترتيب، با اضافه شدن مجموعه پارامترهاي بهينه¬يابي¬شده¬¬ي جديد به بانك پارامترهاي سيستم كنترل، بانك پارامترهاي سيستم AFTCپيشنهاديبه واسطه¬ي مواجهه با افت كارايي¬هاي پيش¬بيني¬نشده، به تدريج يك سير تكاملي را خواهد پيمود. نتايج بدست آمده در رساله¬ي حاضر، حاكي از آن است كه با بكارگيري سيستم AFTCپيشنهادي مي¬توان در شرايط وقوع برخي از عوامل افت كارايي، با صدور به موقع فرمان توقف و يا ريزش بار و در برخي ديگر ازموارد حتي بدون صدور فرمان توقف و يا ريزش بار، با حفظ قيود عملكردي سيستماز ورود توربين به ناحيه كاري غيرايمن جلوگيري به عمل آورد. اين در حالي¬ است كه بر طبق نتايج حاصله، در شرايط وقوع برخي از عيوب، بكارگيري كنترلر طراحي¬شده براي شرايط فاقد عيب ممكن است به بهاي از دست¬رفتن حاشيه¬ي سرج ، فرارفت دماي گاز خروجي و همچنين كاهش بهره¬وري و دسترس¬پذيري توربين تمام شود. واژه¬هاي كليدي:توربين گازي دو محوره؛ كنترل فعال مقاوم در برابر عيب (AFTC)؛ سيستم تشخيص و شناسايي عيب (FDI)؛ افت¬كارايي¬هاي مسير گاز؛ مدل وينر ارتقاء¬يافته (EWM)؛ منطق فازي؛ بهينه¬يابي سراسري تركيبي.