جلسه دفاع پیشنهادیه رساله دکتری (آقای امیرحسین اسحاقیه)

موضوع:  مدل­سازی، شناسایی و کنترل غیرخطی توربین گازی نیروگاه سیکل ترکیبی: مقایسه­ی عملکرد روش تحلیلی و روش هوش مصنوعی بر مبنای داده­های تجربی

ارائه دهنده: امیرحسین اسحاقیه فیروزآبادی

استادان راهنما: دکتر مهدی کشمیری، دکتر عباس کرمی

استادان داور: دکتر سعید بهبهانی، دکتر محمدرضا سلیم­پور، دکتر ایمان ایزدی

چکيده:

با افزایش روزافزون مصرف برق و وابستگی بیش از پیش به انرژی الکتریکی، و به دنبال آن افزایش واحدهای تولید برق در مناطق مختلف دنیا، کنترل فرکانس و پایداری شبکه­ی سراسری برق به یکی از مهمترین عوامل در تعیین عملکرد و کارایی سیستم تولید برق کشورها تبدیل شده­است. توربین­های گازی، برای تولید برق در کشورهای دارای منابع گازی به عنوان یک منبع تولید قابل اطمینان و در دسترس و در کشورهای توسعه ­یافته به عنوان جبران­ساز کمبود در اوج بار، به دلیل سرعت بالای راه­اندازی آن، نقشی کلیدی را در صنایع نیروگاهی ایفا می­کنند. با توجه به نقش کلیدی توربین گازی در صنعت برق، مدل­سازی دقیق آن و طراحی روش ­های کنترلی مناسب موضوع مهمی است که بایستی مورد توجه بیشتری قرار گیرد؛ این مهم می ­تواند در پایش وضعیت، عیب ­یابی، بهینه ­سازی کارایی و کاهش هزینه ­های تعمیرات نیروگاه مورد استفاده قرار گیرد. کنترل توربین در شرایط ناپایداری همچون راه­اندازی توربین، تریپ توربین، وازنش بار، تغییر توان خروجی در شرایط مختلف دما و فشار، تغییرات فرکانس شبکه و ... به گونه ­ای که کارایی مطلوب را حاصل کند، از اهمّ مواردی است که امروزه به آن پرداخته می ­شود. تحقیق حاضر، به دنبال ارائه ی روشی جدید در دو سطح برای مدل­سازی و کنترل توربین گازی نیروگاه ­های سیکل ترکیبی است؛ که در آن، فرآیند کنترل توربین با استفاده از دو مدل­ تحلیلی مبتنی بر فیزیک و مدل هوش مصنوعی طراحی و شبیه ­سازی می­شود و با نتایج تجربی صنعتی اعتبارسنجی می­گردد. توربین گازی مورد بررسی در این تحقیق، از نوع V94.2 با گاورنر شرکت زیمنس می­باشد که در نقاط مختلف ایران و کشورهای همسایه در حال بهره­برداری است. باید توجه داشت که با توجه به طول عمر توربین، پارامترهای طراحی در شرکت سازنده نسبت به پارامترهای واقعی می­تواند مقداری متفاوت باشد؛ لذا یک شناسایی به روز از سیستم، در زمان مطالعه و طراحی روش‌های تطبیقی، ضروری است. در این پژوهش، برای شناسایی پارامترهای توربین از نتایج آخرین تست کارایی استفاده می­ شود. در روش تحلیلی، با استفاده از قانون بقای جرم و انرژی، یک مدل غیرخطی برای توربین گازی استخراج می­شود و با طراحی کنترل­ کننده­ ی غیرخطی مناسب به کنترل توان تولیدی، سرعت محور و دمای خروجی توربین پرداخته می­ شود. در بخش دوم، با استفاده از داده­ های بهره ­برداری سنسورهای نصب شده در نقاط مختلف توربین در مانورهای گوناگون، یک مدل بر مبنای داده ارائه می­ شود و یک کنترل­ کننده­ ی هوشمند برای کنترل توان، دمای خروجی و سرعت محور توربین طراحی می­ گردد. مطالعه ­ی مقایسه ­ای هر دو روش، دیدی وسیع نسبت به سیستم کنترل توربین گازی در شرایط و مانورهای عملیاتی مختلف، ایجاد می­کند و اثربخشی هر روش را در شبیه­ سازی­ ها نمایان می­ سازد. نتایج شبیه­ سازی­ های دو روش با اعتبارسنجی نسبت به نتایج تجربی صنعتی، ابزاری ارزشمند و مطمئن را از نظر دقت و کارایی عملی در ردیابی مقدار مطلوب در شرایط واقعی فراهم می­آورد.