بخشی از مقاله
چکیده:
قابلیت اطمینان یکی از شاخص های مهم در ارزیابی عملکرد وبهره برداری از سیستمهای صنعتی میباشد.امروزه راهکارهای بسیاری جهت افزایش قابلیت اطمینان سیستمها در نظر گرفته می شود.ویکی از موثرترین راهکارها انجام سرویس های تعمیرونگهداری پیشگیرانه بر روی تجهیزات سیستم می باشد.اغلب زمان بندی انجام این سرویس ها مطابق روش های کلاسیک با پریودهای زمانی یکنواحت پربسامد یا کم بسامد - ماهانه یا سالانه - تعیین میگردد.در این تحقیق ابتدا قابلیت اطمینان متوسط سیستم باتوجه به انجام سرویسهای تعمیر ونگهداری پیشگیرانه در بازه زمانی پنج ساله مدلسازی ریاضی شده وبا استفاده از روش بهینه سازی الگوریتم ازدحام ذرات باینری - که درمحیط متلب برنامه نویسی شده است - برآن بوده که یک برنامه زمان بندی بهینه بافواصل متغیر ومنعطف جهت انجام سرویسهای تعمیرونگهداری پیشگیرانه بدست آیدتا متوسط قابلیت اطمینان سیستم حداکثر گردد.سیستم مورد نظر در این تحقیق تجهیزات یک ایستگاه - پست - نمونه فوق توزیع برق میباشد.
کلمات کلیدی: تعمیرونگهداری پیشگیرانه،قابلیت اطمینان،دسترس پذیری،ازدحام ذرات باینری،توزیع وایبال q
مقدمه رومرور ادبیات
قابلیت اطمینان یک سیستم که به صورت احتمال کارکرد صحیح سیستم در طول بازه زمانیفمشخص تعریف میگردد یکیفاز شاخص هايفمهم در ارزیابیفعملکرد سیستم میفباشدچزیرا وقوع وقفه در بهره برداريفاز سیستم هاي فصنعتی فعلاوه بر خسارات مالیففمیفتواند به ناکارآمديفسیستم ها بیانجامدچبنابراین افزایش قابلیت اطمینان در سیستمها از موارد مهم ومورد علاقه بهره برداران و طراحان سیستم میباشدچیکیفاز روشهاي فموثر دربهبود دسترس پذیري فسیستمها ،انجام سرویس هاي تعمیر ونگهداري پیشگیرانه بر رويف تجهیزات سیستمها می باشد که با نوسازيفنرخ وقوع خرابیفاجزاء منجر به افزایش طول عمر مفید سیستم میگردد
در روش هاي فکلاسیک سرویس هاي تعمیرونگهداريفپیشگیرانه مطابق برنامه هايفزمان بنديفمشخص و با پریودهايفیکنواخت مثلا ماهانه پپربسامدژفیا شش ماهه یا سالانه پکم بسامدژفانجام میگردند انجام سرویس ها با این روش لزوما منجر به دسترس پذیريف حداکثر نمیگرد از طرفیفاگر دستیابی به یک برنامه زمان بندي بهینه انجام سرویس هاي تعمیرونگهداري پیشگیرانه روي تجهیزات یک سیستم جهت دستیابی به حداکثر قابلیت اطمینان سیستم مدنظر باشد باتوجه به پیچی دگی سیستم ها و غیرخطی بودن روابط حاکم بر قابلیت اطمینان اجزاء و تاثیر سرویس ها رويفآنها و دسترس پذیريفکل سیستم ،مسئله تبدیل به یک مسئله بهینه سازيفغیرخطیف،پیچیده وچندین متغیره از نوع مسائل NPفپnon deterministic polynomialژفمیگردد که حلفآن از طریق روشهايفعدديفو کلاسیک امکان پذیر نخواهد بود
بنابراین روشهاي بهینه سازي ابتکاري ازقبیل الگوریتم ازدحام ذرات باینريBPSOفففمی توانند راه حل خوبی براي دستیابی به برنامه زمانبندي بهینه انجام سرویس هاي تعمیرونگهداري پیشگیرانه باشندچاین مقاله با مدلسازي ریاضی قابلیت اطمینان وتاثیر انجام سرویس تعمیرونگهداري وحل مدل از طریق الگوریتم ازدحام ذرات باینري فدرمحیط متلب برنامه زمان بندي بهینه سرویس تعمیرونگهداري یک پست نمونه فوق توزیع برق را ارائه مینمایدچدرتحقیق حاضر فواصل زمان بندي نیز متغیرومنعطف درنظر گرفته شده استچضمنا تحقیقات انجام شده قبلی بیشتر برروي تجهیزات نیروگاهی بوده است ودراین مقاله بهینه سازي شبکه انتقال برق موردمطالعه قرار گرفته است
حداکثر سازي قابلیت اطمینان از طریق انجام سرویس هاي تعمیر ونگهداري در چند سال اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته استچلاپا وهمکاران فبراي یک نیروگاه اتمی با استفاده از الگوریتم ژنتیک یک برنامه زمانبندي بهینه جهت سرویس هاي تعمیرونگهداري پیشگیرانه ارائه دادند که قابلیت اطمینان نیروگاه درمقایسه با روش هاي کلاسیک انجام سرویس هاي تعمیرونگهداري پیشگیرانه بهبود قابل توجهی پیداکرد]ل[چفکارلوس وهمکاران دونمونه بهینه سازي تعمیرونگهداري یک سیستم ایمنی نیروگاه هسته اي بااستفاده از الگوریتم ازدحام ذرات پParticle Swarmژ فوبادرنظر گرفتن فواصل متغیر ارائه نمودند ][چدابو وهمکاران یک روش زمان بنديفواحدهايفنیروگاهیفمزایده محور تحت محیط بازار برق ارائه نمودندچروش ارائه شده با برقراري موازنه بین قابلیت اطمینان کل واقتصاد ،برقراريفعدالت بین شرکت هايفتولیدکننده برق را تضمین میکندچآنها برنامه زمان بنديفرا به عنوان یک مسئله بهینه سازيفسه هدفه مدل نمودند وبا الگوریتم ژنتیک پNSGA-IIژمدل را حل نمودند ]م[
چسورش وهمکاران از بهینه سازيفازدحام ذرات باینريفبهبود یافته پIBPSOژفبرايفزمان بندي تعمیرونگهداري ژنراتورها استفاده کردندچدرتحقیقاتشان میفنیمم سازيفاحتمال تلفات بار وانحراف سالیانه نسبت ذخیره تولید به عنوان دو معیار مهم تابع هدف در نظر گرفته شدوازعملگرهايف الگوریتم ژنتیک در IBPSOفبرايفبدست آوردن جواب هايفمتنوع در فضاي جستجو استفاده کردند ]ت[چفآنتونی وهمکارانفباعنایت به اینکه نگهداري وتعمیرات دارایی هاي موجود شبکه توزیع برق ،اقتصادي فترین روش براي فپاسخ گویی فبه نیاز روز افزون تقاضا میباشد،یک متدولوژيفپیشرفته تعمیرونگهداريفمبتنیفبر قابلیت اطمینان پRCMژفبرپایه تحلیل آماريفکمیفاز داده هايفخروج از مدار در سطح تجهیزات برايفقابلیت اطمینان کلیفسیستم پیشنهاد نمودند که جهت شناساییفتجهیزات بحرانیفبرايفقابلیت اطمینان سیستم اعمال میشود]
میکائیل پچت وهمکارانفیک سیستم مبتنیفبر وضعیتپconditionzbasedژفارائه دادند که از مکانیزم تعمیر ونگهداري مبتنیفبر قابلیت اطمینان براي بهینه کردن هزینه تعمیر ونگهداريفاستفاده میکندچاین روش استراتژيفترکیب داده را برايفبهبود مانیتورینگ وضعیت ،ارزیابیفسلامت تجهیزات به کار گرفته است]ذ[چ فچاحسان ریحانی و همکارانفیک الگوریتم تکاملی ترکیبی پالگوریتم ژنتیک و الگوریتم تپه نورديژبراي به دست آوردن زمان بندي تعمیر ونگهداري ژنراتورها مبتنی بر قابلیت اطمینان ارائه نمودند ]غ[
چفیاره وهمکارانفمفهوم ازدحام چندگانه برايفالگوریتم بهینه سازيفازدحام ذره گسسته اصلاح شده پMDPSOژفبرايف ایجاد یک الگوریتم قويفجهت حل مساله زمان بنديفتعمیرونگهداريفژنراتور پGMSژ فمعرفیفکردند]ه[چ فدرسال زححه فدر یک تحقیق دیگر با استفاده از روش هاي کلونی مورچگان روشی جهت مینیمم سازي هزینه تعمیر ونگهداري پیشگیرانه روي سیستم هاي سري –موازي ارائه شد]ش[چفتانت وشفیع پور الگوریتم بهینه سازي فکلونی فمورچگان با دامنه پیوسته را براي فزمان بندي فبهینه تعمیرونگهداريفنیروگاه برق با توجه به هزینه تعمیرونگهداريفارائه نمودند]حل[چفعلی بدري وهمکارانفبه زمان بندي تعمیر ونگهداري نیروگاه ها با درنظر گرفتن شاخص هايفقابلیت اطمینان وایمنی سیستم توجه کردندچبه محدودیت هاي ایمنی علاوه بر محدودیت هاي نیروي انسانی و شاخص هاي قابلیت اطمینان سیستم از قبیل انرژي توزیع نشده نیز توجه کردندواز سیستم مدلسازي جبري عمومیqپGeneral Algebraic Modelling System-GAMS ژفبراي حل مساله بهینهفسازي استفاده کردند ]
در این تحقیق برايفیک پست نمونه فوق توزیع برق به عنوان یک سیستم قدرت متشکل از تجهیزات مختلف با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات باینريفیک زمان بندي بهینه فانجام سرویس هاي تعمیر ونگهداري پیشگیرانه بدست آورده شده تا بوسیله آن قابلیتف اطمینان سیستم برايفبازه زمانیفزساله بهره برداريفماکزیمم گردددرادامه مقاله ، اجزاي سیستم در بخش هفمعرفی ودربخش مقابلیت اطمینان و دسترس پذیري سیستم تحت سرویس پیشگیرانه مدلسازي شده است دربخش تفتابع هدف ودربخش هاي زفو ذفپیاده سازي و نتایج اجراي برنامه زمان بندي منتج از الگوریتم ازدحام ذرات باینريفتشریح گردیده استچدربخش غفنتایج حاصله از الگوریتم با روش هاي کلاسیک مورد مقایسه قرار گرفته و در بخش هف نتیجه گیري ارائه شده است
