شکل (۵-۷): دمای خروجی توبین گاز در دو حالت ایده آل (بدون نویز).
و آغشته به نویز با واریانس ۵۰
بتوان همه این نویزها را بطورکلی در نظر‌گرفت. از مجموع این نویزها بعنوان اغتشاش در محاسبات عمل‌می‌‌کنیم. که در خروجی سیستم اولیه بصورت حاصل جمع، یک سیگنال نویزدار گوسی را تشکیل‌‌‌می‌‌دهد ( به عنوان نویز ‌‌‌اندازه‌گیری شکل (۵-۷)).
۵-۳ شبیه ساز^[۱۰۲] توربین‌گاز
در این بخش به بررسی سیمولاتور توربین‌گازی پرداخته‌ایم. سیمولاتور توربین‌گازی توسط گروه تحقیقاتی پرفسور سیمانی^[۱۰۳] در مرکز تحقیقات شرکت آنسالدو در انگلستان ساخته ‌شده‌است. این شبیه ساز مربوط به یک مدل آزمایشگاهی از توربین‌گازی است که قابلیت ایجاد خطا را نیز دارا می‌باشد. توربین مورد ذکر یک توربین‌گازی تک‌محوره بوده که شامل محفظه ورودی هوا، کمپروسور ۱۱ مرحله‌ای، محفظه احتراق حلقوی، توربین یک مرحله‌ای، و یک شیر برای خروج سیال است‌. این توربین به جای اگزوز دارای یک شیر برای خروج سیال است، لذا میزان بازشدگی این شیر هم در منطق کنترل آن مورد توجه قرار گرفته‌است. از سوی دیگر، این توربین یک مدل آزمایشگاهی بوده و نیاز به اتصال به سیستم خارجی^[۱۰۴] در آن وجود‌ ندارد. و به گونه‌ای طراحی‌ شده‌است. که در شرایط حالت ماندگار، میزان گشتاور تولیدی از آن با میزان گشتاور‌مصرفی برابر‌باشد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

با در نظر گرفتن موارد ذکر‌شده، مشخص‌می‌شود که تنها متغیر تحت کنترل در توربین‌گازی مذکور، سرعت آن است که توسط میزان بازشدگی شیر سوخت کنترل‌ می‌شود. به منطقی که برای کنترل سرعت به کار گرفته‌می‌شود، گاورنر^[۱۰۵] اطلاق‌‌‌می‌‌گردد. به‌منظور ساخت این سیمولاتور از معادلات دینامیک ترمودینامیکی تک خطی توربین‌گازی استفاده ‌شده ‌است. پارامترهای موجود در این معادلات (اشاره‌شده در فصل دوم) با بهره گرفتن از روش‌ها‌‌یی همانند ‌‌‌اندازه‌گیری و نیز شناسایی سیستم‌ها‌‌، تعیین شده‌اند. با بهره گرفتن از این معادلات تعداد زیادی از متغیرهای توربین را می‌‌توان پایش‌نمود که تعدادی از آنها‌‌ در یک توربین واقعی قابل ‌پایش ‌نیستند^[۱۰۶].
جدول(۵-۲) تعدادی از متغیرهای توربین‌گازی مذکور را مورد مطالعه و بررسی قرار‌‌‌می‌‌دهد. علت بررسی این تعداد از خروجی‌ها‌‌ی آن است؛ که میزان اثر خطاهای مورد بررسی در این سیمولاتور، بر روی خروجی‌ها‌‌ی بالا بیشتر است. این نتیجه با تحلیل معادلات حاکم بر توربین‌گازی صورت‌ گرفته‌است.
همان گونه که عنوان‌شد؛ سیمولاتور موجود توانایی اعمال شرایط خطا را داراست. بدین ترتیب که با اعمال هر کدام از خطاها بر آن، معادلات توربین تغییر کرده و مدل، تحت شرایط با خطا ‌‌‌شبیه‌سازی‌می‌شود. خطاهای مورد بررسی که مهم‌ترین خطاهای توربین‌گاز می‌‌باشند، به شرح زیر است.
– آلودگی پره‌ها‌‌ی کمپروسور
– خطای سنسور ترموکوپل خروجی
– آسیب دیدگی نشت بندهای روغن در بخش توربین
آلودگی پره‌ها‌‌ی کمپروسور:
آلودگی کمپروسور زمانی اتفاق‌می‌‌افتد. که ذرات خارجی بر روی پره‌ها‌‌ی آن قرار‌بگیرند. به عنوان مثال، توربین‌ها‌‌یی که در صنایع پتروشیمی ‌‌استفاده‌می‌‌شوند، به علت مجاورت آنها‌‌ با تجهیزاتی که تولید آلودگی‌ها‌‌ی پتروشیمی‌‌می‌‌کنند، آلودگی‌ها‌‌یی از این دست بر روی پره‌ها‌‌ی کمپروسورهای آنها‌‌ قرار‌‌‌می‌‌گیرد، و یا در نیروگاه‌هایی که در کناره‌ها‌‌ی دریا واقع شده‌اند نمک، بر روی پره‌ها‌‌ی کمپروسور باقی‌‌‌می‌‌ماند.
این موضوع کاهش فشار و فلو و همچنین افزایش دمای خروجی ‌‌کمپروسور درگذشت زمان را با کاهش راندمان ‌‌کمپروسور به دنبال دارد. این افت راندمان در حالتی‌که به همراه افزایش ارتعاشات ‌‌کمپروسور دیده‌شود؛ بسیار خطرناک خواهد‌بود ‌[۵].
مساله قابل‌ذکر آن است که در یک توربین واقعی هر کدام از این خطاها طی دوره چند ماهه اتفاق‌‌‌می‌‌افتند. در‌حالیکه در اینجا زمان ‌‌‌شبیه‌سازی کمتر شده‌است^[۱۰۷]،اما نه کمتر از دینامیک‌ها‌‌ی توربین‌گاز .
۵-۳-۱ انتخاب خروجی مناسب
به‌منظور تشخیص خطای توربین‌گازی با بهره گرفتن از داده‌ها‌‌ی گرفته‌شده از سیمولاتور، در قدم اول نیاز به تعیین خروجی برای تشخیص خطا است. در این ‌پایان‌نامه برای سادگی ازخروجی‌ها‌‌ی ، و برای خطای اول، دوم و سوم استفاده‌ ‌شده‌است. مقایسه نتایج در انتهای هر قسمت آورده‌شده‌است.
۵-۴ شناسایی و تشخیص خطا
۵-۴-۱ مقدمه
در این قسمت نتایج ‌‌‌شبیه‌سازی‌ها‌‌ بیان و بررسی‌شده. پس از انتخاب خروجی مربوطه، عمل شناسایی بر روی آن انجام‌می‌‌گیرد. با در دست داشتن خروجی شناسایی‌‌شده، می‌‌توان فرایند تشخیص خطا را بر روی آن اجرا‌نمود. همان‌گونه که در بخش (۵-۲) اشاره‌شد سه نوع خطا برای شبیه‌ساز در نظر‌گرفته شده ‌است.
– آلودگی پره‌ها‌‌ی کمپروسور(e1)
– خطای سنسور ترموکوپل خروجی(e2)
– آسیب دیدگی نشت بندهای روغن در بخش توربین(e3)
برای اینکه در مقابل اغتشاشات تصادفی با هر واریانس و هر سطح خطایی یک پایگاه داده‌ای مناسب و جامعی از الگوی شدت خطا باشد. ‌فرض می‌کنیم خطای نامی باشد. مقیاس‌بندی الگوی شدت خطا در پایگاه داده‌ای بصورت در نظر گرفته‌می‌شود. مقادیری که بصورت درصد بیان شده‌اند می‌تواند متناسب با نوع فرایند و محدوده مجاز متغیر باشد.فرمت اجرایی مقیاس‌‌‌بندی خطا، در برنامه ‌‌‌شبیه‌سازی به صورت می‌باشد و در دسته بندی‌ها‌‌ی مربوط به شناسایی فازی به فرم (V.LOW,LOW,NORMAL,MEDIUME,HIGH) تعریف‌‌‌می‌‌شود. با احتساب پنج سطح خطا و سه سناریوی خطای مشخص، به ازای هر خطا، اجرای ‌‌‌شبیه‌سازی پنج بار خواهدبود. و چون در این شبیه ساز از چهار سنسور برای نمونه برداری استفاده ‌شده‌است. تعداد سیگنال‌ها‌‌ی ذخیره‌شده در کتابخانه به ازای هر سنسور در هر سطح خطایی، پنج سیگنال خواهد‌بود. و کل سیگنالهایی که در استراتژی تشخیص خطا برای اجرای ‌‌‌شبیه‌سازی مورد پردازش قرار ‌خواهد‌گرفت. برابر است با
خواهد‌شد. بنابراین به تعداد پنج سیگنال به ازای هر سنسور در سطوح مختلف خطایی الگوریتم استخراج ترند شروع به استخراج الگوهای اولیه از سیگنال‌ها‌‌ را نموده و به ترتیب، با اجرای شبیه ساز یکی از خطاهای تعریف شده برای توربین دنباله‌ای از الگوهای اولیه شامل شماره و طول سگمنت، علامت‌ها‌‌ی مشتق اول و دوم برای هر سگمنت و ستون الگوهای اولیه مطابق جدول (۵-۳) در کتابخانه‌ای ذخیره‌شده که با در نظر‌گرفتن اجرای هر سه خطای e1,e2 وe3 ضبط کلیه سیگنالها، پایگاه‌داده‌ای آماده و در دسترس خواهد‌بود. با اجرای الگوریتم فازی و سنجش تشابه بین الگوهای سیگنال ناشناخته و الگوهای پایگاه داده‌ای میزان شباهت نزدیکی با داده‌های پایگاه نشان از وقوع خطای مربوطه را خواهد‌داد.
جدول (۵-۳): نمونه‌ای از داده‌های ذخیره شده در کتابخانه

شماره سگمنت
طول سگمنت
مشتق اول
مشتق دوم
نام الگوی اولیه

۱

۸۳۳

۰.۰۸۳۶۲۶

-۴۱۰۵.۸۳

‘D’

۲

۳۱۲

-۰.۰۱۱۸۲

۰

‘F’

۳

۶۸

-۰.۰۱۲۵۵