عنوان : مطالعه روشهای کنترل پدیده سرج در کمپرسورها

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی برق – کنترل

عنوان :

مطالعه روشهای کنترل پدیده سرج در کمپرسورها

استاد راهنما :

دکتر محمد رضا جاهد مطلق

بهمن1385

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول : کلیات 3
(1-1 هدف 4
(2-1پیشینه پژوهش 4
(3-1روش کار و پژوهش 5
فصل دوم : آشنایی با کمپرسورها و پدیده سرج 6
(1-2 مقدمه 7
(2-2 اصول عملکرد کمپرسورها 7
(3-2 توصیف عملکرد کمپرسورها 8
(4-2 ناپایداری های فلو در کمپرسورها 9
(5-2 رفتار دینامیکی کمپرسورها 12
(6-2جلوگیری از سرج و RS 13
فصل سوم : مطالعه مدل ریاضی سیستم فشرده سازی 15
(1-3 مقدمه 16
(2-3  مقدمات لازم 17
(3- 3 مدل کمپرسور در صورت قرار گرفتن ولو در خروجی آن 19
(4-3 وضعیت تعادل 21
(5-3 مدلی از نوع Moore-Greitzer برای کمپرسورهای با سرعت متغیر 25
فصل چهارم : مطالعه روشهای کنترل سرج 35
(1-4 مقدمه 36
(2-4 کنترل سرج با بهره گیری از back stepping 39
(3-4 کنترل سرج بر اساس Passivity 53
(4-4 پایدار سازی سرج در کمپرسورهای سانتریفیوژ با بهره گیری از فیدبک مثبت 59

 

فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
(5-4 پایدار سازی فعال سرج با تزریق هوا 67
74
(6-4 بهره گیری از روشهای کنترل غیرخطی برای کنترل یک کمپرسور محوری
81
(7-4 کنترل جدولبندی بهره با شناسایی LPV برای کنترل سرج و RS
81
(8-4 کنترل سرج و stall در موتورجت توسط فیدبک خروجی
88
(9-4کنترل تطبیقی ناپایداری سرج در کمپرسور
92
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات 97
نتیجه گیری 99
پیشنهادات 99
پیوست ها 100

 

فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
منابع و ماخذ 108
فهرست منابع لاتین 108
سایت های اطلاع رسانی 109
چکیده انگلیسی 110

 
فهرست جدول ها
 

عنوان شماره صفحه
1-3 : مدلهای موجود جهت سیستمهای فشرده سازی با اعمال تغییرات لازم 34
2-4 :  پارامترها در مدلGreitzer 64

 
فهرست شکلها
عنوان                                                                                                            شماره صفحه
 

1-2 :  شماتیک یک کمپرسور سانتریفیوژ و یک کمپرسور محوری 8
2-2 :  نمودار مشخصه یک کمپرسور 9
3-2 :  سلولهایRotating Stall 10
4-2 Rotating Stall : در مشخصه کمپرسور 11
5-2 :  مشخصه کمپرسور در سیکل سرج عمیق 12
: 6-2  شروع پدیده سرج در یک کمپرسور با اندازه گیری فشار خروجی آن 12
1-3 :  مدل سیستم فشرده سازی 17
2-3 :  مشخصه کمپرسور مدل MG3 19
3-3 :  سیستم کمپرسور با CCV 20
: 4-3  مشخصه های کمپرسور و تراتل ولو 22
: 5-3  نقشه مربوط به سیستم فشرده سازی 25
: 1-4 اثر تغییر بار کمپرسور 37
: 2-4  تفاوت بین اجتناب از سرج و کنترل فعال سرج 38
: 3-4  ساختار اتصال فیدبک منفی سیستم اکیدا پسیو توسط یک سیستم پسیو 51
: 4-4  کمپرسور در وضعیت سرج می باشد و درζ =200 کنترلر وارد مدار می گردد. 52
: 5-4  کمپرسور در وضعیت سرج می باشد و درζ =200 کنترلر وارد مدار می گردد(اغتشاشات 52
هم در نظر گرفته شده اند)
: 6-4  اغتشاشاتی که منجر به سرج گردیده اند و توسط کنترل تطبیقی حذف شده اند. 53
: 7-4  سیستم حلقه بسته∑ς1ς 2 57
: 8-4  سیستم حلقه بسته∑ς1ς 2  بااغتشاشات 58
: 9-4  مقایسه بین نتایج شبیه سازی با کنترلـر طراحـی شـده از روش backstepping 58
(خط چین) و روش پسیویتی(خطوط پررنگ)
: 10-4  شماتیک توربین گازی 63
: 11-4  مدل سیستم فشرده سازی 63

 
فهرست شکلها
 
عنوان                                                                                                            شماره صفحه
 

: 12-4 بلاک دیاگرام مربوط به مدل خطی شده سیستم فشرده سازی 65
: 13-4  نتایج شبیه سازی برای سیستم غیرخطی فشرده سازی 66
: 14-4 نتایج پیاده سازی عملی سیستم 66
: 15-4  دیاگرام سیستم 67
: 16-4 دیاگرام سیستم 69
: 17-4  بلوک دیاگرام سیستم کنترل برای برآورده شدن محدودیت های طراحی 72
: 18-4  توابع وزنی و توابع تبدیل 73
: 19-4 توابع وزنی و توابع تبدیل نزدیک ناحیه سرج(با کنترلر و بدون کنترلر) 73
: 20-4 اثر کنترلر LQR بر روی V o برای α = 0.1 80
: 21-4 فلوهای جرمی اندازه گیری شده در 8 ناحیه اطراف محـیط کمپزسـور و سـیگنال 80
کنترل اعمالی
: 22-44  مشخصه کمپرسور با در نظر گرفتن اثر تخلیه و کنتورهای راندمان 81
: 23-4  مشخصه کمپرسور با در نظر گرفتن اثر کنترل فعال 82
: 24-4  محدودیت ناحیه کاری در طول مدت دور گرفتن کمپرسور 82
: 25-4  پاسخ گذرا باسیکل سرج کلاسیک 84
: 26-4  فلوی جرمی کمپرسور 87
: 27-4 اندازه افزایش فشار در کمپرسور 87
RS : 28-4 87
: 29-4  نتایج شبیه سازی ناشی از اعمال فیدبک خروجی به سیستم 92
: 30-4  مشخصه های کمپرسور و تراتل ولو 93
: 31-4  کاربرد کنترلر:شکل سمت راست:نتایج تجربی، شکل سمت چپ:نتایج شبیه سازی 95

 
چکیده:
 
ناپایداری های آئرودینامیکی فلو می توانند کمپرسور را بطور جدی آسیب رسانند و ناحیه عملکرد سیستم را محدود نمایند پس بایستی برای اجتناب از آنها چاره ای اندیشید.
 
ناپایداری سرج عبارتست از نوسانات یکبعدی که منجر به افـزایش فـشار و فلـوی جرمـی کمپرسـور مـی گردد.سرج ناحیه کاری سیستم را به شدت تحت تاثیر قرار داده و راندمان آن را کاهش می دهد و نهایتـا منجر به آسیب جدی کل سیستم می گردد. این پدیده در نرخ های فلوی جرمـی کـم کمپرسـور رخ مـی دهد و نتیجه آن ایجاد نوسانات با دامنه بزرگ در فشار و نرخ فلوی جرمی خروجی از کمپرسور می باشد.
 
تاکنون کارهای زیادی برای حذف مشکل سرج انجام شده می باشد و بیشتر این کارها بر اساس کـار گرایتـزر
(1976) و موره (1986) می باشند. زیرا این افراد اولین کسانی بودند که مدلهای دینامیکی را برای آنـالیز و طراحی سیستمهای کنترل جهت سیستمهای فـشرده سـازی و پایدارسـازی آنهـا ، پیـشنهاد نمودنـد و مدلهای ارائه شده توسط آنها بطور گسترده ای مورد بهره گیری و بهـره بـرداری سـایر محققـین ایـن زمینـه کاری قرار گرفته می باشد. در این مجموعه هدف ما مطالعه مدلهای مختلف و همچنین کنترلرهای بکار رفتـه جهت کنترل پدیده های ناپایداری فلو در کمپرسورها می باشد.
 
مقدمه:
 
کمپرسورها به دلیل کاربرد گسترده ای که در صنایع مختلف برای فشرده سازی و انتقال گازها دارند از اهمیت ویژه ای بر خوردارند. پدیده سرج که یک ناپایداری فلو در کمپرسورها به حساب می آید، ناحیـه عملکرد سیستم فشرده سازی را محدود می نماید و مانع از دستیابی به حـداکثر رانـدمان کمپرسـور مـی گردد. پس کنترل این پدیده از مدتها قبل در کـانون توجـه محققـان قـرار گرفتـه اسـت. تـاکنون روشـهای مختلفی جهت کنترل این ناپایداری در کمپرسورهای محوری و گریز از مرکز پیـشنهاد گردیـده اسـت. بـا در نظر داشتن کاربرد کمپرسورهای محوری در موتورهای جت و هواپیما، بیشتر کارهـا در زمینـه کنتـرل سـرج مربوط به کمپرسورهای محوری می باشد، در این مجموعه ما روشهای جدید کنترل سرج در کمپرسورهای محوری و سانتریفیوژ را که مبتنی بر کنترل فعال می باشند مطالعه می نماییم.
 
فصل اول: کلیات
 
(1-1  مقدمه
 
در این مجموعه هدف ما مطالعه مدلهای مختلف و همچنین کنترلرهای بکار رفته جهـت کنتـرل پدیـده های ناپایداری فلو در کمپرسورها می باشد. ناپایداری های آئرودینامیکی فلو می توانند کمپرسور را بطـور جدی آسیب رسانند و ناحیه عملکرد سیستم را محدود نمایند پس بایستی برای اجتناب از آنهـا چـاره ای اندیشید.
آغاز مدلهای استخراج شده برای سیستم های فشرده سازی محوری و گریز از مرکز را معرفی می نماییم، سپس به مطالعه روشهای مختلف ارائه شده تا کنون برای کنترل ناپایداری سرج در کمپرسورهای محوری و گریز از مرکز می پردازیم، نهایتا مقایسه روشهای مختلف با یکدیگر و نتیجه گیری پایانی را می آوریـم و در انتها چند مدل تجاری کنترلرهای آنتی سرج را معرفی می نماییم.
 
(2-1  پیشینه پژوهش
مدل دینامیکی به دست آمده برای کمپرسور های محوری و سانتریفیوژ بر اسـاس مـدل دو حالتـه بـا پارامترهای lumped طبق مدل ارائه شده توسط گرایتزر می باشد [10]کـه مبنـای طراحـی کنترلرهـای آنتی سرج از گذشته تا کنون برای این کمپرسورها می باشد. در روشـهای قـدیمی کنتـرل سـرج تکنیـک مورد بهره گیری، اجتناب از سرج بود. در این روشها از ابزارهای مختلفـی بـرای دور نگـه داشـتن نقطـه کـار کمپرسور از ناحیه ای که در آن سرج رخ می دهد، بهره گیری می گردید. از نظر عملی خطـی بـه نـام خـط کنترل سرج در فاصله ای دورتر از خط سرج ترسیم می گردد تا بدین وسیله یک حاشیه اجتنـاب از سـرج در منحنی مشخصه کمپرسور به دست آید. این روش ما را مطمئن می سازد که نقطه کـار سیـستم خـط سرج را قطع نمی کند و پس پدیده سرج به وقوع نمی پیوندد. این روش ناحیه کاری کمپرسور را به ناحیـه ای که سیستم در وضعیت حلقه باز در آن ناحیه پایدار می باشد، محدود کرده و پس رانـدمان کـل سیـستم را محدود می کند.
 
روشهای مبتنی بر کنترل فعـال سـرج، کـه ناپایـداریهایی را کـه منجـر بـه سـرج مـی شـوند حـذف نمایند، می توانند ناحیه عملکرد پایدار سیستم را به آنسوی خط سرج سیـستم گـسترش دهنـد و ناحیـه کاری پایدار سیستم را وسیعتر نمایند. براساس مدل خطی شـده سیـستم، اپـشتاین1 ، فـوکس ویلیـام2 و
 
گرایتزر ، روش کنترل فعال جهت حذف سرج ارائه داده اند. کنترلر فیدبک مثبت استاتیک خروجی توسط فرنک ویلمز[2] 3جهت کنترل سرج با محرک ولو تخلیه فلوی جرمی، مورد بهره گیری گردیـد کـه توانـست حدود 7 درصد در فلوی جرمی نقطه سرج بهبود ایجاد نماید. این روش بر اساس تکنیکهای جایابی قطـب با بهره گیری از مدل خطی شده گرایتزر با دو متغیر حالت بود که در آن از تغییرات سرعت کمپرسور و اثرات دما، صرف نظر شده بود.
 

  • Epstein

 

  • Ffowcs William

 

  • Frank Willems

 
روش گام به عقب توسط گراودهال [1] جهت استخراج یک قانون کنترل سرج برای مـدل گرایتـزر بـا در نظر گرفتن اغتشاشات متغیر با زمان، مورد بهره گیری قرار گرفت.
 
مساله کنترل دوشاخگی1 در مقالات کنگ، گو، اسپارکس و بندا[6] [14] 2براساس مـدل گرایتـزر مـورد مطالعه و تحلیل قرار گرفته می باشد.
 
کنترل غیر خطی سرج در[4] برای کمپرسور محوری طراحـی گردیـده اسـت. کنتـرل فیـدبک اسـتاتیک خروجی در [7] برای کمپرسور محوری پیشنهاد گردیده می باشد.
 
کنترل جدولبندی بهره با شناسایی LPV در [9] جهت دستیابی به ماکزیمم راندمان کمپرسـور و حـذف سرج و RS بکار رفته می باشد.
 
در کلیه روشهای معرفی شده در بالا فرض بر این می باشد که مدل سیستم مشخص و معلوم می باشد یعنـی مشخصه های کمپرسور و ولو موجود می باشـند. بلانچینـی و گیاناتاسـیو3 در [15] حـالتی را کـه در آن مشخصه های تراتل ولو و کمپرسور و همچنین پارامتر گرایتزر نامشخص هستند، در نظر گرفته اند. آنهـا از یک روش ساده جهت کنترل سرج اسـتفاده نمودنـد کـه در آن ورودی کنتـرل موقعیـت تراتـل ولـو و خروجی اندازه گیری فشار کل در ورودی کمپرسور می باشد. برای این سیستم یک قانون کنترل تطبیقـی مقاوم گین بالا به نام ردیاب λ طراحی شده می باشد .
(3-1 روش پژوهش
در این مجموعه ما پس از معرفی مدل دینامیکی متداول جهت طراحی و تحلیل سیستم های فـشرده سازی به معرفی روشهای مختلف کنترل فعال پدیده سـرج در کمپرسـورهای محـوری و گریـز از مرکـز و نهایتا مقایسه این روشها با یکدیگر می پردازیم.
(1-3-1 معرفی بخشهای این مجموعه
در فصل دوم آغاز اصول عملکرد کمپرسورهای محوری و گریز از مرکز را تبیین می دهـیم، سـپس بـه تعریف پدیده های سرج و Rotating Stall پرداخته و چگونگی به وجودآمـدن آنهـا را بررسـی مـی کنـیم. در فصل سوم به مطالعه مدلهای ریاضی مختلف بکار رفته در مقالات متعدد جهت مدل کـردن پدیـده هـای سرج و Rotating Stall پرداخته و آنگاه خود را آماده می کنیم تا در فصل چهارروشهای مختلف کنتـرل این پدیده های آئرودینامیکی فلو را که طی سالهای مختلف پیشنهاد و بعضاً پیاده سازی شده اند، بررسـی نماییم. نتیجه گیری کلی مربوط به روشهای معرفی شده در فصل چهاررا در فصل پنجم انجام می دهیم و نهایتا در پیوست این مجموعه بعضی مدلهای تجاری کنترلرهای آنتی سرج که در صنعت بکار می طریقه را معرفی می نماییم.
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
تعداد صفحه : 186
قیمت : چهارده هزار تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد رشته برق: جایابی بهینه خازن با هدف بهبود پروفیل ولتاژ و کمینه سازی تلفات توان شبکه توزیع واقعی با مدل سازی بارهای مختلف

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

دسته‌ها: مهندسی برق