بخشی از مقاله
چکیده- به منظور شناسایی عیب در یک توربین بخار نمونه 440 مگاواتی، با استفاده از مدل غیرخطی ارائه شده برای آن، حالات سیستم توسط رویتگر کالمن توسعه یافته بهره بالا تخمین زده شده است. این رویتگر به علت کالمن بودن آن بهینه است و همگرایی آن به علت پارامتر بهره بالا تضمین میگردد. عیوب موجود در قسمتهای مختلف توربین نظیر عیب در سنسور ترموکوپل، عیب آلودگی و به جا ماندن آن در مسیر بخار توربین و... توسط این رویتگر شناسایی شده است. میزان زمان تاخیر شناسایی و ایزولاسیون عیب با یک روش مبتنی بر داده، مقایسه گردیده است.
فشار بخار ورودی حدوداً 0,5 مگا پاسکال به علت عبور از سیستم دریچه توربین، کاهش پیدا میکند. در وضعیت بار کامل، دمای خروجی و فشار در توربین بخار به ترتیب 357 درجه سانتیگراد و5,37 مگا پاسکال میباشد. بخار سرد، از میان جداکنندههای رطوبت به منظور خشک شدن، عبور مینماید. بخار سرد به منظور حرارتگیری دوباره به گرمکنهای مجدد فرستاده می-شود. بخاری که مجدداً حرارت دیده است، در دمای 535 درجه سانتیگراد و فشار 4,83 مگاپاسکال به توربین فشار متوسط - - IP تغذیه میشود. بخار خارج شده از توربین IP برای آخرین مرحله از انبساط به توربین فشار پایین - LP - فرستاده میشود. دما و فشار ورودی به توربین LP به ترتیب 289,7 سانتیگراد و 0,83 مگاپاسکال میباشد.
-1-2 مجموعه عیوب توربین
در این پژوهش سه نوع عیب: خطای عملگر، عیب در سنسور ترموکوپل و عیب آلودگی و به جا ماندن مواد در مسیر بخار توربین، در نظر گرفته شده است. انواع عیوب نوع یک و دو، به جدا کردن قطعات توربین احتیاجی ندارند ولی باعث خاموشی یا خسارت توربین میگردند. عیب نوع سوم نمونه ای از عیوبی است که نیازمند جدا کردن قطعات توربین برای تشخیص و تصحیح می باشند. مجموعه عیوب مطرح شده برای توربین نمونه بخار در [1] در جدول 1 نشان داده شده است: در نهایت مدل فضای حالت برای قسمت فشار قوی توربین بخار به صورت رابطه - 1 - میباشد. که در آن Pout و Tout به ترتیب فشار و دمای بخار در خروجی قسمت فشار قوی و Pin و Tin به ترتیب، فشار و دمای ورودی به توربین در قسمت فشار قوی و فشار متوسط میباشند.
WHP برابرتوان تولید شده در قسمت HP توربین بخار میباشد. بهینه شده برای گرمای ویژه CP ، برای رسیدن به بهترین مقدار عملکرد در حالتهای مختلف بار، 2,1581 به دست میآید و به همین ترتیب عامل انبساط پلی-تروپیک K برابر 1,2718 میگردد. راندمان یک توربین HP که به خوبی طراحی شده است، در حدود 85 الی 90 درصد میباشد. یک مقایسه منصفانه بین دادههای واقعی و نتایج شبیهسازی نشان میدهد که راندمان توربین HP ، ηHP برابر 89,31 درصد به اندازه کافی برای متناسب بودن پاسخهای مدل و پاسخهای واقعی سیستم مناسب میباشد.
در قسمت فشار پایین توربین بخار LP معادلات در فضای حالت به صورت رابطه - 3 - هستند. که در آن Pex4،Pex5، Pex6 و Pex7 به ترتیب فشار بخار و Tex4،Tex5، Tex6 و Tex7 به ترتیب دمای بخار آب در خروجیهای بخش توربین فشار متوسط LP هستند. WLP نیز برابر توان تولید شده در قسمت LP میباشد. hLP، hex4، hex5، hex6 و hex7 به ترتیب توابع آنتالپی بخار در قسمتهای خط IP-LP و خروجی چهارم تا هفتم قسمت فشار پایین توربین بخار هستند. در خروجیهای پنجم و هفتم بخار آب در ناحیه دو فاز قرار دارد، از این رو به منظور محاسبه آنتالپی مخلوط، توابع غیرخطی آنتروپی بخار نیز مورد نیاز است. این توابع در [5] به طور مفصل بسط داده شده است و از ذکر آنها در این قسمت خودداری میشود.
-3 رویتگر کالمن توسعه یافته بهره بالا
رویتگر کالمن توسعه یافته بهره بالا، ساختاری مشابه رویتگر کالمن توسعه یافته دارد. [6] فیلتر کالمن توسعه یافته یکی از مشهورترین الگوهایی است که برای تخمین متغیرهای ناشناخته به وسیلهی اندازه گیری ها در سیستمهای غیرخطی دینامیکی است. همچنین این رویتگر برای شناسایی عیوب استفاده می-گردد. این کار بر پایه فرآیند نو شدن - تغییر - که اندازهگیریهای پیش بینی شده و واقعی را تجمیع میکند، صورت میگیرد. فرآیند نوسازی میتواند پایش شود. یک نمونه رویتگر بر پایه بهره تطبیقی، رویتگر بهره بالاست. رویتگرهای بهره بالا خواص تئوری مناسبی دارند.[7] اولین خاصیت این است که این رویتگرها نیاز به مطالعه خاصیت رویت پذیری مدل دارند.
رویتگرهای بهره بالا، رویتگرهای نمایی هستند که میتوان همگرایی آنها را به اثبات رساند. همگرا بودن یک رویتگر، یکی از نیازهای اساسی برای فرآیندهای حساس است. بنابراین استفاده از بهره رویتگر به روش زیر مناسب میباشد: - 1 استفاده از یک EKF هنگامی که تخمین نزدیک به حالت واقعی است، زیرا EKF رویتگر محلی بهینه میباشد. - 2 از یک رویتگر بهره بالا در مواقعی که اختلال زیادی اتفاق میافتد، زیرا این رویتگرهای غیرخطی، همگرا شونده هستند. در 10]،9، [8 رویتگر کالمن توسعه یافته بهره بالا - HG-EKF - معرفی گردیده است.
