چکیده نیاز روزافزون به عملکرد بهتر سیستم ها و بالا بردن کیفیت تولیدات از یک سو و افزایش بازده و کاهش قیمت تولیدات از سوی دیگر موجب خودکار شدن و افزایش پیچیدگی پروسه های صنعتی شده است و امروزه یک مبحث مهم در سیستم های خودکار، ایمنی و قابلیت اطمینان در آنهاست. یک راه افزایش قابلیت اطمینان در سیستمها افزایش کیفیت و قابلیت اطمینان اجزای آن، مانند: سنسورها، عملگرها، کنترل کننده ها و .... می باشد ولی این امر نیز عملکرد بدون نقص در سیستم ها را تضمین نمی کند. بنابراین پایش فرآیند و عیب یابی آن یک امر ضروری و گریزناپذیر است. در این گزارش روش عیب یابی با استفاده از مشاهده گر اغتشاش پیشنهاد و چگونگی آن شرح داده می شود. کنترل با استفاده از مشاهده گر اغتشاش، یک روش رایج در کنترل حرکت می باشد. مشاهده گر اغتشاش، با استفاده از ورودی، خروجی و مدل نامی سیستم، تغییرات رخ داده در سیستم را بصورت اغتشاش ورودی تخمین می زند که با اعمال آن به سیستم، اثر این تغییرات در خروجی جبران می شود. در این پروژه، هدف استفاده از اغتشاش تخمین زده شده، جهت عیب یابی علاوه برکنترل است. روش پیشنهادی در گروه عیب یابی مبتنی بر مدل کمی قرار دارد و در واقع، مشاهده گر اغتشاش یک تولید کننده باقیمانده است، که خـروجـی این تولیدکننده باقیمانده، علاوه بر عیب یابی، جهت کنترل به سیستم اعمال می شود. با بکارگیری حلقه های مشاهده گرهای متعدد با توجه به تعداد خروجی های سیستم و اعمال خروجی مشاهده گرها به سیستم، با توجه به ساختار سیستم به همراه مشاهده گرها، اثر یک عیب می تواند توسط یک مشاهده گر بگونه ای جبران شود که مابقی مشاهده گرها به آن حساس نباشند. در نتیجه در واقع امکان اعمال خروجی این تولیدکننده باقیمانده به سیستم، می تواند در تفکیک عیوب نیز موثر باشد. یکی از روش های رایج در تفکیک عیوب در باقیمانده ها، استفاده از روش دکوپله سازی مبتنی بر فضای پوچی است، که برای تفکیک عیوب در عیب یابی با مشاهده گر اغتشاش نیز بسط داده می شود. همچنین در این گزارش امکان بهره گیری، از روش های موجود دکوپله سازی در کنترل، جهت تفکیک عیوب، بررسی می شود . مشاهده گر حالت تعمیم یافته، در حوز? فضای حالت طراحی می شود و با اختصاص یک حالت اضافه، قادر است علاوه بر حالتها، تغییرات سیستم نسبت به مدل طراحی (مدلی که با استفاده از آن مشاهده گر طراحی می شود) را تخمین بزند. چگونگی عیب یابی با این مشاهده گر مانند روش مطرح شده برای مشاهده گر اغتشاش است. یکی از کاربردهای این مشاهده گر کاربرد در سیستم های غیرخطی است که می تواند در عیب یابی این سیستم ها بکار گرفته شود. یکی از مزیتهای عیب یابی با استفاده از مشاهده گر اغتشاش، استفاده از پیشرفتهای حاصل شده در این زمینه، ازجمله کاربرد در سیستم های با تأخیر زمانی و غیرخطی است. در این گزارش، در فصل اول تعاریف و مفاهیم عیب یابی و روش های موجود در این زمینه مرور می شود و فصل دوم به موارد و اصول طراحی مورد نیاز در فصول بعد اختصاص یافته است. در فصل سوم چگونگی عیب یابی با مشاهده گر اغتشاش شرح داده می شود و فصل چهارم به عیب یابی با مشاهده گر حالت تعمیم یافته، می پردازد. در فصل پنجم کاربرد عیب یابی با مشاهده گر اغتشاش در سیستم های با تأخیر زمانی بررسی می شود و عیب یابی مبتنی بر مشاهده گر حالت تعمیم یافته در سیستم بویلر- توربین بکارگرفته می شود و در آخر، جمع بندی و پیشنهادات، در فصل ششم ارائه می گردد.

عدم تشخیص به موقع عیب یا خرابی به وسیله کاربر در سیستم های حساس، منجر به صدمه دیدن و از بین رفتن مقادیر قابل توجهی از امکانات و اطلاعات خواهد شد. در برخی از موارد این امر باعث تلفات جانی نیز می گردد. در نتیجه تمایل روزافزونی در زمینه تشخیص خرابی چه در مجامع علمی و چه در مجامع صنعتی ایجاد شده است و خودکار نمودن تشخیص عیب سیستم و علت آن امروزه یک ضرورت در حوزه های مختلف از جمله نیروگاه ها محسوب می شود. با توجه به افزایش تعداد نیروگاه های سیکل ترکیبی بر اساس طرح نیام شرکت مپنا در کشور، مدل سازی و طراحی سیستم تشخیص عیب برای اجزای اصلی این نیروگاه ها، امری مهم تلقی می شود. یکی از اجزای اصلی نیروگاه سیکل ترکیبی، بویلر بازیاب حرارتی می باشد که عملکرد مناسب آن نقش بسزایی را در بهبود عملکرد نیروگاه ایفا می کند. از طرفی با توجه به اینکه بویلر بازیاب حرارتی یک سیستم پیچیده و با مقیاس بزرگ صنعتی محسوب می شود، بایستی از روش دقیق و کارآمد برای مدل سازی و طراحی سیستم نظارتی آن استفاده نمود. در این گزارش، تمرکز بر روش باند گراف صورت گرفته است. روش باند گراف به دلیل دارا بودن ویژگی های رفتاری ، ساختاری و سببی ، علاوه بر استفاده در مدل سازی سیستم ها، می تواند برای آنالیز و طراحی سیستم تشخیص عیب قسمت های گوناگون سیستم ها نیز مورد استفاده قرار گیرد. در واقع این روش، مصالحه ای بین روش های پیچیده مدل سازی که بر استفاده از معادلات دیفرانسیلی پیچیده تاکید دارند و روش های مدل سازی که سیستم را به صورت یک جعبه سیاه مدل می کنند، می باشد و نیز محدودیتی برای مدل سازی سیستم ها در حوزه های گوناگون ندارد. در این گزارش، بر اساس این روش، در مرحله اول، تمامی زیرسیستمهای اصلی بویلر بازیاب حرارتی نیروگاه سیکل ترکیبی طرح نیام مپنا یعنی پیشگرمکن، تانک ذخیره، پمپهای فشار ضعیف و قوی، اکونومایزر فشارقوی، درام و اواپراتور فشار ضعیف و قوی و سوپرهیترهای فشار ضعیف و قوی مدل سازی شده اند. سپس مدل پیشنهادشده مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. با توجه به اینکه مقادیر به دست آمده از مدل، کمتر از 2 درصد با مقادیر واقعی فرآیند اختلاف دارند، اعتبارسنجی مدل با موفقیت انجام گرفته است. در مرحله دوم، بر اساس روش باند گراف، سیستم تشخیص عیب مناسبی برای بویلر بازیاب حرارتی نیروگاه سیکل ترکیبی طرح نیام مپنا طراحی گردیده است. سپس با تزریق خرابیهای گوناگون به مدل پیشنهادشده، صحت عملکرد سیستم طراحی شده، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصله از این ارزیابی نشان می دهد که سیستم تشخیص عیب طراحی شده، هر 77 عیب ممکن برای بویلر مذکور را به درستی آشکارسازی و جداسازی می کند و می تواند سیستم تشخیص عیب مطلوب و دقیقی برای بویلرهای بازیاب حرارتی طرح نیام مپنا محسوب شود. لازم به ذکر است که با توجه به اطلاعات جمع آوری شده از مقالات و کتب گوناگون، چنین طرحی در این مقیاس بزرگ، برای اولین بار انجام گرفته است.

چکیده امروزه توربینهای گاز بخاطر ابعاد محدود، وزن کم، چندگانگی سوخت مصرفی و راه اندازی سریع بعنوان گزینه ای مناسب در سیستمهای نیروگاهی شناخته شده اند. از آنجا که تغییر پارامترهای توربین و اغتشاشات موجود از جمله نوسانات بار الکتریکی در شبکه توزیع ممکن است موجب بروز برخی ناپایداری ها در سیستم شود، بدست آوردن یک مدل دقیق دینامیکی و طراحی یک کنترل کننده مقاوم که به این اغتشاشات حساسیت نشان ندهد، لازم و ضروری است. در این پایان نامه ابتدا توربین گاز و اجزا مختلف آن توصیف شده و روشهای مختلفی که برای مدلسازی آن ارائه شده اند ، مورد بررسی قرار گرفته است. از بین مدلهای موجود تمرکز اصلی بر روی مدل arx می باشد و در ادامه یک مدل با 6 ورودی و 3 خروجی از توربین گاز نیروگاه منتظرقائم کرج که ساخت شرکت جنرال الکتریک (ge) سری ms9001e می باشد، مورد استفاده قرار گرفته است که در آن ورودیها عبارتند از: دمای محیط( ) ، بار درخواستی ( )، دور نامی ( )، دمای مطلوب( )، دبی سوخت(f) و زاویه پره های راهنمای ورودی کمپرسور( ) و خروجیها عبارتند از: سرعت(n)، دمای خروجی اگزوز( ) و توان خروجی(p). در بحث کنترل، یک ساختار کنترل مقاوم ارائه شده است که در آن با کمینه کردن نرم خطا، فرمان لازم برای دبی سوخت و موقعیت پره های راهنمای ورودی کمپرسور ارسال می شود. در این ساختار می توان یک یا ترکیبی از خروجیهای سیستم را بطور همزمان کنترل کرد وکارایی آن در حوزه زمان و فرکانس مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیلی انجام شده نشان می دهد که کنترل کننده طراحی شده قادر است پایداری و عملکرد توربین گاز را در حضور اغتشاشات و هنگام تغییرات بار الکتریکی حفظ نمایند. علاوه برآن، شبیه سازیهای متفاوتی در حوزه زمان تحت شرایط مختلف کاری انجام شده است، که نتایج حاصل از آن موارد فوق را تایید می کند .