مهندسی برق

دانلود پایان نامه ارشد رشته برق:بررسی روش های کنترل پدیده سرج در کمپرسورها

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی برق

گرایش :کنترل

عنوان : بررسی روش های 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 :

بررسی روش های کنترل پدیده سرج در کمپرسورها

استاد راهنما :

دکتر محمد رضا جاهد مطلق

بهمن1385

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

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 تحقیق 4
(3-1روش کار و تحقیق 5
فصل دوم : آشنایی با کمپرسورها و پدیدة 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 : بررسی 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 : بررسی روش های کنترل سرج 35
(1-4 مقدمه 36
(2-4 کنترل سرج با بهره گرفتن از back stepping 39
(3-4 کنترل سرج بر اساس Passivity 53
(4-4 پایدار سازی سرج در کمپرسورهای سانتریفیوژ با بهره گرفتن از فیدبک مثبت 59

 

فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
(5-4 پایدار سازی فعال سرج با تزریق هوا 67
74
(6-4 استفاده از روش های 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 است و درζ =200 کنترلر وارد مدار می شود. 52
: 5-4  کمپرسور در وضعیت سرج است و درζ =200 کنترلر وارد مدار می شود(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 بلاك 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  بلوك 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 میزان 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 بنابراین 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 است.

 

تاکنون کارهای زیادی برای حذف مشکل سرج انجام شده است 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 استفاده و بهـره بـرداری سـایر محققـین ایـن زمینـه کاری قرار گرفته است. در این مجموعه هدف ما بررسی 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 شود. لذا 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 توجه به کاربرد کمپرسورهای محوری در موتورهای جت و هواپیما، بیشتر کارهـا در زمینـه کنتـرل سـرج مربوط به کمپرسورهای محوری می باشد، در این مجموعه ما روش های نوین کنترل سرج در کمپرسورهای محوری و سانتریفیوژ را که مبتنی بر کنترل فعال می باشند بررسی می نماییم.

 

فصل اول: کلیات

 

(1-1  مقدمه

 

در این مجموعه هدف ما بررسی 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 بنابراین بایستی برای اجتناب از آنهـا چـاره ای اندیشید.

ابتدا مدلهای استخراج شده برای سیستم های فشرده سازی محوری و گریز از مرکز را معرفی می نماییم، سپس به بررسی روش های مختلف ارائه شده تا کنون برای کنترل ناپایداری سرج در کمپرسورهای محوری و گریز از مرکز می پردازیم، نهایتا مقایسه روش های 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 تحقیق

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 استفاده، 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، استفاده می گردید. از نظر عملی خطـی بـه نـام خـط کنترل سرج در فاصله ای دورتر از خط سرج ترسیم می شود 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 لذا 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 است، محدود کرده و لذا رانـدمان کـل سیـستم را محدود می کند.

 

روش های 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 محرك ولو تخلیه فلوی جرمی، مورد استفاده گردیـد کـه توانـست حدود 7 درصد در فلوی جرمی نقطه سرج بهبود ایجاد نماید. این روش بر اساس تکنیکهای جایابی قطـب با بهره گرفتن 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 استفاده قرار گرفت.

 

مساله کنترل دوشاخگی1 در مقالات کنگ، گو، اسپارکس و بندا[6] [14] 2براساس مـدل گرایتـزر مـورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.

 

کنترل غیر خطی سرج در[4] برای کمپرسور محوری طراحـی گردیـده اسـت. کنتـرل فیـدبک اسـتاتیک خروجی در [7] برای کمپرسور محوری پیشنهاد گردیده است.

 

کنترل جدولبندی بهره با شناسایی LPV در [9] جهت دستیابی به ماکزیمم راندمان کمپرسـور و حـذف سرج و RS بکار رفته است.

 

در کلیه روش های معرفی شده در بالا فرض بر این است 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 است .

(3-1 روش تحقیق

در این مجموعه ما پس از معرفی مدل دینامیکی متداول جهت طراحی و تحلیل سیستم های فـشرده سازی به معرفی روش های 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 ابتدا اصول عملکرد کمپرسورهای محوری و گریز از مرکز را توضیح می دهـیم، سـپس بـه تعریف پدیده های سرج و Rotating Stall پرداخته و نحوه بوجود آمـدن آنهـا را بررسـی مـی کنـیم. در فصل سوم به بررسی 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 چهارروش های 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 روش های معرفی شده در فصل چهاررا در فصل پنجم انجام می دهیم و نهایتا در پیوست این مجموعه برخی مدلهای تجاری کنترلرهای آنتی سرج که در صنعت بکار می روند را معرفی می نماییم.

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

تعداد صفحه : 186

قیمت : 14700 تومان

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

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

پشتیبانی سایت :               [email protected]

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.

 

سایت سبز فایل بزرگترین و جامع ترین سایت مرجع فروش و دانلود پایان نامه های مقطع کارشناسی ارشد می باشد. هزاران فایل پایان نامه ، مقاله ، تحقیق ، پروپوزال ، پروژه دانشجویی و گزارش سمینار با فرمت word (پسوند doc یا docx) و قابل ویرایش با امکان دانلود رایگان دمو (فهرست و فصل اول همه پایان نامه ها در سایت به صورت رایگان در دسترس است تا کاملا با محتویات آن آشنا شوید) سایت سبز فایل امکان خرید پایان نامه را برای دانشجویان و محققان محترم برای استفاده در تحقیقات فراهم نموده است. برای پیدا کردن پایان نامه مورد نظرتان عبارت مورد نظر خودتان را در کادر زیر جستجو کنید:
در ضمن برای راحتی دسترسی ، عناوین همه فایل های مربوط به هر رشته را در یک صفحه گردآوری کره ایم. برای دسترسی به رشته مورد نظرتان از منوی بالای سایت وارد شوید.