پایان نامه محاسبه و ارزیابی اثر پارامترهای مختلف بر نحوه توزیع دما در نان طی فرایند پخت به کمک دینامیک سیالات محاسباتی

 متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته صنایع غذایی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد دامغان

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی-صنایع غذایی

عنوان:

محاسبه و ارزیابی اثر پارامترهای مختلف بر نحوه توزیع دما در نان طی فرایند پخت به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

سال تحصیلی1392-1391

 

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

 

 

فهرست مطالب

چکیده…………………………………………………………………………………………1

فصل اول  مقدمه………………………………………………………………………………………2

1-1معرفی ………………………………………………………………………………………………………………………………………..3

1-1-1 تاریخچه نان…………………………………………………………………………………………………………………………3

1-1-2 نان در تاریخ…………………………………………………………………………………………………………………………4

1-1-3 نان در ایران…………………………………………………………………………………………………………………………..5

1-1-4 نان در فرهنگهای گوناگون……………………………………………………………………………………………………..7

1-2 ریز مغذی های موجود در نان……………………………………………………………………………………………………….7

1-2-1سبوس گندم ………………………………………………………………………………………………………………………….9

1-3 انواع نان………………………………………………………………………………………………………………………………….. 10

1-4 مقایسه انواع نان ………………………………………………………………………………………………………………………..11

1-4-1-مقایسه بین نان های حجیم و نیمه حجیم……………………………………………………………………………….11

1-4-2 مقایسه انواع نان های سنتی ایرانی………………………………………………………………………………………….12

1-5 آرد مصرفی در تولید نان……………………………………………………………………………………………………………..13

1-6 تغییر الگوی تولید نان و کاهش ضایعات ……………………………………………………………………………….14

1-7 روش های نگهداری نان……………………………………………………………………………………………………………..14

الف

1-8 نانهای فانتزی حجیم و نیمه حجیم……………………………………………………………………………………………….15

1-9 نان صنعتی………………………………………………………………………………………………………………………………..15

1-9-1 خط تولید نان صنعتی……………………………………………………………………………………………………………16

1-9-2 شرح فرآیند تولید ……………………………………………………………………………………………………………….17

1-10 بررسی نقاط قوت و ضعف تکنولوژیهای مرسوم در فرآیند تولید……………………………………………………33

فصل دوم  پیشینه تحقیق………………………………………………………………………….35

2-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………….36

2-2مروری بر کارهای گذشته…………………………………………………………………………………………………………….37

فصل سوم  آشنای با نرم افزار فلوئنت………………………………………………………..44

3-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………….45         3-2 اهمیت انتقال حرارت و جریات سیال………………………………………………………………………………………… .45

3-3 متد های پیشگویی……………………………………………………………………………………………………………………..46

3  -3-1 امتیازات یک محاسبه تئوری………………………………………………………………………………………………….47

3-3-2 نارسایی های محاسبه تئوری…………………………………………………………………………………………………48

3-3-3 انتخاب متد پیش گویی…………………………………………………………………………………………………………..49

3-4 CFD چیست؟…………………………………………………………………………………………………………………………..49

3-4-1 یک برنامه CFD  چگونه کار می کند؟………………………………………………………………………………………51

3-4-2 توانایی نرم افزار فلوئنت……………………………………………………………………………………………………….53

3-5 آشنایی کلی با نرم افزار و قابلیت های آن………………………………………………………………………………………54

3-5-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………55

3-5-2 ساختار برنامه………………………………………………………………………………………………………………………56

ب

3-5-3 قابلیت های  برنامه………………………………………………………………………………………………………………57

3-5-4 دید کلی از نرم افزار فلوئنت…………………………………………………………………………………………………58

3-5-5 اجرا کردن نرم افزار فلوئنت………………………………………………………………………………………………….62

3-5-5-1 محاسبه گر یک دقته و دو دقته…………………………………………………………………………………………62

3-5-5-2 اجرا نرم افزار فلوئنت در سیستم عامل………………………………………………………………………………62

3-5-5-3 انتخاب شیوه محاسباتی و فرمول بندی……………………………………………………………………………..63

3-5-5-4 وارد کردن شبکه………………………………………………………………………………………………………….64

3-5-5-5 تعریف شرایط مرزی……………………………………………………………………………………………………68

فصل چهارم فرضیات شبیه سازی و معادلات………………………………………………88

4-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………….89

4-2 شبکه بندی………………………………………………………………………………………………………………………………..97

4-2-1 نان سنگک با شبکه بندی نوع اول………………………………………………………………………………………….97

4-2-2 نان سنگک با شبکه بندی نوع دوم…………………………………………………………………………………………99

4-2-3 نان بربری گرد با حفره های منظم………………………………………………………………………………………..100

4-2-4 نان بربری گرد با حفره های نا منظم…………………………………………………………………………………….101

4-2-5 نان بربری دراز با حفره های منظم……………………………………………………………………………………….102

4- 2- 6نان بربری دراز با حفره های نا منظم……………………………………………………………………………………103

4-3 معادلات ………………………………………………………………………………………………………………………………..105

4-4 شرایط مرزی……………………………………………………………………………………………………………………………106

ج

4-5 خواص فیزیکی………………………………………………………………………………………………………………………..106

فصل پنجم نتایج شبیه سازی…………………………………………………………………..108

5-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………..109

5-2 کانتورهای مربوط به نان سنگک…………………………………………………………………………………………………109

5-3 کانتورهای مربوط به نان بربری………………………………………………………………………………………………….129

5-3-1 کانتورهای مربوط به نان بربری دراز با شبکه بندی (مش) منظم ………………………………………………129

5-3-2 کانتورهای مربوط به نان بربری دراز با شبکه بندی (مش) نا منظم……………………………………………138

5-3-3کانتورهای مربوط به نان بربری گرد با شبکه بندی (مش) منظم…………………………………………………149

5-3-4کانتورهای مربوط به نان بربری گرد با شبکه بندی (مش)نا منظم ……………………………………………..160

فصل ششم نتیجه گیری………………………………………………………………………….166

ضمائم………………………………………………………………………………………………..169

پیوست الف…………………………………………………………………………………………169

پیوست ب…………………………………………………………………………………………..172

منابع و ماخذ………………………………………………………………………………………180

 

 

 

 

 

د

 

 

 

 

 فهرست جدول ها

جدول 3-1 منوهای مورد استفاده در هر مرحله…………………………………………………………………………………….61

جدول 3-2تقسیم بندی انواع نواحی……………………………………………………………………………………………………69

جدول3-3 پیش فرضهای تنظیم شده در سیستم SI برای شرط مرز ورودی سرعت……………………………………77

جدول3-4 پیش فرضهای تنظیم شده در سیستم SI برای شرط مرز ورودی جریان جرمی…………………………..81

جدول الف-1 مقایسه مشخصات نان سنتی و صنعتی…………………………………………………………………………..170

جدول الف-2 ادامه مقایسه مشخصات نان سنتی و صنعتی…………………………………………………………………..171

جدول ب-1 استاندارد ملی نان…………………………………………………………………………………………………………177

جدول ب-2 مشخصات نان……………………………………………………………………………………………………………..179

 

 

ه

 

 

 

 

 

فهرست نمودارها

نمودار 4-1 مقادیر ضریب هدایت حرارتی ارائه شده توسط وونگ و زو………………………………………………..107

نمودار 4-2 مقادیر ظرفیت حرارتی ویژه ارائه شده توسط وونگ و زو…………………………………………………..107

نمودار5-1 تغییرات درجه حرارت نسبت به زمان پخت نان سنگک……………………………………………………….127

نمودار5-2 تغییرات درجه حرارت نسبت به زمان پخت نان بربری دراز با شبکه بندی منظم……………………..137

نمودار5-3 تغییرات درجه حرارت نسبت به زمان پخت نان بربری دراز با شبکه بندی نا منظم………………….147

نمودار5-4 تغییرات درجه حرارت نسبت به زمان پخت نان بربری گرد با شبکه بندی منظم……………………..158

نمودار5-5 تغییرات درجه حرارت نسبت به زمان پخت نان بربری گرد با شبکه بندی نا منظم………………….164

 

و


 

 

 

 

فهرست شکل ها

شکل 1-1 تشریح فرآیند تولید نان صنعتی …………………………………………………………………………………………..17

شکل 1-2 دستگاه اتو ماتیک آماده ساز خمیر غیر پیوسته……………………………………………………………………….20

شکل 1-3 دستگاه اتو ماتیک آماده ساز خمیر پیوسته……………………………………………………………………………..21

شکل 1-4 دستگاه مخلوط کن دارای تغار دوار……………………………………………………………………………………..23

شکل 1-5 دستگاه چانه گیر اتو ماتیک محفظه ای………………………………………………………………………………….27

شکل 1-6 نمای شماتیک ذستگاه چانه گیر اتوماتیک محفظه ای……………………………………………………………..27

.شکل 1-7 فر چند طبقه ای……………………………………………………………………………………………………………….30

شکل 1-8 فر تونلی………………………………………………………………………………………………………………………….31

شکل1-9 نمایی از فر تونلی با تغییرات درجه حرارت…………………………………………………………………………..32

شکل2-1 نمایی از فر تونلی شبیه سازی شده توسط میراده…………………………………………………………………….38

ز

 

شکل2-2 نمای شماتیک فر با سینی متحرک مدل شده توسط تردتای………………………………………………………39

شکل2-3 فر نان صنعتی مورد مطالعه ونگ و زو…………………………………………………………………………………..40

شکل 2-4 فر الکتریکی مورد مطالعه توسط چانول و. آنیشاپروین……………………………………………………………41

شکل2-5. نتایج حاصل از شبیه سازی چانول برای درجه ژلاتینه شدن وتغییرات دما داخل نان……………………41

شکل2-6 نمای از فر با سینی های چرخان………………………………………………………………………………………….42

 

شکل 4-1 نمای شماتیک از نان سنگک مدل شده…………………………………………………………………………………90

شکل 4-2 نمای شماتیک ازتنور نان سنگک مدل شده……………………………………………………………………………91

شکل4-3 نمای شماتیک از نان بربری گرد با آرایش حفره های مربعی…………………………………………………….92

شکل 4-4 نمای شماتیک ازنان بربری گرد با آرایش حفره های مثلثی………………………………………………………92

شکل 4-5 نمای شماتیک ازنان بربری دراز با آرایش حفره های مثلثی……………………………………………………..93

شکل 4-6 نمای شماتیک از نان بربری دراز با آرایش حفره های مربعی…………………………………………………..93

شکل 4-7 نمای شماتیک از تنورنان بربری…………………………………………………………………………………………..94

شکل 4-8 نمای شماتیک از قرار گرقتن نان سنگک درون تنور……………………………………………………………….95

شکل 4-9 نمای شماتیک از قرار گرفتن نان بربری دراز درون تنور………………………………………………………….96

شکل 4-10 نمای شماتیک از قرار گرفتن نان بربری گرد درون تنور………………………………………………………..96

شکل 4-11 نمای تنور نان سنگک شبکه بندی هرم های 4 وجهی…………………………………………………………..97

ح

شکل 4-12نمایی از نان سنگک شبکه بندی شده با هرم های 4 وجهی……………………………………………………98

شکل 4-13 نمای تنور نان سنگک شبکه بندی منشور های 5 وجهی……………………………………………………….99

شکل 4-14نمایی از نان سنگک شبکه بندی شده با منشور 5 وجهی………………………………………………………..99

شکل 4-15 نمای تنور نان بربری شبکه بندی شده………………………………………………………………………………100

شکل 4-16نمای شبکه بندی نان بربری گرد با حفره های منظم…………………………………………………………….101

شکل 4-17نمای نزدیک شبکه بندی نان بربری گرد با حفره های منظم………………………………………………….101

شکل 4-18 نمای نان بربری گرد  شبکه بندی شده با حفره های نا منظم………………………………………………..102

شکل 4-19 نمای  نردیک از نان بربری گرد  شبکه بندی شده با حفره های نا منظم………………………………..102

شکل4-20نمای نان بربری دراز شبکه بندی شده با حفره های منظم هرم های 4 وجهی…………………………..103

شکل 4-21نمای نزدیک نان بربری دراز شبکه بندی شده با حفره های منظم………………………………………….103

شکل4-22نمای نان بربری دراز شبکه بندی شده با حفره های نا منظم هرم های 4 وجهی……………………….104

شکل4-23نمای نزدیک نان بربری دراز شبکه بندی شده با حفره های  نا منظم هرم های 4 وجهی……………104

شکل5-1 کانتور توزیع دما در بالای نان در زمان 61 ثانیه…………………………………………………………………….110

شکل5-2 کانتور توزیع دما در پایین نان در زمان 61 ثانیه……………………………………………………………………..110

شکل5-3 کانتور توزیع دما مقطع افقی تنور در زمان 61 ثانیه………………………………………………………………..111

شکل5-4 کانتور توزیع سرعت مقطع افقی تنور در زمان 61 ثانیه………………………………………………………….111

شکل5-5 کانتور توزیع دما مقطع عرضی تنور در زمان 61 ثانیه……………………………………………………………112

ط

شکل5-6 کانتور توزیع دما در بالای نان در زمان 161 ثانیه………………………………………………………………….113

شکل5-7 کانتور توزیع دما درپایین نان در زمان 161 ثانیه…………………………………………………………………….113

شکل5-8 کانتور توزیع دما مقطع افقی تنور در زمان 161 ثانیه………………………………………………………………113

شکل5-9 کانتور توزیع سرعت مقطع افقی تنور در زمان 161 ثانیه………………………………………………………..114

شکل5-10 کانتور توزیع دما مقطع عرضی تنور در زمان 161 ثانیه…………………………………………………………114

شکل5-11 کانتور توزیع دما در بالای نان در زمان 261 ثانیه…………………………………………………………………116

شکل5-12 کانتور توزیع دما درپایین نان در زمان 261 ثانیه………………………………………………………………….116

شکل5-13 کانتور توزیع دما مقطع افقی تنور در زمان 261 ثانیه……………………………………………………………117

شکل5-14 کانتور توزیع سرعت مقطع افقی تنور در زمان 261 ثانیه………………………………………………………117

شکل5-15 کانتور توزیع دما مقطع عرضی تنور در زمان 261 ثانیه…………………………………………………………118

شکل5-16 کانتور توزیع دما در بالای نان در زمان 361 ثانیه…………………………………………………………………119

شکل5-17کانتور توزیع دما در پایین نان در زمان 361 ثانیه………………………………………………………………….119

شکل5-18 کانتور توزیع دما مقطع افقی تنور در زمان 361 ثانیه…………………………………………………………….120

شکل5-19 کانتور توزیع سرعت مقطع افقی تنور در زمان 361 ثانیه………………………………………………………120

شکل5-20 کانتور توزیع دما مقطع عرضی تنور در زمان 361 ثانیه…………………………………………………………121

شکل5-21 کانتور توزیع دما در بالای نان در زمان 461 ثانیه………………………………………………………………..122

شکل5-22 کانتور توزیع دما در پایین نان در زمان 461 ثانیه…………………………………………………………………122

ی

شکل5-23 کانتور توزیع دما مقطع افقی تنور در زمان 461 ثانیه……………………………………………………………123

شکل5-24 کانتور توزیع سرعت مقطع افقی تنور در زمان 461 ثانیه………………………………………………………123

شکل5-25 کانتور توزیع دما مقطع عرضی تنور در زمان 461 ثانیه…………………………………………………………124

شکل5-26 کانتور توزیع دما در بالای نان در زمان 561 ثانیه…………………………………………………………………125

شکل5-27 کانتور توزیع دما در پایین نان در زمان 561 ثانیه…………………………………………………………………125

شکل5-28 کانتور توزیع دما مقطع افقی تنور در زمان 561 ثانیه…………………………………………………………….126

شکل5-29 کانتور توزیع سرعت مقطع افقی تنور در زمان 561 ثانیه………………………………………………………126

شکل5-30 کانتور توزیع دما مقطع عرضی تنور در زمان 561 ثانیه…………………………………………………………127

شکل5-31 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری دراز در زمان 71 ثانیه…………………………………..129

شکل 5-32 کانتور توزیع درجه حرارت در پایین نان بربری دراز در زمان 71 ثانیه………………………………….129

شکل5-33 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 71 ثانیه………………………………………….130

شکل5-34 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 71 ثانیه……………………………………..130

شکل5-35 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 71 ثانیه………………………………………130

شکل 5-36 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری دراز در زمان 121 ثانیه………………………………..131

شکل 5-37 کانتور توزیع درجه حرارت در پایین نان بربری دراز در زمان 121 ثانیه………………………………..131

شکل5-38 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 121 ثانیه………………………………………..132

شکل5-39 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 121 ثانیه……………………………………132

ک

شکل5-40 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 121 ثانیه………………………………………..132

شکل 5-41 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری دراز در زمان 171 ثانیه………………………………..133

شکل 5-42 کانتور توزیع درجه حرارت در پایین نان بربری دراز در زمان 171 ثانیه………………………………..133

شکل5-43 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 171 ثانیه………………………………………..134

شکل5-44 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 171 ثانیه……………………………………134

شکل5-45 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 171 ثانیه…………………………………….134

شکل 5-46 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری دراز در زمان 221 ثانیه………………………………..135

شکل 5-47 کانتور توزیع درجه حرارت درپایین نان بربری دراز در زمان 221 ثانیه…………………………………135

شکل5-48 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 221 ثانیه……………………………………….136

شکل5-49 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 221 ثانیه……………………………………136

شکل5-50 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 221 ثانیه…………………………………….136

شکل 5-51 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری دراز در زمان 71 ثانیه………………………………….138

شکل 5-52 کانتور توزیع درجه حرارت در پایین نان بربری دراز در زمان 71 ثانیه………………………………….138

شکل5-53 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 71 ثانیه………………………………………….139

شکل5-54 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 71 ثانیه……………………………………..139

شکل5-55 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 71 ثانیه………………………………………139

شکل 5-56 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری دراز در زمان 121 ثانیه………………………………..140

شکل 5-57 کانتور توزیع درجه حرارت درپایین نان بربری دراز در زمان 121 ثانیه…………………………………140

ل

شکل5-58 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 121 ثانیه………………………………………..141

شکل5-59 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 121 ثانیه……………………………………141

شکل5-60 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 121 ثانیه……………………………………141

شکل 5-61 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری دراز در زمان 171 ثانیه……………………………….142

شکل 5-62 کانتور توزیع درجه حرارت پایین نان بربری دراز در زمان 171 ثانیه…………………………………….143

شکل5-63 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 171 ثانیه………………………………………..143

شکل5-64 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 171 ثانیه……………………………………144

شکل5-65 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 171 ثانیه…………………………………….144

شکل 5-66 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری دراز در زمان 220 ثانیه………………………………..145

شکل 5-67 کانتور توزیع درجه حرارت درپایین نان بربری دراز در زمان 220 ثانیه…………………………………145

شکل5-68 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 220 ثانیه……………………………………….146

شکل5-69 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 220 ثانیه……………………………………146

شکل5-70 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 220 ثانیه…………………………………….147

شکل 5-71 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری گرد در زمان 71 ثانیه…………………………………..148

شکل 5-72 کانتور توزیع درجه حرارت درپایین نان بربری گرد در زمان 71 ثانیه……………………………………148

شکل5-73 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 71 ثانیه………………………………………….149

شکل5-74 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 71 ثانیه……………………………………..149

شکل5-75 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 71 ثانیه………………………………………149

م

شکل 5-76 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری گرد در زمان 121 ثانیه……………………………….150

شکل 5-77 کانتور توزیع درجه حرارت در پایین نان بربری گرد در زمان 121 ثانیه……………………………….150.

شکل5-78 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 121 ثانیه………………………………………..151

شکل5-79 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 121 ثانیه……………………………………151

شکل5-80 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 121 ثانیه…………………………………….152

شکل 5-81 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری گرد در زمان 171 ثانیه………………………………..153

شکل 5-82 کانتور توزیع درجه حرارت درپایین نان بربری گرد در زمان 171 ثانیه………………………………….153

شکل5-83 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 171 ثانیه………………………………………..154

شکل5-84 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 171 ثانیه……………………………………154

شکل5-85 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 171 ثانیه…………………………………….155

شکل 5-86 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری گرد در زمان 221 ثانیه………………………………..156

شکل 5-87 کانتور توزیع درجه حرارت در پایین نان بربری گرد در زمان 221 ثانیه………………………………..156

شکل5-88 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 221 ثانیه……………………………………….157

شکل5-89 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 221 ثانیه……………………………………157

شکل5-90 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 221 ثانیه…………………………………….158

شکل 5-91 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری گرد در زمان 71 ثانیه………………………………….159

شکل 5-92 کانتور توزیع درجه حرارت در پایین نان بربری گرد در زمان 71 ثانیه…………………………………..159

ن

شکل5-93 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 71 ثانیه………………………………………….160

شکل5-94 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 71 ثانیه……………………………………..160

شکل5-95 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 71 ثانیه……………………………………..161

شکل 5-96 کانتور توزیع درجه حرارت در بالای نان بربری گرد در زمان 171 ثانیه……………………………….162

شکل 5-97 کانتور توزیع درجه حرارت در پایین نان بربری گرد در زمان 171 ثانیه………………………………..162

شکل5-98 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای افقی در زمان 171 ثانیه……………………………………….163

شکل5-99 کانتور توزیع سرعت هوای داغ تنور در نمای افقی در زمان 171 ثانیه……………………………………163

شکل5-100 کانتور توزیع در جه حرارت تنور در نمای عرضی در زمان 171 ثانیه………………………………….164

 

 

 

 

 

 

 

 

 

س

 


چکیده

با توجه به ویژگیهای منطقه ای،فرهنگی،اقتصادی و اجتماعی کشور ما، غلات به ویژه نان از منابع اصلی الگوی غذایی روزانه جامه ایرانی است.

در این تحقیق پخت 2 نوع نان سنتی(سنگک،بربری)با 3 هندسه متفاوت( مثلثی, گرد و دراز) در تنور بوسیله دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است که هدف تعیین وضعیت پخته شدن در قسمتهای بیرونی و درونی نان می باشد.

بعد از توضیح درباره سیستم و نکاتی پیرامون آن،بطور مختصر مروری بر تاریخچه مدل سازی انجام داده و در ادامه مدل بدست آمده از معادلات مربوطه،توسط(CFD) شرح داده می شود.

همچنین اثر شبکه بندی منظم و نا منظم و نیز آرایش حفره ها ونحوه حرکت جریان هوای داغ در داخل تنور مورد بررسی قرار گرفته است.

جهت گسسته سازی فضای سه بعدی برای حل معادلات حاکم از روش شبکه بندی نا منظم استفاده شده است. در این نوع شبکه بندی فضا به هرم های 4 وجهی تقسیم شده است. در نان سنگک برای تحلیل اثر نوع شبکه بندی دو نوع شبکه بندی مختلف تولید شده است که در هر دو نوع نتایج یکسان می باشدو در نان بربری دراز و گرد از دو نوع شبکه بندی متظم و نا منظم اسنفاده شده است..

با بررسی کانتورهای سرعت و دما می توان به نتایجی در مورد اندازه نان،ضخامت نان و همچنین شکل و اندازه تنور رسید.

 

 

 

فصل اول

مقدمه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-1 معرفی

نان به آن دسته از غذاها اطلاق می شود که با پختن ، بخارپز کردن و یا سرخ کردن خمیر آرد و آب تهیه می شود. در بیشتر خمیرها نمک هم لازم است و اغلب از یک ماده برای ور آمدن خمیر نان استفاده می شود. در تهیه نان به غیر از نمک، مخمر، روغن و آب و گاهی برخی ادویه جات ، از انواع غلات نیز برای تولید آن استفاده می کنند.

نان در سراسر دنیا ، غذای اصلی محسوب می شود . اغلب از آرد گندم خمیری تهیه می کنند که به کمک خمیرمایه ور می آید و حجمش زیاد می شود و در نهایت درون تنور یا فر ، آن را می پزند.

اغلب از آرد گندم در تهیه نان استفاده می کنند چون میزان گلوتن آن بسیار زیاد است که سبب حالت اسفنجی و تردی نان می شود اما گاهی آرد گندم سیاه، جو، ذرت و جوی دوسر هم یا به تنهایی یا مخلوط با آرد گندم در تهیه نان به کار برده می شود.]27[

تعداد صفحه :221

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

پایان نامه سیستم پیشنهاد دهنده اطلاعات با بهره گرفتن از روش ترکیبی مدل غذایابی بهینه و رتبه ­بندی سه­گانه روابط معنایی داده­های متصل

 

دانشگاه اصفهان

دانشکده کامپیوتر

گروه کامپیوتر

 

 

 

پایان نامه ­ی کارشناسی ارشد رشته مهندسی کامپیوتر

گرایش نرم افزار

 

 

 

سیستم پیشنهاد دهنده اطلاعات با بهره گرفتن از روش ترکیبی مدل غذایابی بهینه و رتبه ­بندی سه­گانه روابط معنایی داده­های متصل

 

اسفندماه 1391

 

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

است.

چکیده، حجم عظیم داده­های موجود در داده­های پیوندی باعث شده است که کاربر نتواند داده­های مورد نیازش را در زمان مناسب پیدا کند. برای رفع این معضل، سیستم­های بیشماری به منظور گزینش داده­ ها طراحی و پیاده­سازی شده است که همچنان نتوانسته ­اند دقت و کارایی مناسبی داشته باشند. سازگار کردن الگوریتم­های موجود با ورودی و شرایط داده­های پیوندی می ­تواند دقت این سیستم­ها را بالا برد.

در این پایان نامه ، سیستم­ پیشنهادگری طراحی و پیاده­سازی می­شود که با ورودی­ و مشخصات داده­های پیوندی سازگار باشند. روش پیشنهادی از دو الگوریتم به نام­های نظریه غذایابی بهینه و رتبه ­بندی سه­گانه استفاده می­ کند و داده­ ها را از نظر تناسب با موضوع مورد علاقه کاربر رتبه ­بندی می­ کند. رتبه ­بندی سه­گانه داده­های پیوندی را تحلیل کرده و میزان ارتباط آن داده را نسبت به یک موضوع خاص محاسبه می­ کند. سپس، نظریه غذایابی بهینه نتایج حاصل از رتبه ­بندی سه­گانه را گزینش کرده و پس از مرتب­سازی به کاربر ارئه می­ کند. پیشنهادهای ارائه شده توسط این سیستم هم از ارزش معنایی مناسبی برخوردار است و هم اینکه با ساختار و چگونگی شیوه یافتن و دریافت اطلاعات در انسان هماهنگ است.

روش پیشنهادی با الگوریتم استاندارد رتبه ­بندی سه­گانه بر روی پنح مجموعه داده­ دیبی­پدیا مقایسه شده است. ارزیابی­ها نشان می­دهد که دقت روش پیشنهادی از روش استاندارد رتبه ­بندی سه­گانه بیشتر بوده است، با این وجود روش استاندارد از کارایی زمان اجرای بهتری برخوردار است.

کلیدواژه­ها: سیستم­های پیشنهادگر، داده­های پیوندی، نظریه غذایابی بهینه، رتبه ­بندی سه­گانه

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                  صفحه

فصل یکم: کلیات تحقیق

1-1 مقدمه. 1

1-2 موضوع تحقیق.. 2

1-3 اهداف تحقیق.. 4

1-4 اهمیت و ارزش تحقیق بر روی داده‌های پیوندی.. 5

1-5   ساختار تحقیق.. 5

فصل دوم: معرفی سیستم‌های پیشنهاد دهنده

2-1 مقدمه. 6

2-2 سیستم‌های پیشنهاد دهنده. 7

2-3 بررسی‌های تاریخی.. 7

2-4 طبقه بندی.. 8

2-4-1 روش‌های همبستگی.. 9

2-4-1-1 الگوریتم‌های مبتنی بر حافظه. 9

2-4-1-2 الگوریتم‌های مبتنی بر مدل.. 11

2-4-1-3 نقاط ضعف روش های فیلتر همبستگی.. 12

2-4-2 روش مبنی بر محتوا 12

2-4-3 روش‌های مبتنی بر دانش…. 13

2-4-4 روش‌های آماری.. 14

2-4-5 روش‌های مبتنی بر سودمندی.. 15

2-4-6 روش‌های ترکیبی.. 16

2-5 سیستمهای پیشنهاد دهنده مبتنی بر داده‌های پیوندی.. 17

2-6 جمع بندی.. 20

فصل سوم: مروری بر داده‌های پیوندی و نظریه غذایابی

3-1 مقدمه. 24

3-2 ایده اصلی RDF.. 23

3-2-1 منابع.. 24

3-2-2 ویژگی‌ها 25

3-2-3 گزاره‌ها 25

3-2-4 نمونه یک گزاره. 26

3-3 داده پیوندی.. 27

3-3-1 پشته تکنولوژی داده پیوندی.. 28

 

 

 

عنوان                                                                                                                                   صفحه

3-3-3 پروژه داده‌های باز پیوندی.. 29

3-3-4 انتخاب شناسه های همسان منابع و واژه نامه‌های RDF.. 30

3-4 نظریه ی چرای بهینه. 31

3-5 مدل محدوده­های وصله­ای.. 32

3-6 نظریه مقدار مرزی کارنوف… 34

3-7 مدل رژیم غذایی بهینه. 34

3-7-1 شرح مسئله روباه. 35

3-7-2 ساده سازی مسئله روباه. 35

3-7-3 روباه آسان­گیر. 36

3-7-4 روباه سخت­گیر. 37

3-7-5 روباه حسابگر. 37

3-8 مدل ریاضی انتخاب غذای بهینه. 37

3-9 الگوریتم انتخاب رژیم بهینه. 38

3-10 اصول انتخاب رژیم غذایی بهینه. 39

3-11 جمع­بندی.. 40

فصل چهارم: پیاده سازی مدل ترکیبی رتبه‌بندی سه‌گانه بهینه شده و غذایابی بهینه

4-1 مقدمه. 41

4-2 مدل رتبه‌بندی سه‌گانه. 43

4-2-1 جمع آوری داده ها 44

4-2-2 ساخت تنسور معادل گراف… 45

4-2-3 پیش پردازش…. 45

4-2-3-1 کاهش حجم داده ها از راه حذف خصوصیات غالب… 46

4-2-3-2 وزن­دهی خصوصیات… 47

4-2-4 تحلیل پارافک…. 47

4-3 تحلیل روش رتبه‌بندی سه‌گانه. 49

4-3-1 مرحله پیش پردازش…. 49

4-3-2 عملیات حذف… 49

4-3-3 عملیات وزن دهی.. 51

4-4 دسته بندی خصوصیات بر اساس دامنه. 52

4-4-1 خصوصیات تعریف شده در استاندارد RDF.. 52

4-4-2 خصوصیات تعریف شده درسطح منبع داده. 53

4-4-3 خصوصیات تعریفی یک حوزه خاص…. 54

 

 

عنوان                                                                                                                                   صفحه

4-4-4 مثالی از دسته­بندی خصوصیات… 54

4-4-5 رابطه تکرار خصوصیات با اهمیت آنها در موضوع. 55

4-4-6 خصوصیات ابهام آمیز. 56

4-4-7 خصوصیات زائد. 56

4-4-8  نتیجه بررسی خصوصیات… 57

4-5 اعمال پیش پردازش بر روی اسناد RDF.. 57

4-5-1 امتیازدهی و حذف خصوصیات… 58

4-5-2 انباره­ی خصوصیات از پیش تعریف شده. 58

4-5-3 امتیازدهی خصوصیات… 59

4-5-4 وب به عنوان  منبع امتیازدهی خصوصیات… 59

4-5-5 امتیازدهی پویا 62

4-5-6 ارسال جستار به گوگل.. 62

4-5-7 آماده سازی کلیدواژه های جستجو. 62

4-5-8 رفع ابهام از جستار. 63

4-5-9 پردازش صفحات بازگشتی.. 63

4-5-10 تحلیل آماری صفحات وب و محاسبه امتیاز خصوصیات… 64

4-6 تحلیل پارافک…. 65

4-7 افزودن خصوصیات جدید به انباره خصوصیات حذفی.. 67

4-8 کاربرد نظریه غذایابی بهینه در سیستم.. 68

4-9 تغییرات مورد نیاز روش انتخاب رژیم بهینه. 68

4-9-1 کاهش شباهت و تعداد نمونه ها با پیش پردازش…. 69

4-9-2 استفاده از نمونه به جای نوع. 70

4-10 تعریف بهره، هزینه و سودمندی.. 71

4-11 تنظیم الگوریتم و کنترل خروجی­ها 72

4-12 تحلیل عملکرد الگوریتم.. 72

4-13 جمع­بندی.. 72

فصل پنجم: پیاده سازی و ارزیابی

5-1 مقایسه نتایج با پیش پردازش استاندارد. 74

5-2 پیاده سازی.. 75

5-3 مقایسه عملیات پیش پردازش در دو روش…. 75

5-4 مقایسه نتایج نهایی.. 77

5-5 کارایی زمان اجرا 83

 

عنوان                                                                                                                                   صفحه

5-6 مقایسه نتایج پردازش شده و بدون پردازش با نظریه انتخاب بهینه رژیم غذایی.. 83

5-7 بررسی بیشترین داده­های قابل ارائه. 84

5-8 جمع­بندی.. 85

فصل ششم: نتیجه گیری و کارهای آینده

6-1 خلاصه راهکارهای ارائه شده. 86

6-2 راهکارهایی برای ادامه پژوهش…. 88

منابع و ماخذ.. 90

 

 

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                                                   صفحه

شکل 1-1: ساختار انتزاعی داده‌های پیوندی.. 2

شکل 1-2: یک مدل از روابط در داده‌های پیوندی.. 3

شکل 2-1: ماتریس شباهت کاربران در روش همبستگی.. 11

شکل 2-2 :تعریف پروفایل کاربر در قالب FOAF.. 17

شکل 2-3 : معماری سیستم پیشنهادگر بر پایه FOAF.. 18

شکل 2-4 یک نمونه از پیشنهاد دهی دیبیرک… 19

شکل 2-5 یک نمونه از ارائه دلایل مربوط به یک پیشنهاد در دیبیرک… 19

شکل 3-1: نمونه ای از پیوندهای RDF.. 24

شکل 3-2: یک گزاره متشکل از دو منبع و یک صفت سازنده یک رابطه. 25

شکل 3-3: گزاره “امید رفیعی مالک صفحه وب است”. 26

شکل 3-4: نمونه یک RDF در قالب  XML.. 26

شکل 3-5 : شمایی از ابر داده های باز متصل در مارچ 2009. 30

شکل 3-6: مدل جستجوی غذا در بین محدوده ها توسط یک چرنده. 32

شکل 3-7: الگوریتم انتخاب رژیم غذایی بهینه. 39

شکل 4-1: مدل رتبه‌بندی سه‌گانه. 43

شکل 4-2: یک گراف ساده معنایی.. 44

شکل 4-3: تنسور معادل گراف معنایی شکل 4-2. 45

شکل 4-4: تجزیه تنسور T به 3 ماتریس عامل.. 48

شکل 4-5: یک RDF ساده  با خاصیت resource. 52

شکل 4-6: یک RDF ساده  با خاصیت type. 53

شکل 4-7: یک RDF ساده با خاصیت wordnet_type. 53

شکل 4-8: یک RDF  توصیفگر یک گروه موسیقی.. 54

شکل 4-9 (الف): نتایج یک گزاره غلط… 61

شکل 4-9 (ب): نتایج یک گزاره درست… 61

شکل 4-10: مراحل امتیاز دهی خصوصیات و حذف خصوصیات نامطلوب… 65

شکل 4-11: شبه کد الگوریتم CP-ALS.. 66

شکل 5-1: مقایسه نتایج پیش پردازش روش استاندارد با روش بهینه. 77

شکل 5-2: مقایسه تعداد خصوصیات انتخاب شده با دو روش استاندارد و بهینه. 82

شکل 5-3: تعداد پیوندهای مبهم پیشنهاد شده دو روش استاندارد و بهینه. 82

شکل 5-4: تعداد پیوندهای (منابع RDF) پیشنهاد شده دو روش استاندارد و بهینه. 83

شکل 5-5: نمونه ای از گشت و گذار بین پیوندهای RDF داده های پیوندی.. 85

شکل 5-6: امتیازدهی به نتایج روش انتخاب بهینه غذا (امتیازدهی بین 1 تا 10) 85

 

فهرست جدول­ها

عنوان                                                                                                                                   صفحه

جدول 2-1: دسته بندی روش­های پیشنهاددهی.. 8

جدول 2-2: انواع مدل­های ترکیبی.. 16

جدول 4-1: 20 خاصیت مربوط به گروه­های موسیقی از dbpedia.org.. 50

جدول 4-2: بررسی مطلوبیت خاصیت­های مربوط به گروه­های موسیقی از جدول 4-1. 51

جدول 4-3: دسته بندی خاصیت­ها مربوط به گروه­های موسیقی از جدول 4-1. 55

جدول 4-4: برخی از خاصیت­های دسته اول و دوم در انباره ایستا 58

جدول 4-5: نتایج جستجو در گوگل برای 3 موضوع عمومی نتایج 10 صفحه اول.. 60

جدول 4-6: سابقه حذف خصوصیات (اطلاعات موضوع و تعداد حذف­ها فرضی هستند) 67

جدول 4-7: نمونه ­ای نرمال از داده­های ورودی روش انتخاب رژیم غذایی بهینه. 69

جدول 4-8: نمونه ­ای غیر طبیعی از داده­های ورودی روش انتخاب رژیم غذایی بهینه. 70

جدول 5-1: نتایج حذف خاصیت با پیش پردازش استاندارد. 75

جدول 5-2: نتایج حذف خاصیت با پیش پردازش روش ارائه شده. 76

جدول 5-3: نتایج نهایی روش رتبه‌بندی سه‌گانه استاندارد بر روی مجموعه داده بیتلز. 78

جدول 5-4: نتایج نهایی روش رتبه‌بندی سه‌گانه بهینه شده بر روی مجموعه داده بیتلز. 80

جدول 5-5: نتایج نهایی روش پیشنهادی تحقیق بر روی مجموعه داده معیار دیبی­پدیا 81

 

فصل یکم

کلیات تحقیق

 

 

 

 

1-1 مقدمه

سیستم‌های پیشنهاد دهنده یک نوع ویژه از سیستم‌های فیلتر اطلاعات است، که در آن مورد­ها را، بر این اساس که چه موردی‌ برای کاربر جذاب است، از یک مجموعه بزرگ از مورد­ها و کاربران فیلتر می­ کنند. در این تحقیق روشی جهت پیشنهاددهی بر روی داده­های پیوندی با بهره گرفتن از نظریه غذایابی جانوران ارائه می­شود. ایده­ی داده‌های پیوندی برای اولین بار در سال 2006 توسط تیم برنز لی[1] به عنوان یک نظریه­ی غیر رسمی‌ارائه شد. تا به امروز زمینه ­های فنی انجام تحقیقات از طریق پیاده­سازی ابزار­های مورد نیاز برای ایجاد مجموعه­های داده، اتصال آن­ها به یکدیگر و همچنین گشت و گذار ساده بین آن­ها ایجاد شده است. نظریه غذایابی چگونگی یافتن غذا توسط جانوران را تشریح می­ کند و در تحقیقات بسیاری نشان داده شده است که انسان­ها نیز برای یافتن اطلاعات از این روش استفاده می­ کند.

1 Tim Berners-Lee

تعداد صفحه :

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

پایان نامه تعیین مهمترین فاکتورهای محیطی و بیولوژیکی تأثیرگذار برفرسایش خندقی درمناطق خشک و نیمه خشک استان ایلام

 متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کشاورزی

دانشگاه ایلام

دانشکده کشاورزی

گروه جنگل و مرتع

 

پایان نامه کارشناسی ارشد

عنوان:

تعیین مهمترین فاکتورهای محیطی  و بیولوژیکی تأثیرگذار برفرسایش خندقی درمناطق خشک و نیمه خشک  استان ایلام

تیر 92

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

 

چکیده

یکی از مهمترین انواع فرسایش آبی، فرسایش خندقی است که در آن حجم زیادی از خاک شسته می­شود. فرسایش خندقی علاوه بر تولید رسوب زیاد و در نتیجه پرشدن سدها ومخازن، محدوده وسیعی از اراضی را غیرقابل استفاده نموده، سیمای کلی زمین را تغییر می دهد. در این تحقیق با توجه به اهمیت فرسایش خندقی در استان ایلام،  تأثیر عوامل محیطی و بیولوژیکی بر این نوع فرسایش، در سه منطقه شهر دهلران، مهران (صالح آباد) و شهرستان ایلام (چوار) انجام گرفت. پس از تعیین مناطق عمده خندقی، به منظور مطالعات میدانی در این مناطق، نوع خندق ها شناسایی گردید. همچنین طبقه بندی آنها در سه گروه خندق های خطی، پنجه ای و جبهه­ای اندازه گیری شد، سپس فاکتورهای شیب، جهت، مساحت، ارتفاع از سطح دریا، کاربری اراضی، درصد پوشش و سنگ ریزه ثبت شد. بعد خصوصیات خندق ها شامل طول، عمق، عرض بالا و پایین و ارتفاع رأس خندق و برداشت نمونه های خاک در دو افق سطحی و عمقی در دیواره خندق­ها انجام شد. جهت بررسی تأثیر و رابطه فاکتورهای مختلف بر فرسایش خندقی در تحقیق که از نتایج حاصل از بازدیدهای صحرایی، عملیات آزمایشگاهی و تحلیل داده ها بدست آمدند، از آزمون های دانکن چند جمله ای و پیرسون،  همچنین جهت تعیین مهمترین فاکتورهای تأثیر گذار بر فرسایش خندقی از آنالیز مولفه های اصلی استفاده شد.  نتایج بدست آمده نشان داد که شیب و ارتفاع از سطح دریا بر فرسایش خندقی تأثیر معنا داری داشته به طوریکه بیشترین فرسایش در طبقه شیب 10 – 15 درصد  و در ارتفاعات پایین بود اما جهت تاثیر چندانی نداشته است. علاوه بر این، بیشترین میزان فرسایش در کاربری کشاورزی و کمترین در کاربری جنگل و از بین عوامل فیزیکی و شیمیایی پارامترهای شن سطحی، مساحت حوزه، ECسطحی همبستگی مثبت و درصد پوشش همبستگی منفی با فرسایش خندقی داشت. بر اساس این نتایج عوامل شن سطحی، عمق خندق و مساحت حوزه از مهمترین عوامل تأثیر گذار  بر فرسایش خندقی هستند.

 

کلید واژه­ها:

فرسایش آبی،  فرسایش خندقی،  آزمون های دانکن چند جمله ای، عوامل فیزیکی و شیمیایی، استان ایلام

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

صفحه                                                                                                 عنوان

فصل اول – مقدمه و کلیات……………………………………………………… 1
1-1 – مقدمه ………………………………………………………………………………………….. 2
1-2- کلیات…………………………………………………………………………………………… 4
1-2-1- فرسایش آبی………………………………………………………………………………. 4
1-2-2- فرسایش خندقی………………………………………………………………………….. 5
1-2-2-1- تعاریف…………………………………………………………………………………. 5
1-2-2-2- مراحل تشکیل خندق……………………………………………………………….. 6
1-2-2-3- مراحل تشکیل خندق از نظر سوبلو……………………………………………… 6
1-2-2-4-  مراحل تشکیل خندق از نظر لئوپلد……………………………………………. 7
1-2-3-5-  مراحل تشکیل خندق از نظر دکتر احمدی………………………………… 8
1-3- طبقه بندی خندق ها از دیدگاه خلیلی …………………………………………………. 9
1-3-1- طبقه بندی بر اساس شکل مقطع عرضی……………………………………………. 10
1-3-2- طبقه بندی بر اساس تعداد و تراکم خندق­ها در واحد سطح………………. 11
1-3-3-  طبقه بندی بر اساس مساحت حوزه…………………………………………………. 12
1-3-4-  طبقه بندی بر اساس پیوستگی خندق­ها……………………………………………. 12
1-3-5-  طبقه بندی بر اساس پلان عمومی خندق­ها………………………………………. 12
1-3-6-  طبقه بندی بر اساس عمق …………………………………………………………….. 14
1-3-7-  طبقه بندی بر اساس طول……………………………………………………………… 14
1-3-8-  طبقه بندی بر اساس توصیه فائو……………………………………………………… 14
فصل دوم- مروری بر مطالعات انجام شده…………………………………… 16
2-1- مروری برمنابع ……………………………………………………………………………….. 17
2-2- مطالعات انجام شده در خارج کشور……………………………………………………. 17
2-3- مطالعات انجام شده در داخل کشور…………………………………………………… 19
فصل سوم – مواد و روش­ها…………………………………………………….. 21
3-1- معرفی منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………… 22
3-1-1- مشخصات عمومی استان ایلام………………………………………………………. 22
3-1-2- وضعیت اقلیمی منطقه چوار …………………………………………………………. 23
3-1-3- وضعیت اقلیمی شهرستان مهران(صالح آباد)…………………………………… 23
3-1-4- وضعیت اقلیمی شهرستان دهلران………………………………………………….. 24
3-1-5- ویژگی­های زمین شناسی منطقه چوار…………………………………………….. 24
3-1-6- ویژگی­های زمین شناسی  مهران(صالح آباد)…………………………………… 25
3-1-7- ویژگی­های زمین شناسی  شهرستان دهلران…………………………………….. 25
3-1-8- وضعیت کاربری منطقه چوار……………………………………………………….. 26
3-1-9- وضعیت کاربری  مهران(صالح آباد)……………………………………………… 27
3-1-10- وضعیت کاربری  شهرستان دهلران……………………………………………… 27
3-1-11- پوشش گیاهی منطقه چوار ……………………………………………………….. 28
3-1-12- پوشش گیاهی  مهران(صالح آباد)………………………………………………. 28
3-1-13- پوشش گیاهی  شهرستان دهلران………………………………………………… 29
3-2- روش تحقیق ……………………………………………………………………………….. 31
3-2-1- تهیه اطلاعات و مدارک مورد نیاز ……………………………………………….. 32
3-2-2- تعیین مناطق عمده­ی فرسایش خندقی در استان ایلام ………………………… 32
3-2-3- مطالعات میدانی ………………………………………………………………………… 32
3-2-4- عملیات آزمایشگاهی …………………………………………………………………. 35
3-2-4- 1- بافت خاک …………………………………………………………………………. 35
3-2-4- 2- تعیین اسیدیته خاک (PH)………………………………………………………. 36
3-2-4- 3- تعیین هدایت الکتریکی خاک(EC)………………………………………….. 37
3-2-4- 4- تعیین پتانسیل اسمزی خاک ……………………………………………………. 37
3-2-4- 5- تعیین وزن مخصوص ظاهری خاک …………………………………………. 37
3-2-5- روش تجزیه وتحلیل اطلاعات……………………………………………………….. 38
3-2-5-1- رگرسیون چند متغیره……………………………………………………………….. 39
3-2-6- مدل نهایی………………………………………………………………………………….. 39
فصل چهارم – نتایج ………………………………………………………………. 40
4-1- نتایج …………………………………………………………………………………………… 41
4-2- اثر عوامل فیزیوگرافی بر فرسایش خندقی ………………………………………….. 42
4-2-1- اثر شیب بر فرسایش خندقی …………………………………………………………. 42
4-2-2- اثر جهت بر فرسایش خندقی…………………………………………………………. 43
4-2-3- اثر ارتفاع از سطح دریا بر فرسایش خندقی………………………………………. 43
4-2-4-  رابطه بین کاربری  و  فرسایش خندقی…………………………………………… 44
4-2-5- رابطه بین نوع خندق و  فرسایش خندقی………………………………………….. 45
4-3- همبستگی عناصر فیزیکی وشیمیایی با فرسایش خندقی……………………………. 46
4-3-1- همبستگی پارامتر­های فیزیکی با فرسایش خندقی ……………………………… 46
4-3-2- همبستگی پارامتر­های شیمیایی با فرسایش خندقی……………………………… 47
4-4- تعیین مهمترین فاکتور­های موثر بر فرسایش خندقی ………………………………. 48
4-5- ارائه مدل فرسایش خندقی ……………………………………………………………….. 50
فصل پنجم – بحث و نتیجه گیری …………………………………………….. 52
5-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………….. 53
5-2- بررسی نقش عوامل فیزیوگرافی در تولید رسوب خندق­ها………………………. 53
5-2-1- شیب زمین ………………………………………………………………………………… 53
5-2-2- مساحت حوزه…………………………………………………………………………….. 54
5-2-3- جهت زمین………………………………………………………………………………… 54
5-2-4- ارتفاع از سطح دریا……………………………………………………………………… 54
5-2-5- نوع خندق …………………………………………………………………………………. 55
5-3- بررسی نقش عناصر فیزیکی و شیمیایی با فرسایش خندقی………………………. 55
5-4- بررسی نقش پارامتر­های بیولوژیکی بر فرسایش خندقی…………………………. 56
5-4-1- تاثیر کاربری بر فرسایش خندقی …………………………………………………… 56
5-4-2- تاثیر درصد پوشش بر فرسایش خندقی …………………………………………… 56
5-5- تعین مهمترین فاکتور­های موثر بر فرسایش خندقی مناطق مورد مطالعه ………. 57
5-6- راه حل­ها و پیشنهادات……………………………………………………………………… 59
منابع مورد استفاده……………………………………………………………………………………. 61

فهرست جداول

 

عنوان و شماره شکل صفحه

 

جدول(1-1)  طبقه بندی براساس تعداد و تراکم خندقها در واحد سطح……………… 11
جدول(1-2)  طبقه بندی براساس عمق مساحت حوزه……………………………………… 12
جدول(1-3) طبقه بندی براساس عمق ووسعت منطقه خندقی……………………………. 14
جدول(1-4) طبقه بندی براساس طول………………………………………………………….. 14
جدول(1-5) طبقه بندی براساس توصیه فائو………………………………………………….. 14
جدول (4-1) میانگین پارامترهای مربوط به فرسایش خندقی…………………………….. 41
جدول (4-2) همبستگی پارامترهای فیزیکی با فرسایش خندقی………………………… 46
جدول (4-3)  همبستگی پارامترهای شیمیایی با فرسایش خندقی………………………. 47
جدول(4-4)پارامترها با محورهای 1 و 2 -PCA…………………………………………..

جدول (4-5)گونه های موجود درحوزه زهکشی خندق­های منطقه چوار…………….

48

49

جدول (4-6)گونه های موجود درحوزه زهکشی خندق­های منطقه صالح آباد…….. 49
جدول (4-7)گونه های موجود درحوزه زهکشی خندق­های منطقه دهلران…………. 49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان و شماره شکل

 

صفحه
   
تصویر (1-1)  مراحل تشکیل خندق………………………………………………………………………… 9
تصویر(1-2) مراحل مختلف تشکیل سر خندق………………………………………………………….. 10
تصویر(1-3) انواع مختلف فرسایش خندقی……………………………………………………………… 13
تصویر(1-4) انواع مختلف سر خندق………………………………………………………………………. 15
تصویر(3-1)  نمایی کلی از منطقه مورد مطالعه………………………………………………………….. 22
تصویر(3-2) پراکنش خندق ها در مناطق مورد مطالعه ……………………………………………….. 25
تصویر(3-3) نقشه کاربری اراضی چوار……………………………………………………………………. 27
تصویر (3-4) کاربری اراضی مهران(صالح آباد)…………………………………………………………. 27
تصویر (3-5) کاربری اراضی دهلران………………………………………………………………………… 27
تصویر (3-6) خندق از نوع خطی …………………………………………………………………………… 33
تصویر (3-7) خندق از نوع پنجه ای ……………………………………………………………………….. 33
تصویر (3-8) خندق از نوع جبهه­ای ……………………………………………………………………….. 34
تصویر (3-9) اندازه گیری ارتفاع هدکت…………………………………………………………………. 34
تصویر (3-10) اندازه گیری عرض بالا خندق…………………………………………………………….. 35
تصویر (4-1) آنالیز چند متغیره (PCA)…………………………………………………………………… 48
تصویر (4-2) نمومه شماتیک از مقطع های بدست آمده خندق­­ها…………………………………… 49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان و شماره نمودار صفحه
    نمودار (3-1)  نمودار درصد بارندگی فصلی ایستگاه صالح آباد……………………….. 23
نمودار(4-1)اثر شیب بر فرسایش خندقی……………………………………………………… 42
نمودار (4-2) اثر جهت بر فرسایش خندقی …………………………………………………. 43
نمودار (4-3)اثر ارتفاع بر فرسایش خندقی …………………………………………………… 44
نمودار (4-4) رابطه بین کاربری اراضی و فرسایش خندقی………………………………. 45
نمودار  (4-5) رابطه بین نوع خندق و فرسایش خندقی……………………………………. 45
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تعداد صفحه :80

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

پایان نامه تأثیر الیاف فولادی بر خصوصیات مکانیکی و عملکرد درمقابل حرارت و یخ­زدگی بتن سبک خودمتراکم

 متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران

دانشگاه اصفهان

دانشکده فنی و مهندسی

گروه عمران

 

      پایان نامه ­ی کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران گرایش سازه

 

تأثیر الیاف فولادی بر خصوصیات مکانیکی و عملکرد درمقابل حرارت و یخ­زدگی بتن سبک خودمتراکم


 

 

آبانماه 1392

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

چکیده

بتن خودمتراکم بتنی است که بدون نیاز به لرزاننده و متراکم کننده، به راحتی در میان فضای بین میلگردها تحت اثر وزن خود جریان می­یابد. امروزه استفاده از  بتن خود متراکم با داشتن ویژگی­هایی مانند دوام و پایایی، در سازه های بتن آرمه به طور قابل ملاحظه­ای افزایش یافته است. از سویی، یکی از مشکلات مهم در طراحی و اجرای ساختمان­ها، به خصوص ساختمان­های مرتفع، وزن و بار مرده زیاد به کار رفته در آنها می­باشد که استفاده از بتن سبک سبب کاهش وزن و بار مرده قابل توجهی در این سازه­ها می­گردد. لذا استفاده از بتن سبک خودمتراکم ایده­ای برای ارضای هر دو خاصیت فوق می­باشد.

در این تحقیق سعی شده است تا تأثیر 3 مقدار مختلف الیاف فولادی بر روی مشخصه­های مکانیکی و مقاومت حرارتی بتن سبک خودمتراکم حاوی لیکا و ژل میکروسیلیس، در سنین 7، 28 و 90 روزگی بررسی شود. برای این منظور ابتدا 10 طرح اختلاط، با تغییر در مقدار آب، میکروسیلیس، پودرسنگ و لیکا تهیه شده، سپس آزمایش­های مربوط به بتن تازه خودمتراکم شامل اسلامپ، حلقهJ، جعبه U، جعبه L و قیفV بر روی آنها انجام گرفته است. در نهایت با توجه به نتایج این آزمایش­ها و نتایج مقاومت فشاری در سنین 7 و 28 روزگی، و مقاومت کششی در 28 روزگی، طرحی به عنوان طرح شاهد انتخاب شده است. در ادامه آزمایش­های تکمیلی بر روی این طرح انتخاب شده صورت گرفته است. این آزمایش­ها شامل تأثیر الیاف بر مقاومت فشاری، کششی  و خمشی بتن می­باشد. همچنین برای بررسی اثر الیاف بر مقاومت حرارتی و یخ­زدگی و آب­شدگی بتن، آزمایش­های مقاومت فشاری، کششی و خمشی قبل و بعد از اعمال حرارت و یخ­زدگی روی بتن انجام شده است. چنانچه انتظار می­رفت، استفاده از الیاف فولادی بتن­خودمتراکم را از لحاظ رئولوژیکی تحت تأثیر قرار داد و سبب کاهش کارایی بتن شد. تا جایی که افزودن 1% الیاف به بتن، خاصیت تراکم­پذیری آن را از بین برد. بنابراین باید در استفاده مناسب از این الیاف، دقت کافی را داشت. همچنین این الیاف سبب بهبود رفتار مکانیکی بتن از لحاظ کششی و خمشی شده و در سنین کم بتن، موجب بهبود مقاومت مکانیکی تا درصد مشخصی نیز شده است. به علاوه استفاده از این الیاف برای بهبود وضعیت دوام در برابر حرارت نیز نتایج رضایت بخشی داده و نشان داده است که به علت ایجاد درگیری مصالح با یکدیگر، از ترک­خوردگی و پوسته­ای شدن بتن در حرارت جلوگیری کرده است. مشاهدات حاکی از آن است که افزایش درصد الیاف، مدت زمان دوام بتن در برابر حرارت را، بالا برده است. به علاوه استفاده از الیاف فولادی تا میزان 1% حجمی بتن، سبب افزایش مقاومت فشاری و دوام بتن و افزودن 5/0% الیاف سبب جلوگیری از افت مقاومت خمشی تیر بتنی در برابر سیکل­های یخ­زدگی و آب­شدگی شده است.

 

کلمات کلیدی: بتن سبک خودمتراکم، الیاف فولادی، لیکا، مقاومت­های مکانیکی، آزمایش حرارتی، آزمایش یخ­زدگی و آب­شدگی

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                           صفحه

فصل اول: معرفی بتن خودمتراکم

1-1- مقدمه. 1

1-2- اهداف تحقیق.. 4

1-3- تاریخچه. 4

1-4- تعریف بتن خودمتراکم.. 8

1-5- مشخصات بتن خودمتراکم.. 8

1-6- محاسن بتن خودمتراکم.. 9

1-7- دلایل گسترش بتن خودمتراکم.. 10

1-8- کاربرد­های بتن خودمتراکم.. 10

1-9- بررسی ویژگی­های بتن خودمتراکم.. 11

1-9-1- رئولوژی بتن خودمتراکم.. 11

1-9-2- کارایی بتن خودمتراکم.. 12

1-10- معرفی بتن سبک خودمتراکم.. 13

1-11- نحوه سبک سازی بتن خودمتراکم.. 14

1-11-1- استفاده از دانه­های منبسط شده پلی استایرن.. 15

1-11-2- استفاده از ساختار سلولی (فوم) 15

1-11-3- استفاده از انواع سنگدانه­های سبک با منشأ طیبعی و مصنوعی.. 17

1-11-4- معرفی سبک­دانه لیکا 18

1-11-4-1-  فرآیند تولید لیکا 18

1-11-5- معرفی سبک­دانه اسکریا و پومیس…. 20

 

 

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

فصل دوم: معرفی مواد پوزولانی، مواد جایگزینی و مصالح

2-1- مقدمه  26

2-2- میکروسیلیس و نانوسیلیس (دودهای سیلیسی) 26

2-2-1-  تعریف… 27

2-2-2- خصوصیات شیمیایی میکروسیلیس…. 27

2-2-3- تأثیر میکروسیلیس بر خواص بتن.. 28

2-2-3-1- مقاومت فشاری.. 28

2-2-3-2- دوام بتن.. 30

2-2-3-3- نفوذ آب… 30

2-2-3-4- نفوذ یون کلراید. 31

2-2-3-5- مقاومت در برابر آب دریا و اثرات جزر و مد ………………………………………………………………………………………….31

2-2-3-6- نتیجه­گیری.. 32

2-3- متاکائولین.. 32

2-4- تأثیر مس باره بر بتن خود متراکم.. 34

2-4-1- نتیجه­گیری.. 36

2-5- تاثیر ضایعات لوله های PVC بر بتن خود متراکم.. 36

2-5-1- نتیجه­گیری.. 40

2-6- تاثیر خاکستر بادی بر  بتن خودمتراکم.. 40

2-6-1- نتیجه­گیری.. 42

2-7- تاثیر ضایعات خرده لاستیک بر بتن خود متراکم.. 42

2-7-1- نتیجه­گیری.. 44

2-8- فوق­روان­کننده. 44

 

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

2-9- مصالح سنگی.. 45

2-9-1- آزمایش دانه‌بندی مصالح سنگی.. 45

2-9-2- مدول نرمی ماسه. 47

2-10- سیمان مصرفی.. 48

2-11- پودر سنگ آهک…. 48

2-12- لیکا 49

2-13- الیاف و کاربرد آن.. 52

2-13-1- مقدمه. 52

2-13-2- ویژگی­های فیزیکی الیاف… 53

2-13-3- شیوه قرار گرفتن و توزیع الیاف در ماتریس…. 54

2-13-4- موارد مصرف محصولات سیمانی تقویت شده با الیاف… 55

2-13-5- ضرورت استفاده از الیاف… 55

2-13-6- انواع الیاف از لحاظ شکل و اندازه قطری آنها 57

2-14- بتن مسلح به الیاف فولادی.. 58

2-14-1- مزایا و خواص بتن الیافی مسلح به الیاف فولادی.. 59

4-14-2- نحوه ساخت الیاف فولادی.. 61

2-14-3- کاربردهای بتن مسلح به الیاف فولادی.. 61

2-14-4- تاریخچه الیاف فولادی و تحقیقات انجام شده در این زمینه. 62

فصل سوم: آزمایش­های بتن تازه و سخت شده

3-1- مقدمه. 67

3-2- آزمایش جریان اسلامپ… 67

3-2-1- وسایل مورد نیاز. 68

 

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

3-2-2- روش انجام. 68

3-2-3- تفسیر نتایج.. 69

3-3- آزمایش اسلامپ کوچک…. 70

3-4-  آزمایش حلقه J. 70

3-4-1- وسایل مورد نیاز. 71

3-4-2- روش انجام. 71

3-4-3- تفسیر نتایج.. 71

3-5- آزمایش قیف V شکل و زمان 5 دقیقه. 72

3-5-1- وسایل مورد نیاز. 73

3-5-2- روش انجام. 73

3-5-3- تفسیر نتایج.. 73

3-6- آزمایش جعبه L شکل.. 74

3-6-1- وسایل مورد نیاز. 75

3-6-2- روش انجام. 75

3-6-3- تفسیر نتایج.. 75

3-7- آزمایش جعبه U… 77

3-7-1- وسایل مورد نیاز. 77

3-7-2- روش انجام. 77

3-7- تفسیر نتایج.. 78

3-8- اسلامپ T50. 80

3-9- آزمایش جداشدگی ستون.. 80

3-10- آزمایش پایداری الک GTM…. 81

3-11- آزمایش جعبه پرکنندگی (Fill). 81

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

3-12- آزمایش سنگدانه و ملات… 82

3-13- محدوده­های ارائه شده و توصیه شده در EFNARC… 82

3-14- آزمایش­های بتن سخت­شده…………………………………………………………………………………………………………………………..85

3-14-1- مقاومت فشاری بتن.. 86

3-14-1-1- آزمایش نمونه­های مکعبی.. 87

3-14-1-2- شکست نمونه­های فشاری.. 88

3-14-2- مقاومت کششی بتن.. 90

3-14-3- مقاومت خمشی بتن.. 91

3-14-4- آزمایش حرارتی بتن.. 94

3-14-4-1- اثر دمای بالا بر مصالح.. 96

3-14-4-2- اثر دمای بر بتن.. 97

3-14-4-3- تحقیق­های پیشین صورت گرفته. 102

3-14-7- تست یخ­زدگی و آب­شدگی بتن.. 104

فصل چهارم: طرح اختلاط بتن خودمتراکم معمولی و سبک

4-1- مقدمه. 108

4-2- توصیه­های EFNARC  108

4-3- روش طرح اختلاط Void –Bulk Density.. 113

4-4- روشی ساده برای ارائه طرح اختلاط بتن خود متراکم.. 115

4-5- ارائه طرح اختلاط با توجه به نتایج حاصل شده از تحقیقات پایان نامه . 119

فصل پنجم: ایجاد طرح­های اختلاط و شروع آزمایش­ها

5-1- مقدمه. 123

5-2- طرح­ها و آزمایش­ها 123

 

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

5-2-1- طرح اختلاط1. 125

5-2-2- طرح اختلاط2. 127

5-2-3- طرح اختلاط 3. 129

5-2-4- طرح اختلاط 4. 130

5-2-5- طرح اختلاط 5. 132

5-2-6- طرح اختلاط 6. 134

5-2-7- طرح اختلاط 7. 136

5-2-8- طرح اختلاط 8. 137

5-2-9- طرح اختلاط 9. 139

5-2-10- طرح اختلاط 10. 140

5-3- بررسی کلی طرح­های اختلاط و انتخاب طرح شاهد. 142

5-4- انتخاب طرح شاهد و ادامه آزمایش­ها 150

5-4-1- افزودن الیاف فولادی به طرح شاهد. 150

5-4-1-1- افزودن الیاف به میزان 5/0% حجمی بتن.. 151

5-4-1-2- افزودن الیاف به میزان 1% حجمی بتن.. 152

5-4-1-3- افزودن الیاف به میزان 5/1% حجمی بتن.. 153

5-4-1-4- تفسیر نتایج اثر الیاف بر خصوصیات بتن تازه. 153

5-4-1-5- تفسیر نتایج اثر الیاف بر خصوصیات مکانیکی بتن.. 160

5-5- آزمایش حرارتی.. 169

5-6- آزمایش یخ­زدگی و آب­شدگی  بتن.. 179

فصل ششم: نتیجه­گیری

6-1- مقدمه. 183

 

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

6-2- اثر الیاف بر رفتار بتن تازه. 183

6-3- اثر الیاف بر رفتار مکانیکی بتن.. 183

6-4- اثر الیاف بر مقاومت حرارتی بتن.. 185

6-5- اثر الیاف بر یخ­زدگی و آب­شدگی بتن.. 185

پیشنهاد­ها 187

منابع و مآخذ. 188

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل1-1- پل معلق Akashi-Kaiko  ژاپن.. 5

شکل 1-2-دیواره های مخازن  LNG… 6

شکل 1-3-  برج Landmark یوکوهاما – ژاپن.. 6

شکل 1-4- بازار midsummer در لندن.. 7

شکل 1-5- سر در دانشگاه علم و صنعت… 7

شکل 1-6- تصاویری از روان سنج­های با صفحه­های موازی و استوانه­ای هم­محور. 11

شکل  1-7 وزن مخصوص تقریبی و طبقه ­بندی استفاده از بتن­های سبک­دانه. 17

شکل 1-8- سبک­دانه لیکا 19

شکل 1-9- ابعاد سبک­دانه اسکریا 22

شکل 1-10- شکل سبک­دانه اسکریا 23

شکل 1-11- سبک­دانه اسکریا با چگالی پایین.. 23

شکل 1-12- شکل سبک­دانه پومیس…. 24

شکل 1-13- ابعاد سبک­دانه پومیس…. 24

شکل 1-14- انواع سبک­دانه­های مورد استفاده در بتن.. 25

شکل 2-1- درصدهای استفاده از مس­باره و اثر آن بر اسلامپ مرجع.. 35

شکل 2-2- ذرات خرد شده PVC… 37

شکل 2-3- اثر افزودن PVC بر جریان اسلامپ… 38

شکل  2-4- اثر افزودن PVC بر جریان اسلامپ با گذر زمان.. 38

شکل 2-5- اثر افزودن PVC بر زمان جریان اسلامپ T50 با گذر زمان.. 39

شکل 2-6- تصاویر میکروسکوپیک از خاکستر بادی.. 40

شکل 2-7- نتایج مقاومت فشاری با افزایش ددرصد خاکستر بادی مرجع.. 42

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل 2-8- نسبت استفاده از فوق­روان­کننده به ازای افزایش خرده لاستیک…. 43

 شکل 2-9- کاهش مقاومت بتن با افزایش درصد خرده لاستیک  43

شکل 2-10- فوق­روان­کننده مصرفی در این تحقیق.. 45

شکل 2-11- منحنی دانه­بندی و محدوده­های مشخص شده دانه­بندی ASTM…. 47

شکل 2-12- لیکای درشت… 49

شکل 2-13- لیکای ریز. 50

شکل 2-14- انسداد بتن توسط لیکای درشت… 50

شکل 2-15- بروز پدیده جداشدگی در بتن ناشی از مصرف لیکای درشت… 51

شکل 2-16- مصالح به­کار رفته در طرح اختلاط.. 52

شکل 2-17- انواع الیاف از لحاظ شکل فیزیکی.. 57

شکل 2–18- الیاف فولادی دوپا 58

شکل3-1- آزمایش جریان اسلامپ… 68

شکل 3-2– آب انداختگی و جداشدگی ذرات بتن.. 69

شکل 3-3- شکل اسلامپ کوچک 70

شکل 3-4- تصاویری از حلقه J. 72

شکل 3– 5- قیف V شکل.. 74

شکل 3–6- ابعاد جعبه L.. 76

شکل 3–7- تصاویری از آزمایش جعبه L.. 76

شکل 3–8- انسداد جعبه L توسط دانه­ها 77

شکل 3–9- ابعاد جعبه U… 79

شکل 3–10- تصاویری از آزمایش جعبه U… 79

شکل 3–11- آزمایش جداشدگی بتن.. 80

شکل 3-12- آزمایش پایداری الک…. 81

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل 3– 13- نحوه شکسته شدن صحیح بتن در آزمایش مقاومت فشاری.. 88

شکل 3– 14- نحوه شکسته شدن ناصحیح بتن در آزمایش مقاومت فشاری.. 89

شکل  3-15- شکسته شدن صحیح نمونه فشاری مکعبی در تست مقاومت فشاری.. 89

شکل 3–16- شکست­ نمونه­های مردود مقاومت فشاری.. 89

شکل 3-17- نمونه کششی بتن.. 90

شکل 3–18- آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم.. 91

شکل 3–19- مقاومت خمشی بتن با یک نقطه بارگذاری در وسط تیر. 93

شکل 3–20- مقاومت خمشی بتن با چهار نقطه بارگذاری.. 93

شکل 3–21- مقاومت خمشی بتن با یک و دو نقطه بارگذاری در وسط تیر، استانداردهای مختلف… 94

شکل 3-22- منحنی­های مختلف زمان- دما در استانداردهای مختلف… 95

شکل 3-23- انواع منحنی­های زمان- دما 96

شکل 3-24- هدایت گرمایی بتن با مصالح مختلف… 97

شکل 3-25- مقایسه آنالیز حرارتی بتن با عملکرد بالا و بتن خودمتراکم.. 99

شکل 3-26- مقایسه کاهش وزنی بتن با عملکرد بالا و بتن خودمتراکم طی آنالیز حرارتی.. 100

شکل 3-27- سرعت کاهش آب بتن با عملکرد بالا و خودمتراکم.. 101

شکل  3-28- خطوط سیاه نشان دهنده جداشدن سنگ­دانه­ها 102

شکل 3-29- کرنش حاصله در شوک حرارتی.. 105

شکل 3 -30- ترک­های ایجاد شده در اثر سیکل حرارتی  105

شکل 4-1- تخمین اولیه نسبت آب به مواد پودری.. 110

شکل 4-2- اسلامپ و قیف V به کار رفته برای طرح اختلاط.. 110

شکل 4-3- عوامل تأثیرگذار بر طرح اختلاط.. 112

شکل 4-4- تفاوت عمده بتن معمولی و بتن خودمتراکم.. 112

شکل 4-5- اثر خمیر سیمان بر سنگدانه­ها 113

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل 4-6- تخمین فضای بین سنگ­دانه­ها با نسبت درشت­دانه به کل سنگ­دانه. 114

شکل  4-7-  نمودار اثر نسبت روان­کننده به قوام­دهنده بر جریان اسلامپ… 119

شکل 4-8- اثر نسبت روان­کننده به قوام­دهنده بر اختلاف ارتفاع جعبه U… 120

شکل  4-9- تخمین اولیه مصالح از روی جریان اسلامپ… 120

شکل 4-10- تخمین اولیه مصالح از روی اختلاف ارتفاع جعبه U… 121

شکل 4-11- تخمین اولیه مصالح از روی مقاومت فشاری 28 روزه. 122

شکل 5-1- طرح اختلاط 1………………………………………………………………………………………………………………………. 126

شکل 5-2- نمونه­های طرح اختلاط 1 و بروز جداشدگی……………………………………………………………………………… 127

شکل 5-3- طرح اختلاط 2 و بروز بلوکاژ……………………………………………………………………………………………………. 128

شکل 5-4- طرح اختلاط 2 و بروز جداشدگی…………………………………………………………………………………………….. 128

شکل 5-5- بتن طرح اختلاط 3……………………………………………………………………………………………………………….. 130

شکل 5-6- آزمایش جعبه U و نمونه ساخته شده طرح اختلاط 3……………………………………………………………….. 130

شکل 5-7- آزمایش حلقه J و جعبه L طرح اختلاط 4……………………………………………………………………………….. 131

شکل 5-8- نمونه های طرح اختلاط 4…………………………………………………………………………………………………….. 132

شکل 5-9- بتن طرح اختلاط 5 و آزمایش جعبه L……………………………………………………………………………………. 133

شکل 5-10- آزمایش حلقهJ  و نمونه فشاری طرح اختلاط 5………………………………………………………………………. 133

شکل 5-11- آزمایش جعبه L و جریان اسلامپ طرح اختلاط 6………………………………………………………………….. 135

شکل 5-12- نمونه­های فشاری طرح اختلاط 6………………………………………………………………………………………….. 135

شکل 5-13- آزمایش حلقه J  و بتن طرح اختلاط 7………………………………………………………………………………….. 137

شکل 5-14- نمونه فشاری و آزمایش جعبه L طرح اختلاط 7…………………………………………………………………….. 137

شکل 5-15- آزمایش جریان اسلامپ و حلقه J  ………………………………………………………………………………………… 138

شکل 5-16- آزمایش جعبه L و قیف V طرح اختلاط 8…………………………………………………………………………….. 139

شکل 5-17- آزمایش حلقه J و قیف V طرح اختلاط 9………………………………………………………………………………. 140

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل 5-18- نمونه فشاری و جریان اسلامپ طرح اختلاط 9. 140

شکل 5-19- آزمایش حلقه J و جریان اسلامپ طرح اختلاط 10. 141

شکل 5-20- آزمایش جعبه L و قیف V طرح اختلاط 10. 142

شکل 5-21- نتایج آزمایش جریان اسلامپ… 143

شکل 5-22- زمان تخلیه بتن از قیف V.. 144

شکل 5-23- اختلاف ارتفاع آزمایش حلقه J. 144

شکل 5-24- اختلاف ارتفاع آزمایش جعبه U.. 145

شکل 5-25- نتایج آزمایش جریان اسلامپ… 146

شکل 5-26- روند تغییرات اختلاف ارتفاع حلقه J در برابر قطر اسلامپ… 147

شکل 5-27- روند تغییرات اختلاف ارتفاع جعبه U در برابر نسبت آب به پودر. 147

 شکل 5-28- روند تغییرات اختلاف ارتفاع جعبه U در برابر جریان اسلامپ  148

شکل 5-29- مقاومت­های مکانیکی طرح­ها 149

شکل 5-30- روند افزایش مقاومت فشاری 7 روزه به 28 روزه. 149

شکل 5-31- بتن 5/0% الیاف… 152

شکل 5-32- تأثیر الیاف بر زمان T50 بتن.. 154

شکل5 -33- تأثیر افزایش درصد الیاف بر قطر جریان اسلامپ… 154

شکل 5-34- تأتیر الیاف بر اختلاف ارتفاع در آزمایش حلقه J. 155

شکل5–35- اثر افزایش الیاف بر زمان تخلیه آزمایش قیف V.. 155

شکل 5-36- بتن حاوی 5/0% حجمی الیاف فولادی.. 156

شکل 5-37- آزمایش جعبهU بتن 5/0% الیافی.. 157

شکل 5-38- آزمایش حلقهJ برای بتن 1% الیافی.. 157

شکل 5-39- بروز پدیده انسداد برای بتن 1% الیافی.. 158

شکل 5-40- بتن حاوی 5/1% الیاف فولادی.. 158

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل 5-41- انسداد بتن دارای 5/1% الیاف… 159

شکل 5-42- الیاف فولادی مصرفی در طرح­ها 159

شکل 5-43- الیاف فولادی مصرفی در طرح­ها 160

شکل 5-44- روند افزایش مقاومت فشاری درصدهای مختلف الیاف… 161

شکل 5-45- مقایسه مقاومت فشاری 7 روزه بتن­های الیافی.. 161

شکل 5-46- مقایسه مقاومت فشاری 28 روزه بتن­های الیافی.. 162

شکل 5-47- مقایسه مقاومت فشاری 90 روزه بتن­های الیافی.. 162

شکل 5-48- مقایسه مقاومت­های فشاری بتن­های الیافی در سنین مختلف… 163

شکل 5-49- روند افزایش مقاومت کششی درصدهای مختلف بتن الیافی.. 164

شکل 5-50- مقایسه مقاومت کششی 7 روزه بتن­های الیافی.. 164

شکل 5-51- مقایسه مقاومت کششی 28 روزه بتن­های الیافی.. 165

شکل 5-52- مقایسه مقاومت کششی 90 روزه بتن­های الیافی.. 165

شکل 5-53- مقایسه مقاومت کششی بتن­های الیافی در سنین مختلف… 166

شکل 5-54- اثر الیاف بر تحمل نیروی وارده در آزمایش خمشی تیر بتنی.. 167

شکل 5-55- تیرهای بتنی الیافی با شکست نرم در آزمایش خمش…. 168

شکل 5-56- نمونه بتن الیافی مقاومت فشاری بعد از اعمال بار. 168

شکل 5-57- نمونه بتن الیافی مقاومت کششی بعد از اعمال بار. 168

شکل 5-58- آنالیز حرارتی بتن خودمتراکم و بتن با عملکرد بالا.. 169

 شکل 5-59- منحنی زمان- دمای نمونه منفجر شده  170

شکل 5-60- نمونه منفجر شده در منحنی زمان – دمای شکل 5-59. 170

شکل 5-61- نمودار زمان- دمای اعمال شده. 171

شکل 5-62- مقاومت فشاری نمونه­ها پس از آزمایش حرارت… 174

شکل 5-63- مقاومت فشاری نسبی نمونه­ها و نسبت رطوبت پس از آزمایش حرارتی.. 174

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل 5-64- وزن نسبی نمونه­های فشاری پس از آزمایش حرارتی.. 175

شکل 5-65- مقاومت کششی نمونه­ها پس از آزمایش حرارتی.. 176

شکل 5-66- مقاومت کششی نسبی نمونه­ها و نسبت رطوبت پس از آزمایش حرارتی.. 176

شکل 5-67- وزن نسبی نمونه­های کششی پس از آزمایش حرارتی.. 177

شکل 5-68- مدت زمان دوام بتن در برابر حرارت ناگهانی C 950. 178

شکل 5–69- نتایج آزمایش فشاری نمونه­های تحت سیکل حرارتی و طبیعی.. 180

شکل 5-70- مقایسه نیروی وارده در آزمایش خمشی نمونه­های تحت سیکل حرارتی و طبیعی.. 181

شکل 5-71- نیروی وارده در آزمایش خمشی نمونه­های تحت سیکل حرارتی و نمونه­های طبیعی.. 182

شکل 5-72- نیروی نسبی وارده در آزمایش خمش نمونه­های تحت سیکل حرارتی به نمونه­های طبیعی.. 182

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                           صفحه

جدول 1-1- مشخصات مکانیکی بتن فوم متناسب با چگالی.. 16

جدول 1-2- کاربردهای بتن فوم متناسب با چگالی.. 16

جدول 1-3- چگالی انواع لیکا 20

جدول 1-4- تجزیه شیمیایی اسکریا 22

جدول 2-1- تجزیه شیمیایی میکروسیلیس…. 28

جدول 2-2-  طرح­های بتنی مرجع.. 29

جدول 2-3-  مقاومت طرح­های بتنی مرجع…………………………………………………………………………………………………. 29

جدول  2-4 ترکیبات شیمیایی متاکائولین…………………………………………………………………………………………………… 33

جدول 2-5- نتایج بتن تازه طرح اختلاط­های منبع………………………………………………………………………………………. 33

جدول  2-6- اکسیدهای موجود در سرباره مس……………………………………………………………………………………………. 35

جدول 2-7- آنالیز شیمیایی خاکستر بادی…………………………………………………………………………………………………… 41

جدول 2-8- مدول نرمی ماسه مصرفی………………………………………………………………………………………………………… 48

جدول 2–9- مشخصات مکانیکی انواع الیاف………………………………………………………………………………………………… 54

جدول 2–10- موارد استفاده از انواع الیاف……………………………………………………………………………………………………. 55

جدول 2–11- محدوده قطر انواع الیاف……………………………………………………………………………………………………….. 58

جدول 3-1 نتایج جریان اسلامپ بتن تازه طبق طبقه ­بندی مؤسسه EFNARC…………………………………………… 69

جدول 3–2- دسته­بندی بتن بر اساس نتایج T50……………………………………………………………………………………….. 74

جدول 3– 3- مشخصه­های آزمایش­های بتن تازه…………………………………………………………………………………………. 82

جدول 3– 4- محدوده مجاز آزمایش­های بتن تازه خودمتراکم……………………………………………………………………….. 83

جدول 3-5-  محدوده مجاز آزمایش­های بتن تازه خودمتراکم.. 83

جدول 3–6- نقص بتن­های خارج از محدوده مجاز. 84

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

جدول 3–7- نقص بتن­های خارج از محدوده مجاز. 84

جدول 3-8-  راهکارهای رفع نقص­های بتن تازه خودمتراکم.. 85

جدول 4-1- طرح اختلاط­های به کار رفته در آمریکا، کانادا و ژاپن.. 111

جدول 4-2- وزن مخصوص مصالح سنگی.. 114

جدول 4-3- طرح اختلاط بر اساس مقاومت 28 روزه. 118

جدول 5-1- طرح آزمایش­ها…………………………………………………………………………………………………………………….. 124

جدول 5-2- طرح کلی اختلاط­ها……………………………………………………………………………………………………………… 125

جدول 5-3- طرح اختلاط 1…………………………………………………………………………………………………………………….. 125

جدول 5-4- نتایج آزمایش­های بتن تازه……………………………………………………………………………………………………. 125

جدول 5-5- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده………………………………………………………………………………………….. 126

جدول 5-6- طرح اختلاط 2…………………………………………………………………………………………………………………….. 127

جدول 5-7- نتایج آزمایش­های بتن تازه……………………………………………………………………………………………………. 127

جدول 5-8- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده………………………………………………………………………………………….. 128

جدول 5-9- طرح 3 اختلاط…………………………………………………………………………………………………………………….. 129

جدول 5-10- نتایج آزمایش­های بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 129

جدول 5-11- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده………………………………………………………………………………………… 129

جدول 5-12- طرح اختلاط 4…………………………………………………………………………………………………………………… 130

جدول 5-13- نتایج آزمایش­های بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 131

جدول 5-14- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده. 131

 جدول 5-15- طرح اختلاط 5 132

جدول 5-16- نتایج آزمایش­های بتن تازه. 132

جدول 5-17- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده. 132

 

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

جدول 5-18- ششمین طرح اختلاط.. 134

جدول 5-19- نتایج آزمایش­های بتن تازه. 134

جدول 5-20- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده. 134

جدول 5-21- طرح اختلاط 7…………………………………………………………………………………………………………………… 136

جدول 5-22- نتایج آزمایش­های بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 136

جدول 5-23- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده………………………………………………………………………………………… 136

جدول 5-24- طرح اختلاط 8…………………………………………………………………………………………………………………… 137

جدول 5-25- نتایج آزمایش­های بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 138

جدول 5-26- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده………………………………………………………………………………………… 138

جدول 5-27- طرح اختلاط 9…………………………………………………………………………………………………………………… 139

جدول 5-28- نتایج آزمایش­های بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 139

جدول 5-29- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده………………………………………………………………………………………… 139

جدول 5-30- طرح اختلاط 10………………………………………………………………………………………………………………… 140

جدول 5-31- نتایج آزمایش­های بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 141

جدول 5-32- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده………………………………………………………………………………………… 141

جدول 5-33- نتایج آزمایش­ها بتن تازه همه طرح­ها………………………………………………………………………………….. 142

جدول 5-34- نتایج آزمایش­های بتن سخت­شده همه طرح­ها 143

جدول 5-35- مقادیر پیشنهادی بتن سبک خودمتراکم.. 148

جدول 5-36- طرح اختلاط منتخب… 150

جدول 5-37- محدوده آزمایش­های بتن تازه. 150

جدول 5-38- مقاومت­های مکانیکی طرح منتخب… 150

جدول 5-39- مشخصات الیاف به کار رفته. 151

 

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

جدول 5-40- نتایج آزمایش­های بتن تازه با 5/0% الیاف… 151

جدول 5-41- نتایج آزمایش­های مکانیکی بتن با 5/0% الیاف… 151

جدول 5-42- نتایج آزمایش­های بتن تازه با 1% الیاف… 152

جدول 5-43- نتایج آزمایش­های مکانیکی بتن با 1% الیاف… 152

جدول 5-44- نتایج آزمایش­های بتن تازه با 5/1% الیاف… 153

جدول 5-45- نتایج آزمایش­های مکانیکی بتن با 5/1% الیاف… 153

جدول 5-46- درصد تغییرات پارامترهای خودتراکمی درصدهای مختلف الیاف… 156

جدول 5-47- مقاومت فشاری سنین مختلف بتن الیافی.. 161

جدول 5-48- درصد تغییرات مقاومت فشاری بتن الیافی.. 163

جدول 5-49- درصد تغییرات مقاومت کششی بتن الیافی.. 166

جدول 5-50- درصد تغییرات نیروی وارده در آزمایش خمشی تیر بتنی با درصدهای مختلف الیاف… 167

جدول 5–51- مقاومت نمونه­ها پس از آزمایش حرارتی.. 172

جدول 5–52- درصد کاهش وزن نمونه­ها در اثر آزمایش حرارتی.. 173

جدول 5–53- زمان مقاومت بتن الیافی در برابر حرارت ناگهانی C 950. 178

جدول 5-54- درصد کاهش وزن نمونه­ها در اثر آزمایش یخ­زدگی و آب­شدگی.. 179

جدول 5-55- تغییرات مقاومت فشاری نمونه­های تحت سیکل حرارتی.. 180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

معرفی بتن خودمتراکم

 

 

 

مقدمه

بتن به عنوان پر مصرف­ترین مصالح ساختمانی در تمامی دنیا شناخته می­شود که استفاده از آن هم­چنان در حال افزایش است. با گسترش استفاده از بتن، اقتصاد و دوام و کیفیت آن اهمیت ویژه­ای می­یابد. در سازه­های بتنی برای رسیدن به مقاومت مورد نیاز و کاهش تخلخل و هوای درون بتن، همچنین حصول پایایی، بتن به روش­های مختلف لرزانده می­شود. با استفاده روزافزون از بتن و کمبود کارگران ماهر ساختمانی و مشکلات عدیده در اجرا و متراکم سازی بتن، از جمله سروصدا و هزینه بالای امور اجرایی، بالأخص در موارد با تراکم بالای آرماتور، تراکم بتن به طور کامل و رضایت بخش صورت نگرفته و سبب ایجاد مشکلاتی در مقاومت­های مکانیکی بتن می­گردد. لذا ساخت بتنی بدون نیاز به امور اجرایی برای متراکم کردن، رویای تکنولوژیست­های بتن بوده تا بتوانند با بهره گرفتن از مواد افزودنی مختلف و تغییر در درصدهای مصالح به کار رفته، به این مهم دست یابند و با ایجاد بتن خودمتراکم این نقیصه را رفع کنند [1].

ایده بتن خود­متراکم اولین بار در سال 1986 در ژاپن توسط شخصی به نام Okamura مطرح گردید [2] و به تدریج از ژاپن به اروپا و سایر نقاط جهان توسعه یافت. برای بهبود کارایی بتن خودمتراکم، ناگزیر از فوق­روان­کننده­ها استفاده می­شود. استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی ­روان­کننده برای روانی بتن می ­تواند سبب ایجاد جداشدگی در ذرات بتن و عدم کارایی آن شود. استفاده از فوق­روان­کننده­ های نسل جدید و فیلر در بتن، ضمن ایجاد روانی لازم در بتن، از جداشدگی ذرات بتن جلوگیری کرده و بتنی کارا را به ارمغان می­آورد.

از سویی هزینه­ های بالای ساخت و ساز، به خصوص هزینه­ های تحمیل شده از سوی بار مرده، طراحان و مجریان را به فکر کاهش بار مرده به کار رفته در سازه­ها، به خصوص سازه­های مرتفع، و به تبع آن کاهش هزینه­ های ساخت و ساز انداخته است. ایجاد و استفاده از بتن سبک با بهره گرفتن از سنگ­دانه­های سبک، راهی برای کاهش این بار مرده می­باشد که تلفیق این خاصیت با خاصیت خودتراکمی، سبب ایجاد بتن سبک خودمتراکم می­شود. از مزایای استفاده از بتن خودمتراکم می­توان به موارد زیر اشاره کرد [3]:

1- افزایش سرعت اجرای سازه­های بتنی

2- اطمینان از تراکم کافی در مناطق با تراکم بالای آرماتور

3- کاهش آلودگی صوتی

4- بالا رفتن کیفیت محصول نهایی

5- صرفه­جویی اقتصادی ناشی از کاهش نیروی انسانی اجرایی و کاهش بار مرده سازه

علی­رغم تحقیقات انجام شده در مورد بتن خودمتراکم متأسفانه تاکنون استانداردی برای استفاده حداکثر از مزیت خودتراکمی بتن، تهیه نگردیده است [3]. هر چند در برخی مناطق جهان، آیین­نامه­هایی برای استفاده از این نوع بتن وجود دارد که از جمله عبارتند از EFNAC در اروپا، AFGC در فرانسه  و NCS در نروژ. امروزه در بسیاری از پروژه­های بزرگ دنیا از بتن [1]SCC استفاده می­شود. به همین سبب حصول اطمینان از مقاومت بالای این نوع بتن بسیار حائز اهمیت می­باشد. یکی از روش­های بالا بردن مقاومت بتن­های خودمتراکم، استفاده از مواد پوزولانی می­باشد. یکی از مواد پوزولانی مورد استفاده در بتن SCC غبار حاصل از دودکش­های کارخانجات تولید فروسیلیسیم، تحت عنوان میکروسیلیس می­باشد. استفاده از این غبار، علاوه بر جلوگیری از ورود این مواد مضر به محیط زیست، باعث افزایش چشمگیری در مقاومت­های مکانیکی بتن سخت شده و بهبود خواص بتن تازه، می­گردد [3]. خواص کاربردی میکروسیلیس در سال 1940 شناخته شد. اما به علت ایجاد چسبندگی بالای آن در بتن، و نیاز به افزایش چشمگیر آب در مخلوط بتن، استفاده از این محصول تا عرضه روان­کننده­ها و فوق­روان­کننده­ها به بازار، به تعویق افتاد [4].

تحقیقات بسیاری توسط محققان پیرامون کاربرد و استفاده از میکروسیلیس در مخلوط بتن با سیمان صورت گرفته است که نتایج حاصله، این محصول را به عنوان یکی از بهترین مواد پوزولانی با خاصیت کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام بتن، معرفی می­ کند. برای ساخت بتن خودمتراکم می­توان با بهره گرفتن از فوق­روان­کننده­ های نسل جدید ضمن به دست آوردن روانی زیاد از جداشدگی نیز جلوگیری نمود. برای این منظور با بهره گرفتن از مقادیر مناسبی از پودرها و پر کننده­ های معدنی می­توان لزجت را اصلاح و مخلوط بتن همگنی تهیه نمود.

دوام سازه­های بتنی شدیداً وابسته به نفوذپذیری لایه سطح بتن است. استفاده از مواد پرکننده ­ای که اثرات مثبتی در خصوصیات مکانیکی بتن دارند در کنار استفاده از الیاف و مواد معدنی که خصوصیات فیزیکی بتن SCC را بهبود بخشد ضروری می باشد [3]. نتایج آزمون­های آتش، تفاوت­های عمده­ای را در رفتار و مقاومت حرارتی، بین بتن خودمتراکم و بتن معمولی نشان می­دهد که نتیجه مقدار تراکم، درصد آب به سیمان، پودر­ها و مواد افزودنی در این بتن­ها می­باشد [5]. یکی از مهمترین معایب و نواقص بتن خودمتراکم، مقاومت کم آن در برابر آتش و حرارت می­باشد و از اینرو تحقیق و پژوهش در این زمینه، با توجه به نقش تعیین کننده این مقاومت در عملکرد سازه، امری ضروری بوده و استفاده از سنگ­دانه­ها و مواد پرکننده برای بهبود خواص حرارتی بتن  SCC امری مهم می­باشد.

یکی از دلایل مهم شکست اجزای بتنی در آتش پدیده پوسته شدن[2] است. سه مکانسیم اصلی تنش­های حرارتی، فشار بخار و تغییرات ساختاری سنگدانه­ها را می­توان عوامل اصلی پدیده پوسته شدن نام برد. ساختار متراکم بتن­های SCC باعث می شود تا انتقال بخار و رطوبت در آن دشوارتر شود و فشار بخار بالایی در نزدیکی سطح بتن ایجاد شود و زمینه پوسته شدن فراهم ­گردد [6]. فشار گاز­های متصاعد شده از بتن، چه فشار بخار آب به علت نسبت بالای آب به مواد سیمانی و چه بخارهای متصاعد شده به علت تجزیه مواد و مصالح موجود در بتن، در هنگام آزمون آتش، سبب ایجاد فشارهای درونی در بتن می­شود و این فشارها سبب جدا شدن قسمت خارجی بتن می­گردد که در اصطلاح پوسته­ای شدن می­باشد. استفاده از الیاف­های گوناگون با خصوصیات فیزیکی مختلف، و سنگدانه­های متخلخل، یک راه حل مناسب و اساسی برای رفع این نقیصه مهم بتن SCC می­باشد تا در برابر آتش­سوزی و تنش­های حرارتی و فشار بخار آب، بتواند دوام کافی را از خود نشان دهد. در سال­های اخیر تحقیقات زیادی درباره اثر انواع الیاف در برابر حرارت صورت گرفته است. یکی از این الیاف که با موفقیت امتحان خود را پس داده است، الیاف پلیمری پلی­پروپیلن می­باشد. این الیاف در دماهای بالا، تحت حرارت ذوب شده و خلأ ایجاد شده در اثر این ذوب­شدگی، فضای لازم برای گازهای متصاعد شده از بتن خودمتراکم را ایجاد کرده و در نتیجه تا حد زیادی از میزان فشارهای وارده و تنش درونی ایجاد ­شده توسط این گازها می­کاهد [3].

اما عملکرد الیاف فولادی در برابر حرارت مسئله­ای مجهول است که در این تحقیق به اثر این نوع الیاف بر مقاومت حرارتی بتن پرداخته می­شود. غیر از مسئله الیاف، سنگدانه­ها نیز می­توانند اثر مهمی بر مقاومت حرارتی بتن ایفا کنند. وجود سنگدانه­های متخلخل در بتن، تا حد زیادی می ­تواند سبب بهبود عملکرد بتن در برابر حرارت گردد. سنگ­دانه­های متخلخل با هوای موجود در خود، هم با ایفای نقش عایقی مانع از رسیدن حرارت به لایه­های درونی شده و هم با ایجاد فضای کافی برای گازهای متصاعد شده، مانع از ایجاد تنش­های درونی حاصل از این گازها می­شود. اما وجود سنگ­دانه اشباع متخلخل در بتن می ­تواند نتیجه­ای عکس از خود نشان داده و با وجود مقدار رطوبت بالای خود، فشار گازهای داخلی را بیشتر کند و در نتیجه بتن را آسیب­پذیرتر از قبل کند. در این تحقیق با ساخت بتن سبک خودمتراکم الیافی حاوی الیاف فولادی و سنگ­دانه لیکا، به بررسی اثر این مواد پرداخته می­شود.

علاوه بر عملکرد حرارتی الیاف در برابر بتن، عملکرد آنها در برابر یخ­زدگی و آب­شدگی­های مکرر و پی­درپی نیز می ­تواند موضوع مهمی می­باشد. وجود الیاف فولادی در بتن خودمتراکم، می ­تواند با حفظ انسجام و یکپارچگی بتن، مانع از آسیب بتن در برابر این سیکل­ها شود. رطوبت موجود در بتن در اثر یخ­زدگی و افزایش حجم ژل سیمان، باعث وارد شدن تنش­های داخلی به بتن شده و با آب­شدگی و از بین رفتن این تنش و یخ­زدگی مجدد و اعمال مجدد تنش داخلی، نوعی خستگی در بتن ایجاد کرده و سبب ایجاد ترک­های مویین در بتن می­شود که این ترک­ها می ­تواند مقاومت­های مکانیکی بتن را کاهش دهد. در این تحقیق سعی شده تا با افزودن درصدهای مختلف الیاف فولادی به بتن، اثر این الیاف بر عملکرد بتن در برابر یخ­زدگی و ذوب­شدگی مورد بررسی قرار گیرد.

جدا از تأثیر الیاف بر خصوصیات مکانیکی بتن، این الیاف بر کارایی بتن نیز اثرگذار خواهند بود. الیاف فولادی به دلیل وزن مخصوص بالای خود نسبت به سایر مصالح به کار رفته در بتن سبک خودمتراکم، تمایل زیادی به جداشدگی و ته­نشین شدن در ترکیب بتن دارند که این یک مشکل بسیار اساسی می­باشد. همچنین به علت شکل مخصوص خود، این الیاف پدیده­ای به نام گلوله شدن را به وجود می­آورد که طی آن مقدار زیادی از الیاف در یک نقطه باهم جمع شده و بتن را از حالت یکپارچگی خود درخواهد آورد.

در این تحقیق پس از معرفی بتن خودمتراکم معمولی و سبک، به بیان شیوه سبک­سازی با انواع سنگ­دانه­ها و بیان نحوه تولید سبک­دانه لیکا، که در این تحقیق از این سبک­دانه استفاده شده است، پرداخته می­شود. در ادامه با انجام آزمایش­های بتن تازه خودمتراکم، اثر الیاف بر خواص خودتراکمی بتن مورد ارزیابی قرار می­گیرد و در ادامه به بررسی اثر این الیاف بر عملکرد حرارتی و یخ­زدگی و آب­شدگی بتن و انتخاب درصدی مناسب پرداخته می­شود.

1– Self Compact Concrete

2-­ Explosive Spalling

تعداد صفحه :140

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

پایان نامه پایش تسمه با بهره گرفتن از تحلیل صدا و ارتعاش

 متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کشاورزی

دانشگاه ایلام

دانشکده کشاورزی

 

پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی

 

پایش تسمه با بهره گرفتن از تحلیل صدا و ارتعاش

 

 

بهمن ماه 1393

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                               صفحه

 

چکیده………………………………………………………..………………………………………………………………….د

فهرست جداول……………………………………...……………………………………………………………………..ه

فهرست شکل‌ها……………………………………...…...…………………………………………………………………… و

فصل اول: مقدمه و هدف ……………………………………………………………………………………………………………………………..1

1-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1

1-2- اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………………………..2

فصل دوم: کلیات و مروری بر تحقیقات انجام‌شده ………………………………………………………………….3

2-1- پایش و اهداف آن………………………………………………………………………………………………………………………………….3

2-2- روش‌های نگهداری و تعمیر…………………………………………………………………………………………………………………….3

الف- تعمیر واکنشی یا اضطراری (حرکت تا خرابی)………………………………………………………………………………………..4

ب- تعمیر اصلاحی……………………………………………………………………………………………………………………………………………4

ج- تعمیر از کارافتادگی…………………………………………………………………………………………………………………………………….4

د- نگهداری و تعمیر پیشگیرانه………………………………………………………………………………………………………………………..5

ه- نگهداری و تعمیر پیش اقدامانه……………………………………………………………………………………………………………………6

و- نگهداری و تعمیر بر اساس قابلیت اطمینان…………………………………………………………………………………………………6

ی- نگهدارى و تعمیر پیشبینانه بر اساس پایش وضعیت ……………………………………………………………………………….6

2-3- هدف از نگهدارى و تعمیر بر اساس پایش وضعیت………………………………………………………………………………..7

2-4- روش‌های اجرای نگهدارى و تعمیر پیشبینانه بر اساس پایش وضعیت ……………………………………………….8

2-4-1- تحلیل روغن ……………………………………………………………………………………………………………………………………..8

2-4-2- تحلیل صوت ……………………………………………………………………………………………………………………………………..9

2-4-2-1-کمیت‌های اندازه‌گیری صوت……………………………………………………………………………………………………….10

الف-کمیت­های فیزیکی………………………………………………………………………………………………………………………………….10

ب-کمیت­های لگاریتمی صدا………………………………………………………………………………………………………………………….10

2-4-2-2- وسایل اندازه‌گیری صوت (ترازسنج صوت) ………………………………………………………………………………..11

2-4-2-3- روش‌های پایش وضعیت با بهره گرفتن از تحلیل صدا……………………………………………………………………..11

الف-پایش وضعیت به‌وسیله صدا به‌صورت پیوسته (لحظه‌ای) ……………………………………………………………………..11

ب-پایش وضعیت به‌وسیله صدا به‌صورت دوره‌ای………………………………………………………………………………………….11

2-4-3- تحلیل ارتعاشات……………………………………………………………………………………………………………………………….11

2-4-3-1- مشخصه‏های اصلی امواج ارتعاشی………………………………………………………………………………………………12

2-4-3-2- کمیت‌های اندازه‌گیری ارتعاش……………………………………………………………………………………………………13

الف-کمیت های فیزیکی ……………………………………………………………………………………………………………………………….13

ب-کمیت های لگاریتمی ارتعاش………………………………………………………………………………………………………………….13

2-4-3-3- دلایل استفاده از سیگنال‌های ارتعاشی در پایش وضعیت در ماشین‏آلات…………………………………13

2-4-3-4- ‌شناسایی عیوب  از طریق تحلیل ارتعاشات………………………………………………………………………………..14

2-4-3-5- امکانات موردنیاز برای اجرای تحلیل ارتعاشات…………………………………………………………………………14

2-4-3-6- روش‌های پایش وضعیت به کمک تحلیل ارتعاش………………………………………………………………………14

الف- پایش وضعیت ارتعاش ماشین‌آلات به‌صورت مانیتورینگ……………………………………………………………………..14

ب- پایش وضعیت ارتعاش ماشین‌آلات به‌صورت دوره‌ای………………………………………………………………………………14

2-4-4- تحلیل حرارت…………………………………………………………………………………………………………………………………..15

2-4-4-1- روش‌های پایش وضعیت ماشین‌آلات با بهره گرفتن از تحلیل حرارت…………………………………………….15

الف- پایش وضعیت ماشین‌آلات به‌وسیله حرارت به‌صورت لحظه‌ای و پیوسته……………………………………………15

ب- پایش وضعیت حرارت ماشین‌آلات به‌صورت دوره‌ای با بهره گرفتن از دمانگاری فروسرخ ………………………….15

2-5- پایش وضعیت تسمه به کمک تحلیل حرارت………………………………………………………………………………………15

2-6- پایش وضعیت تسمه با استفاده تحلیل ارتعاش و صدا…………………………………………………………………………16

2-7- مروری بر تحقیقات انجام‌شده………………………………………………………………………………………………………………17

فصل سوم (مواد و روش‌ها)……………………………………………………………………………………………………………………….44

3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..44

3-2- مواد تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………………….44

3-2-1- میز آزمون پایش تسمه…………………………………………………………………………………………………………………..44

3-2-2- موتور الکتریکی………………………………………………………………………………………………………………………………..46

3-2-3- یاتاقان………………………………………………………………………………………………………………………………………………46

3-2-4- محور محرک سامانه تسمه‌ای…………………………………………………………………………………………………………47

3-2-5- تسمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………….47

3-2-6- پولی (چرخ تسمه) …………………………………………………………………………………………………………………………48

3-2-7- ارتعاش­سنج……………………………………………………………………………………………………………………………………..48

3-2-8- صوت­سنج………………………………………………………………………………………………………………………………………..49

3-2-9- میز محل نصب دستگاه­ها……………………………………………………………………………………………………………….51

3-3- روش تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………………………….51

فصل چهارم (نتایج، بحث و پیشنهادها )………………………...………………………………………………….55  4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………..55

4-2- طیف ارتعاشی تسمه‌ها………………………………………………………………………………………………………………………….55

4-3- داده‌های ارتعاشی………………………………………………………………………………………………………………………………….57

4-4- تجزیه واریانس داده‌های ارتعاشی…………………………………………………………………………………………………………57

4-5- مقایسه­ داده‌های ارتعاشی تسمه‌ها……………………………………………………………………………………………………59

4-6- طیف صوتی تسمه‌ها……………………………………………………………………………………………………………………………..60

4-7- داده‌های صوتی تسمه­ها………………………………………………………………………………………………………………………..61

4-8- تجزیه واریانس داده‌های صوتی……………………………………………………………………………………………………………62

4-9- مقایسه نمودارهای داده‌های صوتی تسمه‌ها………………………………………………………………………………………..64

4-10- تغییرات ارتعاش و صدا در تسمه نو…………………………………………………………………………………………………..65

4-11- تغییرات ارتعاش و صدا در تسمه کهنه………………………………………………………………………………………………65

4-12- تغییرات ارتعاش و صدا در تسمه فرسوده………………………………………………………………………………………….66

4-13- نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………..67

4-14- پیشنهادها…………………………………………………………………………………………………………………………………………..69

فهرست منابع…………………………………………………………………..……………………………………………….70

پیوست­ها…………………………………………………………………………………..……………………………………..79

 

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                                                 صفحه

 

جدول4-1: مقادیر داده‌های ارتعاشی تسمه‌ها برحسب (m/s2)……………………………………………………………………57

جدول4-2: تجزیه واریانس تاثیر نوع تسمه بر میزان ارتعاش (m/s2)……………………………………………………….. 58

جدول4-3: نتایج آزمون دانکن برای مقایسه میانگین اثر نوع تسمه بر میزان ارتعاش (m/s2)…………………..58

جدول4-4: مقادیر داده‌های صوتی تسمه‌ها برحسب (db)…………………………………………………………………………..61

جدول4-5: تجزیه واریانس تاثیر نوع تسمه بر میزان صوت (db)…………………………………………………………………62

جدول4-6: نتایج آزمون دانکن برای مقایسه میانگین اثر نوع تسمه بر میزان صوت (db)…………………………..63

پیوست 1: مشخصات فنی الکتروموتور سه فاز تیپ  90LA……………………………………………………………………….79

پیوست 2: مشخصات فنی کلی ارتعاش­سنج مدل (VB-8203)……………………………………………………………..80

پیوست 3: مشخصات الکتریکی ارتعاش­سنج…………………………………………………………………………………………..81

پیوست 4: مشخصات الکتریکی ارتعاش­سنج…………………………………………………………………………………………..82

پیوست 5: مشخصات صوت­سنج…………………………………………………………………………………………………………………83

پیوست 6: مقادیر داده‌های ارتعاشی……………………………………………………………………………………..84

پیوست 7: نتایج تجزیه واریانس اثر نوع تسمه بر میزان ارتعاش………………………………………………………………….84

پیوست 8: نتایج آزمون دانکن برای مقایسه میانگین اثر نوع تسمه بر میزان ارتعاش…………………………………84

پیوست 9: مقادیر داده‌های صوتی………………………………………………………………………………………………………………..85

پیوست 10: نتایج تجزیه واریانس اثر نوع تسمه بر میزان ارتعاش……………………………………………………………….85

پیوست 11: نتایج آزمون دانکن برای مقایسه میانگین اثر نوع تسمه بر میزان ارتعاش………………………………85

پیوست 12: مقادیر اندازه ­گیری شده جرم و طول تسمه­ها…………………………………………………………………………..86

 

فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                                                                  صفحه

 

شکل2-1: منحنی وان حمام یا بستر رودخانه…………………………………………………………………………………………………5

شکل2-2: امواج ارتعاشات مکانیکی……………………………………………………………………………………………………………….12

شکل2-3: موتور و ابزارهای مورد استفاده جهت تعیین ضربه ……………………………………………………………………..23

شکل2-4: دستگاه جداسازی پسته با بهره گرفتن از انعکاس صدا………………………………………………………………………24

شکل2-5: موقعیت میکروفون‌های اطراف انژکتور………………………………………………………………………………………….29

شکل2-6: میز آزمون جهت تحصیل داده‌های ارتعاشی………………………………………………………………………………..30

شکل2-7: آزمون ارتعاشات پیچشی میل‌لنگ خودرو……………………………………………………………………………………34

شکل2-8: موتور آزمون برای تشخیص عیب شمع………………………………………………………………………………………..38

شکل2-9: (الف) محل نصب ارتعاش­سنج‌ها  (ب) موتور ……………………………………………………………………………40

شکل2-10: عیب‌یابی سوپاپ‌ها با روش انتشار صدا………………………………………………………………………………………43

شکل3-1: (الف) میز آزمون  (ب) میز آزمون و میز دستگاه‌ها  ………………………………………………………………….45

شکل3-2: میز آزمون …………………………………………………………………………………………………………………………………….46

شکل3-3: الکتروموتور …………………………………………………………………………………………………………………………………..46

شکل3-4: (الف) یاتاقان   (ب) محل یاتاقان………………………………………………………………………………………………..47

شکل3-5: محور محرک تسمه‌ای…………………………………………………………………………………………………………………..47

شکل3-6: تسمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………….47

شکل3-7: (الف)پولی دینام  (ب) مدل سیستم محرک تسمه‌ای ……………………………………………………………….48

شکل3-8: (الف) ارتعاش­سنج  (ب) ارتعاش­سنج به همراه پراب آن ……………………………………………………………49

شکل3-9: صوت­سنج و پراب آن ………………………………………………………………………………………………………………….50

شکل3-10: میز دستگاه­ها………………………………………………………………………………………………………………………………51

شکل3-11: اندازه‌گیری همزمان ارتعاش و صدا…………………………………………………………………………………………….53

شکل 3-12: محیط نرم افزار ارتعاش­سنج …………………………………………………………………………………………………….53

شکل 3-13: محیط نرم‌افزار صوت­سنج ………………………………………………………………………………………………………..54

شکل4-1: نمودار طیف ارتعاشی تسمه‌ها……………………………………………………………………………………………………….56

شکل 4-2: نمودار مقادیر میانگین ارتعاش تسمه­ها……………………………………………………………………………………….59

شکل 4-3: نمودار طیف صوتی تسمه‌ها…………………………………………………………………………………………………………61

شکل4-4: نمودار مقادیر میانگین صدای تسمه­ها………………………………………………………………………………………….64

شکل 4-5: طیف ارتعاشی و صوتی تسمه نو………………………………………………………………………………………………….65

شکل 4-6: طیف ارتعاشی و صوتی تسمه کهنه……………………………………………………………………………………………..66

شکل 4-7: طیف ارتعاشی و صوتی تسمه فرسوده…………………………………………………………………………………………67

 

 

فصل اول

مقدمه و هدف

1-1- مقدمه

پایش به معنی مراقبت و نظارت است. هدف آن، آگاهی از وضعیت یک سامانه، دستگاه یا پدیده از راه مشاهده تغییراتی است که ممکن است باگذشت زمان در آن سامانه، دستگاه یا پدیده رخ دهد [1]. یکی از کاربردهای بسیار مهم پایش، به‌کارگیری آن به‌منظور نگهداری و تعمیر پیش بینانه ماشین‌آلات و دستگاه‌ها و تجهیزات است. نگهدارى و تعمیر مجموعه‌ای از فعالیت‌های مختلفی است که به‌منظور حفظ و دوام قطعات، تجهیزات و ماشین‌آلات و نیز صیانت از سرمایه‌ها و دارایی‌هایی که در یک صنعت به کار می‌رود تا حتی‌الامکان از بروز حوادثى که منجر به خرابى دستگاه‌ها و وقفه در فرآیند تولید و یا روند بهره‌برداری از تجهیزات و کارخانجات مربوط می‌گردد، پیشگیرى لازم به عمل آید [7 و 11]. روش‌های متفاوتی برای نگهداری و تعمیر ماشین‌آلات و تجهیزات وجود دارد. یکی از این روش‌ها، نگهداری و تعمیر پیش بینانه بر اساس پایش وضعیت است. در این روش با انجام پایش­های منظم از پارامترهای مربوط به عملکرد و وضعیت ماشین‌آلات مانند ارتعاش، فشار، درجه حرارت، روغن و غیره تلاش می‌شود که خرابی‌های در شرف وقوع را پیش‌بینی کرده و اقدام­­های تعمیری لازم را صورت دهند [33]. روش‌های مختلفی برای اجرای نت (نگهداری و تعمیر) بر اساس پایش وضعیت نظیر تحلیل روغن، تحلیل ارتعاشات، تحلیل حرارت و تحلیل صوت ایجادشده است [6]. سازوکار پولی و تسمه انتقال حرکت و نیرو را در فاصله محوری بزرگ انجام می‌دهد. این انتقال بین دو و یا چند محور امکان‌پذیر است. سیستم محرک تسمه‌ای موتور وظیفه انتقال گشتاور از پولی میل‌لنگ به مصرف‌کننده‌های جانبی موتور را بر عهده دارد. در خودرو تسمه عامل واسط برای انتقال انرژی از میل‌لنگ به تجهیزات جانبی مانند مولد برق، پروانه خنک‌کن، پمپ آب و پمپ روغن فرمان و میل بادامک است [9]. اصطکاک ایجادشده بین تسمه و پولی باعث انتقال حرکت و نیرو می‌شود. تسمه‌ها می‌توانند نیروهای دینامیکی و ارتعاش غیرعادی بوجودآورند. منابع مهم ارتعاش و خرابی تسمه، نا بالانسی، تشدید، کشش و سایش هستند [4]. صدا و ارتعاش توانایی خوبی در تشخیص عیب دارند. یکی از راه‌های تشخیص به هنگام خرابی‌ها، استفاده از تحلیل ارتعاش و صوت است. صدا و ارتعاش، دارای ماهیتی از یک جنس هستند. عللی مانند: نامیزانی جرمی، تشدید (رزونانس)، لقی مکانیکی، خرابی یاتاقان، خرابی چرخ‏دنده، فونداسیون معیوب، اشکالات الکتریکی، اشکالات آئرودینامیکی و هیدرودینامیکی، خرابی کوپلینگ، خرابی تسمه و پولی  سبب ایجاد ارتعاش می­شوند، صدا نیز تولید می­ کنند. محققان توانسته‌اند با اندازه‌گیری داده‌های ارتعاش و صدا و پردازش سیگنال‌های مربوط به یک وسیله یا دستگاه، سلامت یا وجود عیب در آن دستگاه را تشخیص دهند. افزایش در میزان ارتعاش و صدا، گواه بر جدی‌تر شدن عیب دارد [40]. با توجه به اینکه عملکرد برخی از تجهیزات خودرو مانند انواع روشنایی‌ها، سامانه تهویه مطبوع و برق مصرفی خودرو به عملکرد تسمه وابسته است. تغییر ویژگی‌های تسمه و معیوب بودن آن در طولانی‌مدت، موجب کاهش کارایی و بازده تجهیزات جانبی می‌شود. در این پژوهش سعی شده است با اندازه‌گیری داده‌های ارتعاش و صدای تسمه، سالم یا معیوب بودن و سلامت سنجی تسمه‌ها ارزیابی شوند تا با پردازش و مقایسه داده‌ها، سالم یا معیوب بودن تسمه مورد پایش وضعیت قرار گیرد.

1-2- اهداف تحقیق

1- اندازه‌گیری داده‌های ارتعاشی و صوتی تسمه.

2- مقایسه داده‌های ارتعاشی و صوتی تسمه سالم و معیوب.

3- پایش وضعیت تسمه با بهره گرفتن از مقایسه ارتعاش و صدا.

 

تعداد صفحه :103

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

پایان نامه بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منحنی فرمان بهره ­برداری سدها

 متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران

 

 

دانشگـــاه آزاد اسلامــــی

واحد استهبان

 

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته ی مهندسی عمران/ مهندسی آب

 

عنــــــوان :

بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منحنی فرمان بهره ­برداری سدها (مطالعه ی موردی سد دز)

 

ســـــرمـــای 1392

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

فهرست مطالب

عنوان صفحه
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول: کلیّات  
1-1- مقدمه 5
1-2- مفهوم تغییر اقلیم و اهمیت بررسی مدیریت مخزن سد 5
1-3- ضرورت انجام تحقیق 9
1-4- فرضیات تحقیق 10
1-5- پرسش‌های اصلی تحقیق 10
1-6- اهداف تحقیق 10
فصل دوم : مروری بر تحقیقات پیشین  
2-1- مقدمه 12
2-2- اثر تغییر اقلیم بر پارامترهای هیدرولوژیکی و منابع آب 12
2-3- اثر تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن 18
فصل سوّم : منطقه‌ی مورد مطالعه  
3-1 – مقدمه 23
3 -2-منطقه مورد  مطالعه 23
فصل چهارم : مواد و روش‌ها  
4-1- مقدمه 28
4-2- آمار و اطلاعات مورد نیاز 29
           الف

4-2-1- آمار و اطلاعات دوره پایه

29
4-2-1-1-  مشخصات مخزن سد دز 34
4-2-2- آمار و اطلاعات دوره آتی 37
4-2-2-1- بکارگیری نتایج مدل‌های گردش عمومی برای شبیه‌سازی شرایط دوره آتی 37
4-2-2-2- سناریوهای اقلیمی و غیراقلیمی در دوره­های آتی 41
4-3-روش انجام تحقیق 44
4-3-1- ریز مقیاس نمایی خروجی‌های مدل‌های گردش عمومی 47
4-3-1-1- الگوریتم مدلLARS-WG 50
4-3-1-2 – تولید سناریوهای اقلیم روزانه آتی منطقه توسط مولد آب و هوای تصادفی LARS-WG 52
4-3-2-  شبیه سازی بارش رواناب 59
4-3-2-1-  مدل IHACRES 59
4-3-3- شبیه‌سازی رواناب در دوره آتی 63
4-4- بهینه سازی مخزن، برای تعیین منحنی فرمان 63
4-4-1- مقدمه 63
4-4-2- منحنی فرمان 63
4-4-3- شبیه‌سازی بهره‌برداری از مخازن 64
4-4-3-1- سامانه مخازن با اهداف تأمین نیاز برقابی 69
4-4-4- بهینه سازی بهره برداری از مخازن 70

4-4-4-1- قواعد بهره‌برداری از مخزن

71

4-4-4-2- روش های بهینه سازی و برنامه ریزی تکاملی

76
فصل پنجم : نتایج و بحث  
5-1- مقدمه 82
5-2- شبیه‌سازی بارش – رواناب 83
5-3- ریز مقیاس نمایی داده‌های منطقه توسط مدلLARS-WG       84                        85
5-3-1- بررسی عملکرد مدل‌ Lars-WG در شبیه‌سازی و ریز مقیاس نمایی دما و بارندگی حوضه 84
5-3-2-  بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر مولفه های اقلیمی 86
ب

5-4- بررسی تأثیر پدیده تغییر اقلیم بر رواناب منطقه در دوره آتی

112
5-5–بهره‌برداری از مخزن 113
فصل ششم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات  
6-1- مقدمه 118
6-2- جمع‌بندی 119
6-3- پیشنهادات 121
فصل هفتم : فهرست منابع و مآخذ  
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 

 

 
   
پ

 

   
 

 

 

 

فهرست اشکال

عنوان صفحه
شکل 3-1 –  حوضه آبریز سد دز و ساختگاه آن 26
شکل  4- 1-  مدل جامع ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن 28
شکل 4-2 – ایستگاه های هیدرومتری، سینوپتیک و  باران‌سنجی حوضه دز 30
شکل 4-3 – رژیم آبدهی ایستگاه تله زنگ در دوره (2006 – 1993) 31
شکل 4-4– محل قرارگیری ایستگاه های باران سنجی در حوضه دز 32
شکل 4-5 – تیسن بندی ایستگاه‌های باران‌سنجی منتخب حوضه دز 33
شکل 4-6- تخصیص ظرفیت مخزن به احجام مختلف (نشریه 272) 35
شکل 4-7- منحنی سطح- حجم- ارتفاع سد دز 35
شکل 4-8- شمای کلی شبکه بندی سه بعدی مدلهای GCM 39
شکل 4-9- سناریوهای انتشار و فرضیات هر سناریو (IPCC,2007) 41
شکل 4-10 – روندنمایی مراحل انجام تحقیق 46
شکل4-11 برنامه LARS-WG 52
شکل 4-12 فایل  Merkid.stشامل مشخصات ایستگاه و فایل داده‌های مشاهداتی 53
شکل 4-13- بخشی از فایل Merkid.wg 53
شکل4-14-  بخشی از فایل Merkid.sta 55
شکل4-15- بخشی از Merkid.tst 56
شکل4-16 – نمونه‌ای از فایل سناریو تغییر اقلیم (HADCM3-A2.sce) 58
شکل 4-17- چگونگی شبیه سازی بارش- رواناب همراه با مدول­های خطی و غیرخطی 59
شکل 4-18 – هیدروگراف حاصل از بارندگی موثر واحد 61
شکل4-19  شکل کلی نحوه ارتباط سامانه چند مخزن 66
ت

شکل 4-20- سیاست بهره برداری استاندارد (SOP)(Draper et al, 2004)

72
شکل 4-21- نمایش جابجایی: (الف) تک نقطه‌ایی، (ب) دو نقطه‌ایی و (پ) یکنواخت 79
شکل 5- 1- هیدروگراف رواناب مشاهداتی مدل ‌شده در دوره‌ی واسنجی و صحت‌سنجی حوضه دز 84
شکل 5-2 میانگین ماهانه بارش مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A1B 100
شکل 5-3- میانگین ماهانه بارش مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A2 101
شکل 5-4- میانگین ماهانه بارش مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی  B1 102
شکل 5-5- میانگین ماهانه دمای حداکثر مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A1B 103
شکل 5-6- میانگین ماهانه دمای حداکثر مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A2 104
شکل 5-7-  میانگین ماهانه دمای حداکثر مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی  B1 105
شکل 5-8- میانگین ماهانه دمای حداقل مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A1B 106
شکل 5-9- میانگین ماهانه دمای حداقل مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A2 107
شکل 5-10- میانگین ماهانه دمای حداقل مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی B1 108
شکل 5-11-  نمودار جعبه‌ای مربوط به درصد تغییرات سری زمانی بارش 109
شکل 5-12- نمودار جعبه‌ای مربوط به تغییرات سری زمانی دمای حداقل 110
شکل 5-113- نمودار جعبه‌ای مربوط به تغییرات سری زمانی دمای حداکثر 110
شکل 5-14 رواناب درازمدت ورودی به مخزن سد دز در دوره مشاهداتی و آینده تحت سناریوهای انتشار A1B، A2و B1 112
شکل 5-15 – نمایی شماتیک از سد دز 114
ث

شکل 5-16- منحنی فرمان بهره‌برداری سد

116
   
   
   
   
 
   
   
فهرست جداول

عنوان صفحه
جدول 3-1 – خلاصه مشخصات سد دز، نیروگاه، خطوط انتقال نیرو و سایر قسمت های طرح 25
جدول 4-1- مشخصات ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری منتخب 33
جدول 4-2- خصوصیات فیزیکی مخزن سد دز 34
جدول 4-3-مقادیر تخصیص ماهانه به تفکیک شرب، صنعتی، محیط زیست؛کشاورزی 36
جدول 4-4- مقادیر ماهانه تبخیر از سد (میلیمتر) 36
جدول 4-5- مدل های اقلیمی موجود و سازمان های مربوطه (سایت IPCC) 40
جدول 4-6- سناریوهای انتشار و فرضیات هر سناریو (IPCC, 2000) 42
جدول 4-7 – مدل های AOGCM 45
جدول4-8-  نقاط ضعف و قوت دو دیدگاه کوچک مقیاس سازی((Wilby et al, 2001 48
جدول 4-9- نام مدل‌های  AOGCM 58
جدول 5- 1- وضعیت عملکرد مدل IHACRES در ایستگاه‌های منتخب حوضه 83
جدول 5-2- نتایج آزمون کای- اسکور برای توزیع‌های احتمال داده‌های بارندگی، دمای حداقل و دمای حداکثر مشاهده شده و تولید شده توسط مدل LARS-WG در حوضه دز 85
جدول 5-3 – ماه‌های مربوط به آن که دارای مقادیر p-value کمتر از یک درصد می‌باشند 86
جدول 5-4- میزان درصد تغییر میانگین رواناب دوره‌ی آتی نسبت به دوره‌ی پایه 113
جدول 5-5- مشخصات روش GA در بهره‌برداری مخازن 114
جدول5-6- متوسط مدت زمان اجرای برنامه توسط GA (دقیقه) 114
جدول5-7-  مقادیر تابع هدف در بهره‌برداری بلندمدت مخزن دز در سامانه تک مخزنه 115
جدول 5-8 – مقادیر شاخص تأمین آب %

ج
115
 
   

 

 

 

 

 

 

چکیده

     این تحقیق فرض نیاز به تغییر در منحنی فرمان مخازن سدها، در دوره آتی و در شرایط رخداد تغییر اقلیم را بررسی می کند. به منظور سازگاری با شرایط اقلیمی آینده، مدل جامعی برای ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن پیشنهاد می‌کند. مدل پیشنهادی شامل زیر مدل LARS-WG برای تبدیل خروجی‌های مدل CGCM تحت سه سناریوی انتشار A1B, A2, B1 به مقیاس محلی، زیرمدل IHACRES جهت شبیه‌سازی جریان ورودی به مخزن در دوره آتی (2030-2017) (واسنجی شده با آمار دوره پایه (2006-1993)) و روش فراکاوشی، الگوریتم ژنتیک (GA) جهت بهینه‌سازی عملکرد مخزن می‌باشد. در ادامه منحنی فرمان بهره‌برداری سد دز برای دوره زمانی آینده، تحت سه سناریوی A1B, A2, B1 و گذشته محاسبه گردید.

بررسی نتایج نشان می‌دهد که منحنی فرمان با شرایط تغییر اقلیم در دوره آتی موجب کاهش شاخص تأمین آب می‌گردد که میزان این کاهش حدود 7/1 تا 7/5 درصد در شرایط رخداد سناریوهای A2، B1 و A1B می‌باشد. در نهایت باید گفت که نادیده گرفتن اثر تغییر اقلیم و استفاده از نحوه بهره برداری از مخزن دوره پایه برای دوره آینده، موجب کاهش درصد تأمین تخصیص تعریف شده می­گردد.

کلمات کلیدی : تغییر اقلیم، ریزمقیاس نمایی، منحنی بهره برداری سد، سد دز

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

مقدمه

این مطالعه با عنوان “بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منحنی فرمان بهره‌برداری سدها (مطالعه موردی سد دز)” در قالب فصول زیر ارائه شده است:

فصل اول شامل کلیاتی در مورد مفهوم تغییر‌اقلیم، بررسی پیامدهای آن بر منابع طبیعی و منابع آب بوده و ضرورت، هدف، سؤالات و فرضیات انجام این مطالعه تشریح گردید. فصل دوم شامل نگاهی به مطالعات انجام شده در زمینه اثر این پدیده بر منابع آب و نحوه‌ی بهره‌برداری از مخزن می‌باشد که توسط دیگر محققین داخلی و خارجی انجام شده است. منطقه مطالعاتی در فصل سوم و روش انجام تحقیق که شامل جمع آوری آمار و اطلاعات مورد نیاز و ارزیابی داده­های مشاهداتی است، موضوع فصل چهارم می­باشد. فصل پنجم پردازش داده و ارائه نتایج حاصل از مدل‌سازی و شبیه‌سازی ویژگی­های اقلیمی حوضه را تشکیل می‌دهد. این فصل دربردارنده نتایج انجام تحقیق و انتخاب بهترین مدل­ها در هر بخش می­باشد. در پایان و در فصل ششم این گزارش به جمع‌بندی نتایج و ارائه پیشنهادات پرداخته می­شود. در پیوست1 میزان درصد تغییرات بارش، دمای حداقل و حداکثر، تحت سه سناریوی  A1B, A2, B1و در پیوست2 کد نوشته شده برای برنامه آورده شده است. در انتها فهرست منابع مورد استفاده، ارائه ­گردیده است.


 

 

 

فصل اول

کلیات

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-1- مقدمه

در این فصل مروری بر مفهوم تغییر اقلیم و علل ایجاد آن و تاثیر این پدیده بر منابع طبیعی و منابع آب انجام می­شود و در ادامه به ضرورت و هدف انجام این مطالعه اشاره می­شود.

 

1-2- مفهوم تغییر اقلیم و اهمیت بررسی مدیریت مخزن سد

تغییر اقلیم عبارتست از تغییرات رفتار آب و هوایی یک منطقه نسبت به رفتاری که در طول یک افق زمانی بلند مدت از اطلاعات مشاهده یا ثبت شده در آن منطقه مورد انتظار است. تغییر اقلیم یک پدیده پیچیده اتمسفری‌- اقیانوسی در مقیاس جهانی و دراز مدت است. این پدیده متأثر از افزایش گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر می‌باشد که منجر به دگرگونی در وضع آب و هوا، تغییر توزیع مکانی و زمانی بارش و نوع آن (جامد یا مایع)، جریان آب­های سطحی، تبخیر، تغذیه سفره آب‌زیرزمینی و کیفیت آب شده و به طور کلی روند جدیدی را در اقلیم جهانی موجب می‌گردد. تغییر اقلیم باعث می‌شود که برخی مناطق، مرطوب‌تر و برخی مناطق، خشک‌تر گردند و شدت و تواتر حوادث حدی مانند سیلاب و خشکسالی افزایش یابد. بطور کلی توزیع زمانی و مکانی بارش و الگوهای آن دچار تحول گردیده و میزان تبخیر نیز افزایش می‌یابد. تغییراقلیم بدون تردید یکی از چالش‌های بسیار مهم دوران فعلی آب‌و‌هوایی است که در مقیاس جهانی رخ می‌دهد و دارای اثرات مهمی بر کشورها و به ویژه در بخش منابع آب می‌باشد (IPCC, 2001).

گسترش روزافزون فعالیت­های صنعتی به دلیل افزایش جمعیت جهان، استفاده بی‌رویه از سوخت‌های فسیلی و تغییر کاربری اراضی موجب افزایش انتشار گازهای گلخانه­ای به خصوص CO2 شده است. انتشار روزافزون گازهای گلخانه­ای، توازن انرژی زمین را بر هم زده و موجب گرم شدن کره زمین می­گردد. پدیده گرمایش جهانی و تغییر اقلیم حاصل از آن، اثرات قابل توجهی بر سامانه‌های مختلف نظیر منابع آب، کشاورزی و محیط‌زیست دارد. تغییرات حاصل از رشد سریع اقتصادی و صنعتی، از یک سو، و گذر بسیاری از کشورهای جهان‌سوم به جامعه صنعتی در دهه­های 1970 و 1980، از سوی دیگر، باعث گسترش تغییرات زیست‌محیطی شده است. گرچه بهبود سریع در تکنولوژی کالاهای صنعتی و تدوین قوانین مناسب در حفظ و کنترل محیط‌زیست و آب سالم تدریجاً زمینه کاهش آلاینده­های موثر در تغییر اقلیم را فراهم نموده است، ولی سنجش­های مستقیم گازهای دی‌اکسیدکربن، منواکسیدکربن، متان و کاهش غلظت اوزن در طی سه چهار دهه گذشته تصویری نگران کننده از تخریب محیط‌زیست و ناهنجاری­های اقلیمی بدست داده است (Baede et al., 2001).

با توجه به گزارشات IPCC، اگر انتشار گازهای گلخانه­ای کاهش نیابد، متوسط دمای زمین تا سال 2100 می ­تواند 1/1 تا 6/4 درجه سانتیگراد افزایش یابد. همچنین، بررسی­ها نشان از بالا آمدن سطح آب دریاها، ذوب شدن یخ­های قطبی، کاهش پوشش برف و افزایش پدیده­های شدید اقلیمی مانند سیل‌ها و خشکسالی­ها دارد که این تغییرات در پی افزایش متوسط دمای سطح زمین رخ داده است (IPCC، 2007).

از زمانی که موضوع امکان گرم شدن زمین مطرح شد، مسئله بررسی تغییرات در چرخه آب بین زمین، دریا و هوا به عنوان یک عامل مهم اثرگذار بر روی مسائل اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی مطرح گردید. تغییراقلیم نه تنها اثرات مستقیمی بر محیط‌زیست بطور عام خواهد داشت بلکه سبب می‌گردد که داده‌ها و اطلاعات جمع‌آوری شده در گذشته که مبنای طراحی سازه‌های آبی و سایر سازه‌ها می‌باشند، دیگر شاخص مطمئنی برای رفتارسنجی منابع آب و اهمیت سازه در آینده نباشد (Lane et al., 1999).

     تا دو دهه‌ی گذشته بیشتر کارشناسان و متخصصان صنعت آب در دنیا سعی و کوشش خود را در جهت دستیابی به تکنیک‌های ساخت سازه‌های آبی به کار می‌برند و اکثر پروژه‌ها منتهی به ساخت سد و شبکه‌ی انتقال و توزیع آب می‌شد. در این راستا تحقیقات گسترده‌ایی انجام شد که منجر به تهیه‌ی استانداردهای جهانی گردید.

با اینکه تکنولوژی ساخت یک سازه‌ی آبی و ضمائم آن نقش مهمی در بالا بردن راندمان پروژه در یک سیستم منابع آب[1]  دارد ولی به تنهایی قادر به مدیریت آن سیستم نمی‌باشد.

از سال 1980 پس از گذر از مرز ساخت و ساز تاسیسات آبی در اکثر کشورهای دنیا به دلیل به وجود آمدن مسائل مختلفی از قبیل افزایش نیاز آبی، وقوع سیلاب و خشکسالی‌های شدید و به خصوص مطرح شدن مسائل زیست‌محیطی، آلودگی و تغییراقلیم، مدیریت ‌منابع ‌آب به عنوان یک مسئله‌ی مهم در رأس امور تحقیقاتی و مطالعاتی قرار گرفت.

مدیریت منابع آب به خصوص از دیدگاه ریاضی در سال‌های اخیر با توجه به تحقیقات گسترده‌ایی که در این زمینه می‌شود، منجر به دستاوردهای ارزشمندی شده است. گرچه ارتباط بین مراکز تحقیقاتی و اجرایی و یا از تئوری به کاربردی کردن تحقیقات به سادگی میسر نیست، ولی با این وجود پس از سال‌ها تلاش برای متصل کردن این دو، در حال حاضر مدیریت منابع آب با بهره گرفتن از ابزار و روش‌های نوین انجام می‌شود.

یکی از بحث‌های مدیریت ‌منابع ‌آب به خصوص در کشورهایی که تعداد زیادی سدهای مخزنی دارند، مربوط به مدیریت مخازن سدها می‌باشد.

در ایران با بیش از 80 سد در حال بهره‌برداری و ده‌ها سد در حال مطالعه، در اکثر موارد مشاهده می‌شود که حجم آب ذخیره شده‌ی پشت سد به مراتب کمتر از حجم طراحی می‌باشد.

محدودیت‌های رودخانه‌های پرآب و دائمی و عدم دارا بودن یک سیستم منسجم مدیریت حوضه‌ی آبریز، مدیریت منطقی، اصول و واقع بینانه‌ایی را در بهره‌برداری از سدها ایجاب می‌کند.

در این راستا با بهره گرفتن از تکنیک و علوم پیشرفته و ابزاری چون سیستم ماهواره‌ایی، اطلاعات جغرافیایی، بانک داده‌ها و روش‌های جدید محاسباتی، میتوان سیستمی را به وجود آورد که با بهره گرفتن از آن مدیر سد با توجه به نتایج حاصل از سیستم بتواند وضعیت سد را در هر لحظه ارزیابی کند و تصمیم[2] مقتضی را جهت مدیریت بهتر اتخاذ کند.(3)

بهره‌برداری بهینه[3] از مخازن سدها نیازمند مدیریت در نواحی ذخیره که برای جریان‌های ورودی آتی پیش‌بینی شده‌اند، می‌باشد. بهینه‌سازی[4] یک مفهوم اساسی برای افزایش مدیریت و بهره‌وری تاثیرات متقابل[5] پروژه‌های سد‌سازی می‌باشد. مفهوم بهره‌‌برداری بهینه وقتی اهمیت بیشتری پیدا کرد که قواعد بهره‌برداری[6] از مخازن کامل تر گردید.

بهینه‌سازی بهره‌برداری به نرم‌افزارهای موثری برای پیش‌بینی جریان ورودی به مخازن، از پیش‌بینی‌های قطعی در زمان واقعی تا پیش‌بینی‌های طولانی مدت مبتنی بر احتمال، نیاز دارد. این نرم‌افزارها همچنین باید دستورالعمل‌های راهنمایی (قواعد بهره‌برداری) را برای اتخاذ تصمیمات بهره‌برداری، تأمین  نمایند.(65)

قواعد بهره‌برداری مخزن، راهنمایی‌هایی برای مسئولان بهره‌برداری مخزن می‌باشند. این قواعد برای مخازن در حال بهره‌برداری در شرایط ماندگار (و نه برای مخازنی که بلافاصله بعد از ساخت پر شده و یا برای تأمین مجموعه‌ایی از اهداف جدید موقت بهره‌برداری می‌شوند) کاربرد دارند.

قواعد بهره‌برداری از مخازن در واقع انتقال اطلاعات طراح به متصدیان بهره‌برداری می‌باشد که به طور مکرر باید بهنگام‌سازی[7] شوند. چند نوع از قواعد وجود دارند، اما هر یک به حجم‌های ذخیره یا خروجی مخزن مطلوب یا لازم، در هر زمان خاص از سال اشاره می‌کنند. برخی از این قواعد، حجم‌های ذخیره‌ی مورد نظر را تعیین می‌کنند که از آن به عنوان منحنی‌های‌فرمان[8] یاد می‌کنند. (18)

یک منحنی فرمان شرح می‌دهد که چه مقدار ذخیره در اوقات مختلف سال باید در مخزن وجود داشته باشد تا آب مورد نیاز را همواره یا با حداقل کمبود[9] بتوانیم تامین نماییم.

مدیریت مخازن با بهره گرفتن از منحنی‌های‌فرمان، موضوع پیچیده‌ایی است، چرا که این منحنی‌ها از یک سری دقیق جریان که شاید دوباره اتفاق نیفتد، به دست می‌آیند.

بهره‌برداری از سد‌ها گاهی اوقات تنها به مدیریت تأمین آب[10] محدود می‌شود، اما کمبود آب هنگامی اتفاق میفتد که تقاضای[11] آب از عرضه‌ی[12] آن تجاوز می کند، بنابراین در طرح‌های مدیریتی بهینه‌سازی آب، باید هر دوی آنها مورد محاسبه قرار گیرند.(65)

مدل‌های شبیه‌سازی[13] ، روش‌های مؤثری را برای ارزیابی کارآیی سیاست‌های بهره‌برداری[14]، در اختیار قرار داده و با جزئیات بیشتری نسبت به مدل بهینه‌سازی سیستم مورد مطالعه را بررسی می‌کنند، اما ابزار مؤثری جهت انتخاب و یا تعریف بهترین سیاست بهره‌برداری نمی‌باشند. آنها در واقع برای پیش‌بینی عملکرد سیستم تحت یک سری شرایط خاص که شخص استفاده کننده از مدل آنها را اعمال می‌کند، به کار می‌روند و در نهایت شخص بعد از چندین بار اجرای مدل، حالت بهینه را انتخاب می‌کند. مدل‌های شبیه‌سازی با اینکه در جهت شناخت پدیده و فیزیک مسئله بسیار مفید هستند، ولی قادر به انجام مدیریت بهینه مخزن نمی‌باشند. بر این اساس با تلفیق مدل‌های شبیه‌سازی و بهینه‌سازی و تعریف تابع هدف[15] (تابعی که باید بهینه‌سازی شود) و قیودات[16] (محدودیت های فیزیکی، فنی، قانونی و مالی مقادیر متغییرهای تصمیم[17]) میتوان در یک زمان هم متغیر‌حالت[18] و هم متغیر‌تصمیم (در متغیر طراحی و بهره‌برداری ما به دنبال تعیین بهترین مقادیر آنها هستیم) را در نظر گرفت. با توجه به این مزیّت مدل‌های بهینه‌سازی، کاربرد آن به طور گسترده‌ایی در اکثر مدیریت‌ها به خصوص مدیریت منابع آب و مخازن، مرسوم می‌باشد.

همچنین گرایش محققین در سال‌های اخیر به استفاده بیشتر از اطلاعات تغییرات اقلیمی در مدیریت منابع آب عمدتاً به دلیل زیر است:

  • افزایش آگاهی و اطلاعات در زمینه پدیده­های بزرگ مقیاس اقلیمی و ارتباط آن ها با فرآیندهای محلی هیدرولوژیکی
  • مسجل شدن وقوع پدیده تغییراقلیم (climate change) و تاثیرات آن بر منابع آب
  • وقوع پدیده‌های سیل و خشکسالی با فرکانس کمتر و شدت­های زیادتر در بسیاری از مناطق دنیا در سالیان اخیر
  • عدم توانایی برنامه ریزی­ها و پیش بینی­های مبتنی بر روند تاریخی اقلیم یک منطقه در مدیریت منابع آب

بدین ترتیب در سال‌های اخیر، بررسی رخداد تغییر اقلیم و سازگاری با آن، به عنوان موضوعی مهم مورد بررسی مجامع علمی جهان می‌باشد.

بنابراین به واسطه‌ی افزایش نیاز آبی به خاطر رشد جمعیت، مهاجرت و افزایش مصرف آب به خاطر بهتر شدن استانداردهای زندگی، کمبود آب به مرور زمان افزایش یافته است. کمبود درتأمین آب، موجب تنش‌های اجتماعی و بی‌ثباتی سیاسی خواهد شد لذا برای هر اجتماعی حفاظت از این منابع آبی برای کاهش تلفات تا جایی که امکان داشته باشد، ضروری است.

1-3- ضرورت انجام تحقیق

پدیده تغییر اقلیم و اثرات آن،‌ به عنوان یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش رو در مدیریت ‌منابع‌‌آب و انرژی شناخته شده ‌است. بخش عمده‌ای از تحقیقات انجام شده و در حال انجام در زمینه آب و انرژی از دهه آخر قرن بیستم تاکنون،‌ معطوف به بررسی این پدیده و اثرات آن بوده ‌است. بررسی مطالعات صورت گرفته در این زمینه در چند دهه اخیر نشان می‌دهد که تغییرات اقلیم تاثیر قابل توجهی بر وضعیت بارش و دما و پارامترهای متاثر از آنها همچون رواناب و رطوبت خاک داشته است. این تغییرات در مناطقی مانند ایران منجر به محدودیت منابع آب موجود و تشدید بحران‌های کم‌آبی می‌گردند. از دیگر پیامدهای پدیده تغییر اقلیم و افزایش دمای کره زمین تبدیل الگوی بارش برف به باران می‌باشد که این مسئله باعث کاهش آورد رودخانه‌های وابسته به ذوب برف در فصل‌های بهار و تابستان و افزایش رواناب در فصل‌های پائیز و زمستان می‌شود. این مسئله باعث می‌شود که آبدهی مطمئن سدها با آنچه در زمان طراحی در نظر گرفته شده تطابق نداشته باشد که از جمله چالش‌های پیش‌رو در برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب خواهد بود (استیل دان و همکاران، 2008).

بنابراین نمی­توان بدون توجه به اثرات این پدیده، به برنامه‌ریزی مطمئن برای مدیریت منابع آب در آینده پرداخت. در واقع در گذشته این برنامه ­ریزی­ها با توجه به این فرض صورت می­گرفت که شرایط اقلیمی آینده، خصوصیات و تغییرپذیری مشابه شرایط گذشته خواهند داشت. سدها بر اساس داده‌های در دسترس از جریان­های موجود در رودخانه­ها و با توجه به مقدار و فرکانس مورد انتظار خشکسالی و سیلاب، طراحی و ساخته می­شدند. مخازن با بهره گرفتن از آمار هیدرولوژیکی گذشته برای تامین اهداف مختلف، سیاست­های بهره‌برداری را اتخاذ می­نمودند. اما در حال حاضر اعتماد به آمار گذشته ممکن است منجر به اتخاذ تصمیمات ناصحیح و به طور بالقوه خطرناک یا گران گردد. از این رو بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب از ضروریات برنامه‌ریزی و مدیریت سیستم‌های منابع آب کشورها، به ویژه کشورهای نیمکره شمالی (از جمله ایران)، می‌باشد و بدین ترتیب نیاز به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر مخازن سدها و مشاهده عملکرد مخازن احساس می‌شود، تا با اتخاذ سیاست‌هایی از افت عملکرد مخازن تحت تاثیر تغییر اقلیم جلوگیری شود.

در تحقیق پیش­رو به بررسی اثر تغییر اقلیم بر رواناب ورودی به مخزن سد دز و نیز چگونگی تاثیر این پدیده بر نحوه بهره ­برداری از مخزن و تأمین نیاز پائین دست پرداخته می‌شود. حوضه مورد مطالعه جزو مناطق خشک ایران از نظر آب‌و‌هوایی محسوب می­شود، با توجه به خشک و کم آب بودن منطقه و اهمیت مدیریت منابع آب موجود در این حوزه آبریز، اهمیت بررسی اثرات احتمالی تغییر اقلیم در آینده در این حوضه بیشتر احساس می‌شود. در واقع نتایج این تحقیق می‌تواند در بهبود برنامه ­ریزی منابع آب منطقه تحت تاثیر پدیده تغییر اقلیم مفید و موثر ­باشد.

1-4- فرضیات تحقیق

در این تحقیق فرض میکنیم:

1-  دمای منطقه در دوره آتی افزایش و بارش کاهش خواهد یافت.

  • به کارگیری مدل‌های AOGCM در شبیه‌سازی رواناب و داده‌های بارش و دما دارای عدم قطعیت است.
  • رواناب منطقه در دوره آتی کاهش یافته و مخزن سد دز با کاهش حجم روبرو خواهد شد.
  • منحنی فرمان کنونی سد دز جوابگوی وضعیت شرایط آتی بهره‌برداری از سد نخواهد بود.

 

1-5- پرسش‌های اصلی تحقیق

پرسش‌هایی که درنهایت و در فصل نتیجه‌گیری باید به آنها پاسخ داد به شرح زیر است:

مؤلفه‌های اقلیمی حوضه سد دز چه تغییراتی های در دوره‌آتی خواهند داشت؟

این تغییرات در  مؤلفه‌ها چه تأثیری بر منحنی فرمان بهره‌برداری سد دز دارد؟

 

1-6- اهداف تحقیق

با توجه به ریسک­های موجود در سیستم­های منابع آب، یکی از مهمترین راه‌کارهای مدیریتی تلاش برای درک این موضوع است که مؤلفه­ های تغییر اقلیم چه تاثیری بر منابع آب در دوره­های آتی می‌گذارند. در واقع هدف از انجام این تحقیق ارائه یک مدل جامع ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن سد دز با هدف تأمین نیاز کشاورزی، شرب، صنعت، ماهیگیری و زیست محیطی در آینده می­باشد. برای تحقق هدف مورد نظر مراحل زیر انجام میگیرد:

  1. بررسی اثرات تغییر اقلیم بر پارامترهای هواشناسی منطقه با بهره گرفتن از مدل گردش عمومی و نیز مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG
  2. بررسی میزان حساسیت پارامترهای هیدرولوژیکی منطقه (مانند رواناب ورودی به مخزن) نسبت به تغییر اقلیم
  3. بررسی اثر تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن و شاخص تامین آب

 

 

 

 

[1] Water resources system

[2] Decision

[3] Optimal Operation

[4] Optimization

[5] Tradeoffs

[6] Operation Rules

[7] Update

[8] Rule Curve

[9] Shortage

[10] Water Supply

[11] Demand

[12] Supply

[13] Simulaion Models

[14] Operaion policies

[15] Target Function

[16] Constraction

[17] Decision Variable

[18] State Variable

تعداد صفحه :148

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

پایان نامه آنالیز کاریوتیپ و تنوع سیتوژنتیکی گندم­های اینکورن ایران

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کشاورزی

دانشگاه ایلام

دانشکده کشاورزی

پایان نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته کشاورزی (اصلاح نباتات)

 

آنالیز کاریوتیپ و تنوع سیتوژنتیکی گندم­های اینکورن ایران

 

دی 1391

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

فهرست مطالب

عنوان صفحه
فهرست جداول ص
فهرست شکل­ها ض
فصل اول (مقدمه) 1
مقدمه 2
اهداف 5
فصل دوم (کلیات و مرور منابع) 6
2-1 اهمیت گندم 7
2-2 گیاه­شناسی گندم 9
2-3 طبقه ­بندی گندم 11
2-3-1 گندم­های دیپلوئید 12
2-3-2 گندم­های تتراپلوئید 13
2-3-3 گندم­های هگزاپلوئید 13
2-4 آنالیز ژنوم تریتیکوم 14
2-4-1 منشاء ژنوم A 16
2-4-2 منشاء ژنوم B 16
2-4-3 منشاء ژنوم D 17
2-5 پراکنش گونه­های وحشی و خویشاوندان گندم 18
2-6 مطالعات سیتوژنتیکی و اصلاح نباتات 19
2-7 بررسی کاریوتیپ 20
2-8 خطاهای اندازه ­گیری 21
2-8-1 عوامل تصادفی 21
2-8-2 عوامل ذاتی 22
2-9 اصول و مراحل تهیه کاریوتیپ 22
2-9-1 تهیه ماده گیاهی 22
2-9-2 جمع­آوری ریشه­ها 23
2-9-3 پیش تیمار 23
2-9-3-1 آب­یخ 23
2-9-3-2 هیدروکسی کینولئین 24
2-9-3-3 کلشی­سین 24
2-9-3-4 آلفا برومو نفتالین 25
2-9-3-5 پارا دی کلرو بنزن 25
2-9-4 تثبیت 25
2-9-4-1 محلول کارنوی 1 26
2-9-4-2 محلول کارنوی 2 26
2-9-4-3 محلول پروپیونیک- اتانول 26
2-9-4-4 محلول ناواشین 27
2-9-4-5 محلول لویتسکی 27
2-9-4-6 محلول­های تثبیت کننده دیگر 27
5-9-2 نگهداری نمونه ها 28
-9-2 هیدرولیز 28
2-9-7 رنگ آمیزی کروموزوم ها 29
2-9-7-1 رنگ آمیزی با استو اورسئین 29
2-9-7- رنگ آمیزی با فولگن 29
2-9-7-3 کارمن اسیدی هیدروکلریک الکلی 30
2-9-7-4 رنگ آمیزی با لاکتوپروپیونیک – اورسین 30
2-9-7-5 رنگ آمیزی با استوکارمن 30
2-9-8 له کردن 31
2-9-9 دائمی نمودن اسلایدها 31
2-9-10 بررسی میکروسکوپی 32
2-10 تجزیه و تحلیل های سیتوژنتیکی 32
2-10-1 نسبت طول بازوی بلند به کوتاه 32
2-10-2 نسبت طول بازوی کوتاه به بلند 33
2-10-3 طول نسبی کوتاه ترین کروموزوم یا شاخص تقارن 33
2-10-4 درصد شکل کلی کاریوتیپ 33
2-10-4 طول نسبی کروموزوم 34
2-10-4 ضریب تغییرات 34
2-10-7 تفاوت دامنه طول نسبی 34
2-11 نامگذاری کروموزوم ها 34
2-11-1 تقارن کاریوتیپ 35
2-11-1-1 دسته بندی استبینز 36
2-12 استفاده از تجزیه و تحلیل چند متغیره در بررسی تنوع سیتوژنتیکی 37
2-12-1 تحلیل مولفه های اصلی 37
2-12-2 آنالیز عاملی یا آنالیز فاکتورها 38
2-12-3 ممیزی و تابع تشخیص 38
2-12-4 تجزیه خوشه ای 39
2-13 تنوع سیتوژنتیکی و موارد استفاده آن 39
2-14 کاربرد مطالعات سیتوژنتیکی 40
2-15 پیشینه مطالعات سیتوژنتیکی در خانواده­های گندمیان 42
فصل سوم (مواد و روش­ها) 44
3-1 مطالعات سیتوژنتیکی 45
3-2 تهیه مواد گیاهی 45
3-3 کشت بذور 46
3-4 پیش تیمار 47
3-4-1 آب یخ 47
3-4-2 هیدروکسی کینولئین 47
3-4-3 کُلشی سین 48
3-5 تثبیت 48
3-5-1 48
3-5-2 لویتسکی 48
3-5-3 محلول FAA 48
3-6 نگهداری 49
3-7 هیدرولیز 49
3-8 رنگ آمیزی 49
3-9 اسکواش 50
3-10 بررسی میکروسکوپی 50
3-11 تجزیه و تحلیل اطلاعات کاریوتیپی 50
3-12 شرح بهترین دستورالعمل 51
فصل چهارم (نتایج و بحث) 52
4-1 نتایج تجزیه و تحلیل کاریوتیپ 53
4-2 تجزیه به مؤلفه های اصلی 58
4-2-1 جمعیت­های بوئتیکوم 58
4-2-2 جمعیت­های اورارتو 60
4-3 تجزیه به عوامل 61
4-3- 1جمعیت­های بوئتیکوم 62
4-3-2 جمعیت های اورارتو 63
4-4 رده بندی و ممیزی 65
4-5 تجزیه ی خوشه ای (کلاستر) 66
4-5-1 بوئتیکوم 66
4-5-2 اورارتو 68
   
   
   
فصل پنجم (منابع و مآخذ) 82
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 

 

 

 

 

 

 

 
فهرست جداول
عنوان و شماره صفحه
جدول 1-1 پراکنش خانواده­های گیاهی ایران 4
جدول 2-1 ساختار ژنومی گونه­های گندم 15
جدول 2-2 منابع گزارش شده برای  ژنوم B 16
جدول 2-3 نحوه­ی تولید تثبیت کننده­ها در آزمایشگاه 28
جدول 2-4 نامگذاری کروموزومها به روش لوان 35
جدول 2-5 جدول دو طرفه­ی استبینز 36
جدول 3-1 گونه­های مورد آزمایش براساس محل جمع­آوری 45
جدول 4-1 خلاصه شاخص­های سیتوژنتیکی ارزیابی شده 53
جدول 4-2 شاخص­های سیتوژنتیکی مورد ارزیابی در جمعیت­های بوئتیکوم 66
جدول 4-3 شاخص­های سیتوژنتیکی مورد ارزیابی در جمعیت­های اورارتو 67
جدول 4-4 ضرایب، بردارهای ویژه، مقادیر ویژه، درصد واریانس تجمعی دو مولفه اول حاصل از تجزیه به مولفه­های اصلی در جمعیت­های بوئتیکوم 69
جدول 4-5 ضرایب، بردارهای ویژه، مقادیر ویژه، درصد واریانس تجمعی دو مولفه اول حاصل از تجزیه به مولفه­های اصلی در جمعیت­های اورارتو 71
جدول 4-6 ضرایب، بردارهای ویژه، مقادیر ویژه، درصد واریانس تجمعی سه عامل اصلی حاصل از تجزیه به عوامل در جمعیت­های بوئتیکوم 73
جدول 4-7 ضرایب، بردارهای ویژه، مقادیر ویژه، درصد واریانس تجمعی سه عامل اصلی حاصل از تجزیه به عوامل در جمعیت­های اورارتو 75
جدول 4-8 توابع ممیزی مربوط به دو گونه تریتیکوم با بهره گرفتن از

شاخص­های سیتوژنتیکی ارزیابی شده

76
جدول 4-9 سهم هریک از توابع ممیزی از واریانس جامعه 77
   
   
فهرست اشکال و تصاویر
عنوان و شماره صفحه
شکل 1-1 گستره­ی امپراتوری اورارتو 3
شکل 2-1 منطقه­ی هلال حاصلخیز 7
شکل 2-2 ساختار سنبله گندم 10
شکل 2-3 نمودار تکامل گندم 14
شکل 4-1 کشش تلومری و بهم چسپیدن کروموزوم­ها 57
شکل 4-2 پراکنش جمعیت­های بوئتیکوم بر حسب دو مولفه اصلی 59
شکل 4-3 پراکنش جمعیت­های اورارتو بر حسب دو مولفه اصلی 61
شکل 4-4 پراکنش جمعیت­های بوئتیکوم بر حسب دو عامل اصلی حاصل از تجزیه به عوامل 63
شکل 4-5 پراکنش جمعیت­های اورارتو بر حسب دو عامل اول حاصل از تجزیه به عوامل 64
شکل 4-6 دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای جمعیت­های بوئتیکوم به روش Single linkage بر اساس شاخص­های ارزیابی شده 67
شکل 4-7 دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای جمعیت­های اورارتو به روش Single linkage بر اساس شاخص­های ارزیابی شده 68
شکل 4-8 تا4-39  آیدیوگرام و کاریوتیپ جمعیت­ها 71
   
   
   
   
   
   

 

 

 

 

فصل اول

 

 

 

 

مقدمه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-1 مقدمه

«از کجا آمده‌ام آمدنم بهر چه بود؟» این سؤالی است که انسان از دیرباز با آن مواجه بوده است و نحوه‌ی پیدایش جهان، گیاه و حیوان را از خود پرسیده است. با پیشرفت دانش و تکنولوژی و پیدایش علم ژنتیک بارقه‌هایی در ذهن بشر زده شد که می‌تواند به جوابی درست برای این سؤال دست پیدا کند. شناخت کروموزوم‌ها در اوایل قرن نوزدهم و ارائه‌ی نظریه‌ی کروموزومی وراثت در سال 1903 از همان ابتدا، ژنتیک را با بررسی‌های سیتوژنتیکی- هیستولوژیکی گره زد (21). بر کسی پوشیده نیست که چگونگی تشکیل موجودات و بررسی منشاء حیات تنها از مجرای مطالعات کاریوتیپی و با بهره گرفتن از علم سیتوژنتیک میسر است (ویت1953). نیاز به دانش و دقت فراوان در مطالعات سیتوژنتیکی از یک سو و سختی پروسه‌ی اجرایی از سوی دیگر باعث شده است این‌گونه تحقیق‌ها کمتر مورد توجه قرار گیرند. از همین رو در این تحقیق بر آن شدیم تا تنوع سیتوژنتیکی دو گونه‌ی بسیار مهم گندم وحشی تریتیکوم اورارتو[1] و تریتیکوم بوئتیکوم[2] را مورد مطالعه قرار دهیم(39).

بی‌شک در اختیار داشتن مواد آزمایشی فراوان دارای تنوع جمعیتی در نمونه‌های گردآوری شده برای یک آزمایش سیتوژنتیکی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و باعث اعتبار هرچه بیشتر نتایج تحقیق می‌گردد. کشور پهناور ایران به دلایل تاریخی و باستان‌شناسی که در زیر آورده شده است مناسب‌ترین محل برای انجام تحقیقات سیتوژنتیکی گیاهی به خصوص در مورد گندم، جو، یونجه، شبدر و اکثر گیاهان دارویی است، به گونه‌ای که برخی از پژوهشگران اروپایی، ایران را «بهشت گیاه‌شناسی[3]» نام نهاده‌اند (103).

بررسی‌های تاریخی و کاوش‌های باستان‌شناسی بیانگر این واقعیت است که در پایان دوره‌ی پاله‌ئولیت[4]  انسان بدوی و شکارگر به سمت کشاورزی و کشت دانه‌های خوش‌خوراک روی آورد (19).

ناهماهنگی اقتصادی ناشی از افزایش جمعیت و پیشرفت در ساخت ابزار سنگی و آلات فلزی در آسیای غربی از جمله غرب ایران باعث شد این منطقه در مقایسه با سایر کشورها و نقاط جهان به مراتب بیشتر پیشرفت نماید. پیدایش و توسعه کشاورزی در مناطق کوهستانی زاگرس، تورس، سوریه و فلسطین قبل از نقاط دیگر انجام گرفت (19).

ساکنان زاگرس بزرگ (ایران و عراق) و نواحی پست و جلگه‌ای مسوپوتامیا[5]* در جنوبِ فلات غربی ایران گندم و جو را به عنوان اولین خوراک گیاهی انتخاب و کشت نمودند و اوراتوئیان** که قبل از پیدایش دولت ماد در شمال ایران زندگی می‌کردند نیز به کشت این محصولات روی آورده بودند. بی‌شک نام تریتیکوم اورارتو تداعی کننده‌ی همین مطلب است(19 و103).

[1] Triticum uratu

[2] Triticum boeoticum

[3] Botanical Paradise

[4] دوران نخستین تمدن انسان‌های ماقبل تاریخ

[5] Mesopotamian Lowland

*مسوپوتامیا نامی یونانی است که به  نواحی میان دو رود دجله و فرات و اطراف و حواشی آن اطلاق می شد. اعراب و مصریان این منطقه را بین النهرین و عبری ها آن را نهریم می خواندند. در فارسی کهن این منطقه را میانرودان خوانده اند.

**نام تمدّنی است که در غرب آذربایجان امروز، شرق آناتولی، شمال کردستان کنونی و اطراف دریاچه وان و ارتفاعات ارمنستان سکونت داشته اند، احتمالاً نیاکان ارامنه و گرجی‌های کنونی بوده‌اند و از حدود ۱۵۰۰ سال پیش از میلاد تا ششصد پیش از میلاد بر این منطقه حکمرانی داشتند.

تعداد صفحه :122

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

پایان نامه ارزیابی تاریخ کاشت و ریزمغذیهای بُر و روی بر ویژگیهای زراعی و فیزیولوژیکی ذرت پاپ کورن

 متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کشاورزی

 

دانشکده کشاورزی

 

 

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته‌ کشاورزی (زراعت)

 

 

 

ارزیابی تاریخ کاشت و ریزمغذیهای بُر و روی بر ویژگیهای زراعی و فیزیولوژیکی ذرت پاپ کورن

 

دی ماه 1393

 

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

فهرست مطالب

1-1 مقدمه. 2

1-2 اهمیت و ضرورت موضوع تحقیق.. 4

1-3 فرضیه‌ها یا سؤال‌های تحقیق.. 4

1-4‌ اهداف تحقیق.. 5

فصل دوم: کلیات و مرور منابع

2-1 ذرت… 7

2-1-1 مختصری از گیاه شناسی ذرت… 7

2-1-2‌ ذرت پاپ کورن یا آجیلی‌ (( Zea mays var. everata.. 8

2-2‌ تاریخ کشت و اهمیت آن.. 12

2-3 روی… 15

2-3-1-1 آنزیم‌‌های دارای روی… 17

2-3-1-2 الکل دی هیدروژناز. 17

2-3-1-3‌ سوپر اکسید دیسموتاز. 18

2-3-1-4 کربنیک آنهیداز. 18

2-3-1-5 فعال کردن آنزیم.. 19

2-3-1-6 سوخت و ساز قند.. 19

2-3-1-7 ساختن پروتئین.. 21

2-3-1-8 تریپتوفان و ساختن اسید ایندول استیک….. 23

2-3-2 برهم کنش فسفر- روی… 24

2-3-3 کمبود روی… 27

2-3-4 سمیّت روی… 29

2-4 تاریخچه بُر. 30

2-4-1 اهمیت ریز مغذی بُر. 30

2-4-1-1 بُر، با ساختارهای آلی ترکیبات پیچیده تشکیل می‌دهد.. 32

2-4-1-2 طویل شدن سلول، تقسیم سلول و سوخت و ساز اسید نوکلئیک….. 33

2-4-1-3 سوخت و ساز قند و پروتئین.. 36

2-4-1-4 تمایز بافت، سوخت وساز آکسین و فنول.. 37

2-4-1-5 تراوایی غشا 38

2-4-2 اشکال قابل جذب بُر در گیاه. 39

2-4-3 نقش بُر در گیاه. 39

2-4-3-1 نقش بُردر رشد لوله گرده و جوانه زنی دانه گرده. 40

2-4-3-2 نقش بُر در گرده افشانی و رابطه تغییرات آنزیمی با توسعه دانه گرده. 42

2-4-3-3 نقش بُر در مریستم ها 43

2-4-3-4 نقش بُر در جلوگیری از تخریب بافتی.. 43

2-4-3-5 نقش بُر در مقاومت گیاه به بیماری… 43

2-4-3-6 نقش بُر در مقاومت گیاه به یخ زدگی.. 44

2-4-3-7 نقش بُر در تشکیل میوه و دانه و افزایش عملکرد. 44

2-4-4 اهمیت بُر در افزایش تولیدات کشاورزی… 46

2-4-5 منابع طبیعی ومیزان بُر در خاک…. 46

2-4-6 عوامل مؤثر در جذب بُر در خاک ها 48

2-4-7 کمبود بُر و روش‌‌های اصلاح آن.. 48

2-4-8 اصلاح سمیت بُر. 52

2-4-9 اثرات متقابل بُر با سایر عناصر غذایی.. 53

2-4-10 کودهای محتوی بُر و روش‌‌های مصرف آنها 53

2-4-11 روش تأمین، مقدار و زمان مصرف کودهای محتوی بُر. 54

فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1 زمان و محل اجرای‌ تحقیق.. 58

3-2 مشخصات جغرافیایی و آب وهوایی محل تحقیق.. 58

3-3 مشخصات خاک محل اجرای طرح آزمایشی.. 58

3-4 طرح آزمایش…. 59

3-5‌ مراحل اجرای طرح.. 59

3-5-1 آماده سازی زمین.. 59

3-5-2 کاشت…. 59

3-5-3 عملیات‌‌های داشت…. 59

3-5-4 روش‌‌های نمونه برداری و برداشت…. 60

فصل چهارم: بحث و نتایج

4-1 صفات فنولوژیک….. 65

4-1-1 زمان ظهور 50 درصد تاسل دهی.. 65

4-1-2 زمان ظهور 50 درصد ابریشم دهی.. 66

4-1-3 زمان 75 درصد رسیدگی کامل.. 67

4-2 شاخصهای رشد.. 73

4-2-1 سطح برگ….. 73

4-2-2 شاخص سطح برگ….. 74

4-2-3 تعداد برگ….. 75

4-3 صفات مرفولوژیک….. 77

4-3-1 ارتفاع بلال از سطح خاک…. 77

4-3-2 ارتفاع بوته. 79

4-3-3 قطر ساقه. 82

4-3-4 تعداد پنجه. 83

4-3-5 تعداد بلال در بوته. 83

4-3-6 طول بلال.. 84

4-3-7 قطر بلال.. 86

4-3-8 محیط بلال.. 87

4-3-9 وزن خشک بلال.. 87

4-4 اجزاء عملکرد و عملکرد دانه. 90

4-4-1 تعداد ردیف دانه. 90

4-4-2 تعداد دانه در ردیف…. 91

4-4-3 تعداد دانه در بلال.. 93

4-4-4 وزن صد دانه. 95

4-4-5 عملکرد دانه. 96

4-5 سایر صفات… 100

4-5-1 ماده خشک کل.. 100

4-5-2 شاخص برداشت…. 102

نتیجه گیری… 105

پیشنهادها 105

منابع.. 106

فهرست جدول‌ها

عنوان ‌‌                                                                                صفحه

جدول 2-1 اثر کمبود کود روی بر فعالیت آنزیم‌‌های برگ‌‌های ذرت، که در محیط بدون روی رشد کرده اند(الف). 20

جدول2-2 اثر کمبود کود روی ومصرف دوباره‌ی آن بر میزان روی و قند برگ‌‌های کلم.. 21

جدول 2-3 اثر مصرف روی بر وزن تر، فعالیت آر. ان‌. آز و ازت پروتئین در سویا 23

جدول 2-4 اثر مصرف روی به صورت Zn- EDTA به یک خاک قلیایی، که کمبود روی دارد، بر میزان تریپتوفان دانه‌‌های برنج.. 24

جدول 2-5 بررسی اثرات مصرف متعادل کوده خصوصاً بُراسیت در افزایش عملکرد ذرت دانه‌ای   46

جدول 2-6: نیاز گیاهان به بُر. 49

جدول 2-7: میزان بُر موجود در بافت برگ گونه‌‌های گیاهی، که در یک جای یکسان رشد کرده‌اند  50

جدول 2-8: مقدار بُر موجود در ترکیبات معدنی محتلف…. 54

جدول 2-9: مقدار بُر در آب آبیاری… 55

جدول 2-10 متوسط افزایش عملکرد در اثر مصرف عناصر میکرو همراه با NPK‌ در برخی از زراعت ها 56

جدول 3-1: نتایج تجزیه آزمایشگاهی خاک مزرعه محل آزمایش‌ آزمایشگاه خاکشناسی سپهر مناطق گرمسیری… 58

جدول 4-1: تجزیه واریانس اثر تیمارهای آزمایش بر صفات فنولوژیک….. 71

جدول 4-2: مقایسه میانگین اثرات اصلی تیمارهای آزمایش بر صفات فنولوژیک….. 72

جدول4-3: مقایسه میانگین اثرات متقابل تیمارهای آزمایشی بر زمان 75 رسیدگی کامل.. 72

جدول 4-4: تجزیه واریانس اثر تیمارهای آزمایش بر برخی از صفات مورد بررسی.. 76

جدول 4-5: مقایسه میانگین اثرات اصلی تیمارهای آزمایش بر شاخص‌‌های رشد.. 77

جدول 4-6: تجزیه واریانس اثر تیمارهای آزمایش بر برخی از صفات مورد بررسی.. 85

جدول 4-7: مقایسه میانگین اثرات اصلی تیمارهای آزمایش بر برخی از صفات مورد بررسی.. 86

جدول 4-8: تجزیه واریانس اثر تیمارهای آزمایش بر برخی از صفات مورد بررسی.. 88

جدول 4-9: مقایسه میانگین اثرات اصلی تیمارهای آزمایش بر برخی از صفات مورد بررسی.. 89

جدول 4-10: تجزیه واریانس اثر تیمارهای آزمایش بر برخی از صفات مورد بررسی.. 99

جدول 4-11: مقایسه میانگین اثرات اصلی تیمارهای آزمایش بر برخی از صفات مورد بررسی.. 100

جدول 4-12: تجزیه واریانس اثر تیمارهای آزمایش بر برخی از صفات مورد بررسی.. 103

جدول 4-13: مقایسه میانگین اثرات اصلی تیمارهای آزمایش بر برخی از صفات مورد بررسی.. 104

 

 

 

 

    

 

 

فهرست شکل‌ها

عنوان    ‌                                                            صفحه

شکل 2-1 رابطه‌ی میان میزان روی در پهنک‌‌های برگ و فتوسنتز خالص ™         ™‌ و فعالیت آنزیم—       ‌—کربنیک آنهیداز‌ در پنبه. 19

شکل2-2 تغییرات شمار ریبوزوم‌ها در سلول (واحدنسبی) در جلبک یوگلینا، نسبت به کمبود روی… 22

شکل2 -3 اثر کمبود بُر بر رشد طولی (الف) و برآنزیم‌ LAA- اکسیداز(ب) در مقاطع 5 میلی متری انتهای ریشه‌ی کدو.از‌ سرگیری مصرف بُر پس از 12 ساعت(بُردار) کمبود بُر،کلید ‌:        ‌ —             —،‌ همراه با بُر:‌ ™          ™ کمبود بُر. 34

شکل 2-4: اثر مصرف بُر بر وزن خشک‌  —        —،و رشد الیاف‌ ™           ™ تخمک‌‌های بارور نشده‌ی پنبه، که با بودن اُکسی IAA)‌  ( اسید جیبرلیک و سیوکینین کشت داده شده اند. میزان میزان کل واحدهای الیاف بر حسب گرم وزن خشک،‌ نمایانگرنسبت طول الیاف به گرم وزن خشک است…. 35

شکل 2-5: اثر غلظت گوناگون بُر بر رویش دانه‌ی گرده، رشد لوله‌ی گرده ونشت قند به محیط در زنبق   41

شکل 2-6:گونه‌‌های بُر در محلول خاک. این معادله براساس سطوح متوسط بُر در 49 نمونه خاک سوئد ترسیم شده است…. 47

شکل 2-7: نمونه‌ای از کچلی بلال‌‌های ذرت در آثر کمبود بر. 52

شکل 4-1: اثر متقابل تاریخ کاشت و سولفات روی بر زمان 75 درصد رسیدگی کامل.. 69

شکل 4-2: اثر متقابل تاریخ کاشت و بوریک اسید بر زمان 75 درصد رسیدگی کامل.. 69

شکل 4-3: اثر متقابل تاریخ کاشت و سولفات روی بر شاخص سطح برگ….. 75

شکل 4-4: اثر متقابل بوریک اسید و سولفات روی بر ارتفاع بلال از سطح خاک…. 78

شکل 4-5: اثر متقابل تاریخ کاشت و سولفات روی بر ارتفاع بوته. 80

شکل 4-6: اثر متقابل تاریخ کاشت و بوریک اسید بر ارتفاع بوته. 81

شکل 4-7: اثر متقابل تاریخ کاشت و بوریک اسید بر تعداد دانه در ردیف…. 92

شکل 4-8: اثر متقابل تاریخ کاشت و بوریک اسید بر تعداد دانه در بلال.. 94

شکل 4-9: اثر متقابل تاریخ کاشت و سولفات روی بر عملکرد دانه. 97

شکل 4-10: اثر متقابل تاریخ کاشت و بوریک اسید بر عملکرد دانه. 97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

مقدمه و اهداف

 

 

 

 

1-1 مقدمه

‌ ‌ هر سال حدود 80 میلیون نفر به جمعیت دنیا افزوده می‌شود به نحوی که جمعیت دنیا تا سال 2025 به حدود 9 میلیارد نفر خواهد رسید. از سویی 97% این افزایش جمعیت در کشورهای در حال توسعه می‌باشد که نیازیی برابر با دو برابر مقدار غذایی تولیدی در حال حاضر را می‌طلبد. اثر ضمنی این افزایش جمعیت بر کشاورزی جهان بسیار متعدد و مفصل است. این پدیده علاوه بر فشار بر محیط زیست، امنیت غذایی کشورهای در حال توسعه را به خطر خواهد انداخت.

‌ ‌ اکثر مردم جهان هم اکنون در شرایطی زندگی می‌کنند که برای امرار معاش خود و خانوارهایشان از هر طریق ممکن می‌کوشند. گرچه علوم وفنون کشاورزی ظرفیت آن را دارد که برای تمام مردم دنیا عملاً فراوانی را به ارمغان بیاورد، لکن نبرد بر علیه گرسنگی می‌بایستی سالیان دراز و حتی نسل‌ها ادامه یابد. برای غلبه بر این مشکل لازم است که تمامی جهان و مخصوصاً کشورهای با کشاورزی غنی مردم را به عمق مسأله آشنا و آگاه سازند.

‌ ‌  در کشورهای جهان سوم و در حال پیشرفت بویژه در خاورمیا قوه قهریه طبیعت نظیر خشکسالی و شرایط نامساعد و بدآب وهوایی نیز عقب ماندگی و وابستگی را چند برابر نموده است. با توجه به کلیه جوانب تنها کشوری می‌تواند ادعای استقلال نماید که عملاً غذای خود را حداقل در حد خودکفایی تأمین کند.

‌ ‌ در کشور ما ساختارهای زیربنایی در بخش کشاورزی بویژه بعد از جنگ تحمیلی بشدت تقویت وگسترش یافته بخصوص در مهار آبهای سطحی و تهیه ماشین آلات کشاورزی موفقیت‌های بسیار‌ چشم‌گیری داشته است. اما این موارد اگر چه لازم‌اند ولی کافی نیستند. تحقیقات در زمینه‌‌های دیگری نیز بایستی انجام گیرد.‌ در همین راستا عوامل دیگری نیز در بخش کشاورزی بسیار مؤثرند از جمله تحقیقات در به زراعی، به نژادی، عناصر غذایی، عوامل اقلیمی و اهمیت استراتژیکی محصول.

‌ ‌ لذا پژوهش حاضر در سه بُعد، به زراعی (تاریخ کاشت) ،عناصر غذایی(روی و بُر) واهمیت استراتژیکی محصول (ذرت پاپ کورن) تعریف شده است.

‌ ‌ براساس یک پژوهش علمی در خصوص بهترین تاریخ کاشت بهاره ذرت پاپ کورن، در شرایط آب و هوایی خوزستان زمانی، که دمای خاک در عمق 7 تا8 سانتیمتری به مدت 3 تا 4 روز متوالی در فصل بهار تقریباً 13 درجه سانتیگراد باشد مناسب گزارش شده است (31و67).

‌  کشورهایی که دارای کشاورزی پیشرفته هستند بیش از سه درصد کودهای شیمیایی مصرفی آنها را کودهای محتوی عناصر ریزمغذی تشکیل می‌دهد. ولی در کشور ما این رقم بسیار ناچیز است.از طرفی در کشاورزی امروزه استفاده از کود برای دستیابی به حداکثر تولید بسیار معمول است. با این حال باید توجه کرد که مصرف کود به تنهایی موجب افزایش کمیت و کیفیت محصولات نمی‌شود. تغذیه صحیح گیاه یکی از مهم‌ترین عوامل در افزایش عملکرد گیاهان زراعی و دستیابی به محصولات با کیفیت بالاست. از این رو در تغذیه گیاه باید هر عنصر به اندازه لازم در اختیار گیاه قرار بگیرد. در غیر این صورت نه تنها عملکرد افزایش نخواهد یافت‌، بلکه اختلالاتی نیز در گیاه بروز خواهد کرد( 16و 45)..

‌ ‌ متأسفانه مصرف کودهای شیمیایی در کشورمان نامتعادل است و با نیاز واقعی گیاه تناسب ندارد. در این عدم تعادل مصرف ازت و فسفر زیاد و موادآلی، پتاسیم و عناصر کم مصرف مانند آهن، روی و بُر بسیار ناچیز است. در صورتی که نقش عناصر ریزمغذی در سلامت انسان و دام، افزایش عملکرد، کیفیت، مقاومت گیاه به آفات و امراض و کم آبی‌، حفاظت خاک و… غیر قابل انکار می‌باشد. بنا براین با مصرف علمی، صحیح و متناسب انواع کودها‌، مهم‌ترین و اساسی‌ترین شرایط بهینه در بهره وری از منابع آب و خاک‌، حفظ و اصلاح حاصلخیزی خاک و افزایش میزان عملکرد محصولات کشاورزی با شناخت کامل قدرت حاصلخیزی خاک، تعیین نیاز گیاه به عناصر غذایی تحت شرایط اقلیمی محیط کشت تحقق می‌یابد (45و 83).

‌ ‌ ذرت پاپ ‌کورن یا همان ذرت بوداده، یکی از محبوب‌ترین محصولات مورد علاقه اکثریت مردم به صورت آجیلی و تنقلات بچه‌ها و حتی بزرگترهاست.

‌ ‌ ‌ تاریخچه ذرت پاپ ‌کورن به 5 هزار سال پیش برمی‌گردد. مکزیکی‌ها اولین مردمان دنیا بودند که نوع خاصی از دانه ذرت را پرورش دادند و متوجه شدند که این نوع از ذرت با قرار گرفتن در معرض حرارت مستقیم، پف کرده و شکلی شکوفه‌ مانند پیدا می‌کند. شاید به همین علت هم باشد که خیلی‌ها به پاپ‌ کورن می‌گویند «شکوفه ذرت».علاوه بر مردمان مکزیک، هندی‌ها، چینی‌ها، سوماترایی‌ها و ساکنان آمریکای شمالی هم علاقه زیادی به ذرت بو داده دارند و برای همین هم بیشتر از 150 نوع دستور پخت برای تهیه این نوع از ذرت در بین هندی‌ها و مکزیکی‌ها وجود دارد(28).

‌  امروزه ذرت بوداده با طعم‌‌های مختلف، برای جلب رضایت افرادی با ذائقه‌‌های متفاوت در همه فروشگاه‌‌ها پیدا می‌شود.

‌ ‌ ‌  فیبر و آهن موجود در پاپ ‌کورن مهم‌ترین عاملی است که باعث می‌شود این خوراکی، نسبت به سایر تنقلات برتری داشته باشد. به ‌علاوه، پاپ‌ کورن دارای مقادیر قابل ‌توجهی از انواع آنتی ‌اکسیدان‌ها مانند پلی ‌فنول است و مصرف به اندازه مواد غذایی حاوی پلی ‌فنول و دیگر آنتی ‌اکسیدان‌‌ها مانند چای سبز، روغن زیتون، ذرت بوداده و شکلات تلخ، می‌تواند از ابتلا به انواع سرطان‌ها و بیماری‌‌های قلبی پیشگیری کند. همچنین، ذرت بوداده جزو خانواده غلات کامل محسوب می‌‌شود و به همین دلیل حاوی، مواد معدنی و ویتامین‌‌های مفید برای بدن است. سه فنجان ذرت بو داده به اندازه یک فنجان از سایر غلات کامل مانند جوی دوسر یا برنج قهوه‌ای، فیبر و ماده معدنی دارد (16،28و45).

1-2 اهمیت و ضرورت موضوع تحقیق

 شناخت مقدماتی این محصول زمینه ساز ترویج آن جهت کشت در منطقه می‌گردد. از آنجا که این محصول بعد از برداشت گندم، بعنوان کشت دوم در مناطق گرمسیر انجام می‌گیرد، لذا دو محصول در سال باعث رونق اقتصادی کشاورزان می‌شود. از طرفی در این فصل بعلت تعطیلی آماکن آموزشی نیروی انسانی نسبتاً بالایی وجود دارد که با بکار گیری آنها از حجم بیکاری در منطقه کاسته می‌شود. علاوه براین تمام اجزای پاپ کورن مورد استفاده انسان و داماست از اندامهای رویشی آن جهت تعلیف دام استفاده می‌شود. و از طرفی بذر آن با قیمت بالایی خریداری می‌گردد. همچنین ظرفیت کارآفرینی بالا و مهمتر ممانعت از خروج ارز جهت واردات آن بخشی از مزایای این محصول می‌باشد.

لذا در صورتی که نتایج این پژوهش مثبت باشد می‌تواند باعث تغییر در ساختار زراعی، ساختار اقتصادی و اجتماعی کشاورزان منطقه گردد.

1-3 فرضیه‌ها یا سؤال‌های تحقیق

1– احتمالاً آخرین تاریخ کاشت، بهترین زمان کاشت است.

2- ممکن است سطوح سولفات روی به صورت خطی به افزایش عملکرد منجر شود.

3- پیش بینی می‌شود بوریک اسید حضورش باعث افزایش عملکرد شود اما تفاوتی در سطوح مصرفی نباشد.‌  

4- شاید اثر روی و بوریک اسید معنی دار نشود.

5- در صورت مصرف کود روی جذب نیتروژن و سایر عناصر مثل آهن، منگنز، پتاسیم، فسفر، کلسیم از خاک ممکن است مثبت باشد.

1-4 اهداف تحقیق

1- بهترین تاریخ کاشت پاپ کورن در منطقه.

2- یافتن ظرفیت تولید پاپ کورن در منطقه.

3- یافتن سطحی از سولفات روی که مؤثرتر می‌باشد.

4- دست یابی به بهترین سطح مصرف بوریک اسید.

5- اثر متقابل روی و بوریک اسید چگونه است.

 

 

تعداد صفحه :131

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

پایان نامه ارائه یک الگوریتم کشف وب‌سرویس با رویکرد آگاه به زمینه و شبکه اجتماعی تخصصی

 متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کامپیوتر

 

دانشگاه اصفهان

دانشکده فنی مهندسی

گروه مهندسی کامپیوتر- نرم افزار

 

 

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ مهندسی کامپیوتر گرایش نرم افزار

 

 

ارائه یک الگوریتم کشف وب‌سرویس با رویکرد آگاه به زمینه و شبکه اجتماعی تخصصی

 

 

پائیز  92

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                            صفحه

فصل اول:  مقدمه

1-1 مقدمه. 1

1-2 طرح مسئله. 2

1-3 اهداف تحقیق. 5

1-4 روش تحقیق. 5

1-5 جنبه‌ی نوآوری تحقیق. 5

1-6 ساختار پایان‌نامه. 6

فصل دوم: ادبیات موضوع

2-1 مقدمه. 7

2-2 معماری سرویس گرا. 7

2-2-1 تعاریف شرکت‌های مهم تجاری از معماری سرویس‌گرایی  8

2-2-2 اصول معماری سرویس گرا. 9

2-3 وب‌سرویس‌ها. 12

2-3-1 پروتکل WSDL. 13

2-3-2 پروتکل SOAP. 17

2-3-2-1 ساختار کلی پیام‌های SOAP. 17

2-3-3 استاندارد UDDI 18

2-4 خوشه‌بندی. 19

2-5 رویکرد آگاه به زمینه. 22

2-5-1 تعریف زمینه و رویکرد آگاه به زمینه. 22

فصل سوم:  پیشینه­ی تحقیق

3-1 مقدمه. 24

3-2 الگوریتم‌های کشف وب‌سرویس بر اساس کلمات کلیدی. 25

3-2-1 مزایا و معایب الگوریتم‌های کشف وب‌سرویس بر اساس کلمات کلیدی. 26

3-3 الگوریتم‌های کشف وب‌سرویس بر اساس تحلیل نحوی. 27

3-3-1 مزایا و معایب الگوریتم‌های کشف وب سرویس بر اساس تحلیل نحوی. 33

3-4 الگوریتم‌های کشف وب‌سرویس بر اساس معنا. 33

عنوان                                                                                                                      صفحه

3-4-1 مزایا و معایب الگوریتم‌های کشف وب‌سرویس بر اساس معنا. 38

3-5 الگوریتم‌های کشف وب‌سرویس با رویکرد آگاه از زمینه. 39

3-6 جمع‌بندی. 40

فصل چهارم:  ارائه الگوریتم کشف وب سرویس با رویکرد آگاه به زمینه

4-1 مقدمه. 41

4-2 مشکلات موجود در الگوریتم‌های کشف وب‌سرویس. 42

4-3  مفاهیم مرتبط. 43

4-3-1 الگوریتم بازیابی اطلاعات بردار فضای حالت. 43

4-3-1-1 ایجاد بردار برای هر سند. 44

4-3-1-2 محاسبه میزان تشابه. 47

4-3-2 خوشه­بندی وب­سرویس‌ها. 47

4-4 معماری الگوریتم پیشنهادی. 50

4-4-1 بخش انتشار وب‌سرویس. 52

4-4-2 شبکه اجتماعی تخصصی. 55

4-4-3 بخش سیستم آگاه از زمینه. 58

4-4-4 بخش کشف وب سرویس. 61

4-4-4-1  الگوریتم کشف وب‌سرویس با بهره گرفتن از بردار فضای حالت. 61

4-4-4-2 الگوریتم کشف وب‌سرویس پیشنهادی. 65

4-4-4-2-1 نحوه استفاده از وردنت در الگوریتم کشف وب‌سرویس با بهره گرفتن از بردار فضای حالت. 66

4-4-4-2-2 تأثیر رویکرد آگاه به زمینه در الگوریتم کشف وب‌سرویس مبتنی بر بردار فضای حالت. 66

4-4-4-2-3 تأثیر خوشه‌بندی در الگوریتم کشف وب‌سرویس با بهره گرفتن از بردار فضای حالت. 68

4-5 جمع‌بندی. 69

فصل پنجم: پیاده‌سازی و ارزیابی الگوریتم پیشنهادی

5-1 مقدمه. 71

5-2 پیاده‌سازی. 71

5-2-1 محیط پیاده‌سازی. 71

5-2-2  پایگاه داده پروژه. 72

5-2-3 کلاس‌های پروژه. 74

5-2-4 واسط کاربری پروژه. 76

عنوان                                                                                                                      صفحه

5-3  ارزیابی. 76

5-3-1 معیارهای ارزیابی. 76

5-3-2  شیوه‌ی ارزیابی 79

5-3-2-1 الگوریتم کشف وب سرویس مبتنی بر بردار فضای حالت. 81

5-3-2-2 الگوریتم کشف وب‌سرویس با بهره گرفتن از بردار فضای حالت، خوشه بندی و رویکرد آگاه از زمینه. 82

5-4 جمع‌بندی. 84

فصل ششم:  نتیجه گیری و کارهای آینده

6-1 مقدمه. 85

6-2 نتیجه گیری. 86

6-3 کارهای آینده. 86

منابع.. ………………………………………………………………………………………87

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                    صفحه

شکل 1-1 : شمای کلی از نحوه‌ی عملکرد معماری سرویس.. 3

شکل 2-1 : لایه تعامل در معماری سرویس.. 8

شکل 2-2 : قالب فایل WSDL. 10

شکل 2-3 : واسط‌ها و نقاط پایانی که در فایل توصیفی باید مشخص شوند.. 13

شکل 3-1: شمای کلی الگوریتم‌های کشف وب سرویس بر اساس کلمات کلیدی.. 25

شکل 3-2 : شمای کلی معماری الگوریتم ارائه شده.. 29

شکل 3-3 : نمایش وابستگی رابطه ای.. 30

شکل 3-4 : الگوریتم پیشنهادی.. 31

شکل 3- 5 : نحوه‌ی استفاده از تکنیک QBE در سیستم مدیریت پایگاه داده‌ی SQL. 32

شکل 3-6 : شمای کلی الگوریتم پیشنهادی مرجع.. 33

شکل 3-7 : دید کلی از نحوه‌ی انتشار وب سرویس‌ها در مخازن ثبت سرویس بر اساس کلمات کلیدی و تحلیل لغوی. 34

شکل 3-9 : نحوه‌ی اضافه کردن یک وب سرویس به شبکه معنایی وب سرویس‌ها.. 36

شکل 3-10 : معیارهای ساخت شبکه‌ی اجتماعی از وب سرویس‌ها   38

شکل 4-1 : نحوه‌ی عملکرد الگوریتم بردار فضای حالت.. 43

شکل 4-2 : بردار فضای حالت.. 44

شکل 4-3 : واسط کاربری ایجاد خوشه.. 49

شکل 4-4  : بخش‌های مختلف الگوریتم پیشنهادی.. 51

شکل 4-5 : واسط کاربری بخش انتشار وب سرویس.. 52

شکل 4-6 : شمای کلی بخش انتشار وب سرویس.. 52

شکل 4-7 : ریشه یابی و حذف کلمات زائد از توصیفات وب سرویس‌ها.. 54

شکل 4-8 : محاسبه تعداد تکرار کلمات.. 54

شکل 4-9 :  کد مربوط به عملیات ریشه یابی، حذف و محاسبه tf کلمات.. 55

عنوان                                                                                                                     صفحه

شکل 4-10 : شمای کلی شبکه اجتماعی تخصصی.. 57

شکل 4-12  : عملکرد کلی سیستم آگاه از زمینه.. 60

شکل 4-11 : واسط کاربری مربوط به بخش پیشنهاد دهنده سیستم آگاه از زمینه.. 60

شکل 4-13 : فلوچارت الگوریتم کشف وب سرویس با بردار فضای حالت.. 62

شکل 4-14 : نحوه‌ی تأثیرگذاری رویکرد آگاه از زمینه بر روی الگوریتم بردار فضای حالت.. 68

شکل 4-15 : معماری کلی الگوریتم کشف وب سرویس پیشنهادی   69

شکل 5-1 : شمای کلی پایگاه داده پروژه.. 73

شکل 5-2 : کلاس‌های ایجاد شده در پروژه.. 75

شکل 5-3: پارامترهای مورد نیاز دقت و فراخوانی.. 77

شکل 5-4 : وب­سرویس­های بازیابی شده برای درخواست “WEATHER FOECAST”.. 80

شکل 5-5 : نمودار ارزیابی الگوریتم کشف وب سرویس مبتنی بر بردار فضای حالت.. 81

شکل 5-6 :  نمودار ارزیابی الگوریتم پیشنهادی.. 83

شکل 5-7 : نمودار مقایسه الگوریتم‌ها.. 83

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                          صفحه

جدول 4-1 : اطلاعات وب سرویس.. 64

 جدول 4-2 : اطلاعات درخواست کاربر.. 64

جدول 4-3 : بردار فضای حالت درخواست کاربر.. 64

 جدول 4- 4 : بردار فضای حالت وب‌سرویس.. 64

جدول 5-1 : دسته بندی مجموعه داده سیستم پیشنهادی.. 79

جدول 5-2 : پارامترهای ارزیابی شده الگوریتم مبتنی بر بردار فضای حالت.. 81

جدول 5-3 : پارامترهای ارزیابی شده‌ی الگوریتم پیشنهادی   83

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول:  مقدمه

 

 

 

1-1 مقدمه

در طی سال‌های اخیر، برای هر مرحله از توسعه نرم افزار (تحلیل و پیاده­سازی) امکانات و ابزارهای گوناگونی به وجود آمده‌اند که توسعه دهندگان نرم افزار با توجه به علاقه و آشنایی که با هر کدام از این ابزارها دارند، مناسب‌ترین ابزار را برای توسعه نرم افزار خود انتخاب می‌کنند. این امر باعث شده است امروزه ناهمگونی زیادی بین نرم افزارهای توسعه داده شده به وجود آید به طوری که در یک سازمان ممکن است برای پیاده­سازی هر بخش از نرم افزار از ابزارهای متفاوتی استفاده شود. از سوی دیگر در بسیاری از موارد جهت تبادل داده نیاز است بین بخش‌های مختلف نرم افزار یا بین دو نرم افزار مجزا، ارتباط برقرار شود. در چنین مواقعی به دلیل ناهمگن بودن بخش‌های مختلف نرم افزارها، برقراری ارتباط و تبادل داده به سختی صورت می‌پذیرد.

معماری سرویس­گرا و وب سرویس‌ها (به عنوان ابزاری برای پیاده­سازی اصلی‌ترین جزء معماری سرویس­گرا) با فراهم کردن پروتکل‌هایی مثل[1] SOAP، [2]UDDI و[3] WSDL تا حد زیادی مشکل ناهمگنی را حل کرده‌اند. امروزه برای پیاده­سازی نرم افزارهای توزیع شده و نرم افزارهایی که بخش‌های مختلف آن­ها با زبان‌های گوناگونی پیاده­سازی شده‌اند، معماری سرویس­گرا مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر چند که حل مشکل فوق یکی از اهداف معماری سرویس­گرا می­باشد ولی هدف اصلی توسعه معماری سرویس­گرا این است که توسعه دهندگان نرم افزارها به جای پیاده­سازی بخش­های نرم افزار، از سرویس‌های آماده و مناسبی که توسط توسعه دهندگان یا شرکت‌ها پیاده­سازی شده‌اند، استفاده کنند که این هدف نیز به سادگی با وجود وب سرویس‌ها تحقق یافته است. وب سرویس‌ها به دلیل فراهم ساختن ویژگی‌هایی همچون محدود نبودن سرویس به محیط جغرافیایی و قابلیت پیاده­سازی سرویس‌ها با زبان‌های مختلف به ابزاری رایج برای ایجاد سرویس تبدیل شده است به طوری که طراحان با بهره گرفتن از این ابزار به آسانی می‌توانند سرویس‌های خود را با زبان مورد علاقه خود پیاده­سازی کنند و از طریق اینترنت در اختیار طراحان دیگر قرار دهند

4] .

1-3 اهداف تحقیق

هدف این تحقیق ارائه یک الگوریتم کشف وب‌سرویس با رویکرد آگاه از زمینه برای کمک به کاربران برای پیدا کردن وب‌سرویس مناسب و مورد نظر است. به این صورت که الگوریتم از اطلاعات زمینه‌ای موجود در محیط کاربر استفاده کند و به کاربر در ایجاد درخواست مناسب برای یافتن وب‌سرویس مورد نظر آن کمک کند.

یکی از اهداف فرعی این الگوریتم این است که اگر الگوریتم به خوبی طراحی شود و کاربر به اندازه کافی از اطلاعات فوق در محیط خود بر‌خوردار باشد، سیستم نیز خود وب­سرویس‌هایی را به کاربر پیشنهاد می‌دهد و این یکی از موارد ایده‌آل‌ در حوزه‌ی کشف وب‌سرویس است، اینکه سیستمی بتواند به صورت پویا نیاز‌های کاربران خود را تشخیص دهد و در صدد رفع آن‌ها بر‌آید.

1-4 روش تحقیق

روش انجام تحقیق از طریق مطالعه و بررسی کتب، مقالات، پایان نامه­های انجام شده داخلی و خارجی، پروژه­های تحقیقاتی صورت گرفته و اینترنت می‌باشد.

1-5 جنبه­ی نوآوری تحقیق

  1. استفاده از شبکه اجتماعی تخصصی جهت ایجاد محیطی مناسب برای ثبت اطلاعات کاربران سیستم
  2. استفاده از رویکرد آگاه زمینه جهت جمع­آوری اطلاعات زمینه­ای کاربران برای کمک به آن‌ها در پیدا کردن وب سرویس­های مناسب
  3. استفاده از خوشه­بندی برای گروه­بندی کردن وب سرویس‌ها بعد از انتشار آن­ها

1-6 ساختار پایان نامه

ساختار این پایان نامه شامل هفت فصل است.

  • فصل اول در خصوص تعریف صورت مسئله و تعیین حوزه و ساختار تحقیق است.
  • فصل دوم به مفاهیم پایه اختصاص دارد. مفاهیمی همانند معماری سرویس­گرا، وب­سرویس­ها و استانداردهای مرتبط با آن‌ها، خوشه­بندی و رویکرد آگاه از زمینه بررسی می‌شوند و اطلاعات لازم برای پرداختن به الگوریتم پیشنهادی این تحقیق فراهم می­شود.
  • فصل سوم به پیشینه تحقیق اختصاص دارد. در این فصل الگوریتم­های کشف وب سرویس به سه گروه تقسیم بندی می‌شوند. در گروه اول الگوریتم‌هایی بررسی می‌شوند که بر اساس کلمات کلیدی پیاده­سازی شده­اند. در گروه دوم الگوریتم­هایی قرار می‌گیرند که بر اساس تحلیل نحوی پیاده­سازی شده ­اند و در گروه سوم نیز الگوریتم­هایی مورد بحث قرار می­گیرند که بر اساس معنا پیاده­سازی شده­اند. مزایا و معایب هر کدام از گروه های مختلف در فصل سوم بیان می‌شوند و در الگوریتم پیشنهادی در جهت رفع آن‌ها ارائه می­شود.
  • در فصل چهارم الگوریتم پیشنهادی بررسی می‌شود. معماری الگوریتم پیشنهادی و بخش­های مختلف آن با جزئیات تشریح می‌شود.
  • در فصل پنجم به صورت خلاصه محیط و ابزارهای پیاده سازی الگوریتم بیان می‌شود. سپس در ادامه آن به ارزیابی الگوریتم پیشنهادی پرداختیم.
  • سرانجام فصل ششم به نتیجه­گیری این تحقیق اختصاص دارد.

 

 

.

[1]  Simple Object Access Protocol

[2]  Universal Description, Discovery and Integration

[3]  Web Service Definition Language

تعداد صفحه :118

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 7

حاصله بیان می‌شود.

4-2- حضور DFIG در کنترل فرکانس سیستم قدرت

در شبیه سازی حاضر، بنا بر این است که پاسخ دینامیکی سیستم قدرت تحت  ضرایب مختلف نفوذ تولید بادی و با داشتن سطوح گوناگونی از پشتیبانی توان اکتیو از جانب DFIG بررسی شود. مدل سیستم قدرت مورد استفاده قرار گرفته در شبیه سازی در شکل2-8 نشان داده شده است. پارامترهای سیستم قدرت دو ناحیه ای حرارتی در جدول-1 در بخش ضمیمه آمده است. هنگامیکه اغتشاش باری سبب بروز افت فرکانس در ناحیه می‌شود، تولیدات سنتی و همچنین مزرعه ی بادی DFIG باید برای پشتیبانی فرکانس توان بیشتری را تأمین نمایند. از مدل خطی شده ی سیستم دو ناحیه ای حرارتی که در فصول قبل معرفی شد، به همراه مدل معرفی شده DFIG برای پشتیبانی توان اکتیو جهت نشان دادن قابلیّت‌های رویکرد کنترلی عنوان شده تحت ضرایب نفوذ مختلف استفاده شده است. تنظیم سیستم‌های دروپ و همچنین محاسبه ثابت لختی شبکه در حضور ضریب نفوذ مشخّصی از تولید بادی مطابق رابطه‌های 3-10 و 3-11 محاسبه می‌شود.

تولید بادی DFIG و پشتیبانی توان اکتیو تأمین شده از جانب آن را می‌توان تحت چند حالت بررسی کرد:

DFIG با ضریب نفوذ مشخّص، هیچگونه پشتیبانی فرکانسی را تأمین نمی‌کند. در چنین شرایطی تمام توان مورد نیاز برای جبران افت فرکانس از ژنراتورهای سنکرون و تولید متداول حاصل می‌شود. اغتشاش باری  معادل با 0.1 مبنای واحد در ناحیه ی 1 که مزرعه بادی در آن واقع شده، در ثانیه 5 شبیه سازی اتفاق می‌افتد. شکل‌های 4-1 و 4-2 منحنی‌های افت فرکانس در دو ناحیه برای ضریب نفوذ مختلف را نشان می‌دهد.

زمانی که DFIG پشتیبانی فرکانس را تأمین نمی‌کند، ضریب نفوذ بیشتر تولید بادی به سبب کاهش بیشتر در لختی سیستم منجر به افت بیشتر فرکانس خواهد شد. علاوه بر این در چنین شرایطی با افزایش ضریب نفوذ و در نتیجه اغتشاش فرکانسی حاد تر، توان بیشتری از طریق تولید متداول تأمین می‌شود. شکل‌های4-3 تا 4-5 تغییر توان ژنراتورهای ناحیه 1 و 2 و همچنین توان انتقالی خط ارتباطی بین ناحیه را نشان می‌دهد.

 

 

 

 

 

شکل 4- 1تغییرات فرکانس ناحیه 1 در حضور سطوح مختلف تولید بادی در سیستم قدرت

شکل 4- 2 تغییرات فرکانس ناحیه 2 در حضور سطوح مختلف تولید بادی در سیستم قدرت

 

شکل 4- 3 تغییر توان ژنراتور ناحیه 1

شکل 4- 4 تغییر توان ژنراتور ناحیه 2

 

شکل 4- 5 تغییرات توان انتقالی خط ارتباطی بین ناحیه‌ای

علاوه بر پشتیبانی فرکانسی که تولیدات متداول انجام میدهند، DFIGs نیز می توانند در کنترل فرکانس مشارکت داشته باشند(شکل 3-9). در شکل‌های 4-6 الی 4-8 پاسخ دینامیکی سیستم قدرت شامل تغییرات فرکانس نواحی و تغییرات توان خط واسط زمانیکه DFIG در کنترل فرکانس مشارکت دارد و نیز زمانی که DFIG  پشتیبانی فرکانسی تأمین نمی‌کند و همچنین پاسخ شبکه بدون حضور هیچگونه تولید تجدیدپذیر (پاسخ پایه) رسم شده و با یکدیگر مقایسه می‌شوند. در شبیه سازی توان اضافی تأمینی برای پشتیبانی فرکانس  معادل با 0.05 مبنای واحد (بر پایه توان نامی مزرعه بادی) به رفرنس توان افزوده شده است. فرض شده است سرعت باد در سراسر مزرعه بادی یکنواخت بوده و معادل با 9.5  باشد و در طول دوره شبیه سازی ثابت باقی ماند. در چنین شرایطی مدت زمانی که طول می کشد سرعت چرخش روتور توربین بادی به مرز 0.7 مبنای واحد (حداقل سرعت) برسد معادل با 58 ثانیه می‌باشد.

ضریب نفوذ تولید بادی در ناحیه 20% در نظر گرفته شده است. همانطور که مشخّص است در حضور تولید بادی DFIG و بدون پشتیبانی فرکانس، افت فرکانس نسبت به پاسخ پایه بیشتر است. در حالتی که DFIG در پشتیبانی فرکانس مشارکت دارد، شبکه پاسخ نسبتاً بهتری دریافت می‌کند.

 

شکل 4- 6 تغییرات فرکانس ناحیه 1 برای حالت‌های در نظر گرفته شده

شکل 4- 7 تغییرات فرکانس ناحیه 2 برای حالت‌های در نظر گرفته شده

 

شکل 4- 8 تغییرات توان انتقالی خطوط

با بهره گرفتن از تابع پشتیبانی کنترل فرکانس پیشنهادی علاوه بر توان مشخّصی که قبل از بروز اغتشاش DFIG برای شبکه تأمین می‌نمود، تغییر توانی موقّت متناسب با تغییرات فرکانس و همچنین نرخ تغییرات فرکانس جهش افزایش موقّت لختی و ظرفیت تنظیم فرکانس شبکه حاصل می‌شود. با فراهم آوردن این توان اضافی، سرعت روتور کاهش می‌یابد و انرژی جنبشی بیشتری را به شبکه تزریق نموده که منجر به جبران سازی بهتر اغتشاش وارده به سیستم  می‌شود.  در ضریب نفوذ تولید بادی در شبکه ضرب می‌شود تا از توان مبنای مزرعه بادی به مبنای ناحیه تبدیل شود. در ادامه با وارد عمل شدن انتگرال‌گیر‌های کنترل ثانویه تغییرات فرکانس رفته‌رفته کاهش یافته و تقریبا به صفر می‌رسد. در نتیجه تقاضای توان اضافی اکتیو از بین می‌رود و توربین بادی مجدّداً به وضعیت کارکرد معمولی خود وارد شده و سعی در بازیابی سرعت بهینه خود تحت دارد.

شکل‌های 4-9 و 4-10 توان خروجی ژنراتورهای سنکرون در دنبال کردن الگوی بار را در حالاتی که تولید بادی وجود ندارد، ضریب نفوذ DFIG 20% و پشتیبانی فرکانس وجود ندارد و در زمانیکه پشتیبانی فرکانس برقرار هست را با پاسخ پایه مقایسه می‌کند. طبیعتاً زمانی که تابع پشتیبانی فرکانس در DFIG فعّال می‌شود، علاوه بر افزایش توانایی کنترل فرکانس شبکه با کمتر شدن میزان تغییرات توان مکانیکی توربین واحدهای حرارتی، فشار کمتری بر تجهیزات تولید توان متداول نیز وارد می‌آید.

 در نیروگاه‌های بخار حجم قابل توجّهی از بخار در محفظه بخار و باز گرمکن، تأخیری در زمان لازم جهت تغییر توان مکانیکی به وجود می آورد. به همین دلیل واکنش سریع توربین‌های بادی DFIG در تأمین توان اکتیو اضافی و موقّت  برای شبکه، موقعیت خوبی برای کمک به سیستم قدرت در جهت کاهش شدّت افت اولیّه فرکانس پدید می آورد.

شکل‌های 4-11 تا 4-13 پاسخ فرکانسی دو ناحیه و تغییر توان خط انتقالی هنگامیکه مزرعه بادی DFIG پشتیبانی توان اکتیو بیشتری برای شبکه تأمین می کند را نمایش می‌دهد. همانطور که از شکل‌ها استنباط می‌شود با در نظر گرفتن پشتیبانی توان اکتیو بالاتری از سوی DFIG و مزرعه بادی، حضور موثرتر تولید بادی DFIG در کنترل فرکانس اولیّه نیز تضمین می‌شود (ضریب نفوذ تولید بادی 20% می باشد).

 

 

شکل 4- 9 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 1

 

شکل 4- 10  تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 2

شکل 4- 11 تغییرات فرکانس ناحیه 1

 

شکل 4- 12 تغییرات فرکانس ناحیه 2

شکل 4- 13 تغییرات توان انتقالی بین ناحیه 1 و 2

4-3- مشارکت سیستم‌های خورشیدی در کنترل فرکانس سیستم قدرت

برای نشان دادن طرح پیشنهادی کنترلی، مدل سیستم دو ناحیه ای قدرت به کار رفته در بخش قبل مجدّداً استفاده می‌شود. ساختار پیشنهادی برای کنترل اولیّه فرکانس سیستم خورشیدی را می‌توان در سه بخش مدل کرد. ابتدا یک بهره ثابت که ثابت تنظیم دروپ می‌باشد، تغییرات فرکانس ناحیه را دریافت نموده و متناسب با ضریب تقویت سیگنال تغییرات فرکانس و ثابت دروپ  سیگنال کنترلی جدیدی که مشخّص کننده تغییرات رفرنس توان برای مشارکت در کنترل فرکانس است را به مبدل الکترونیک قدرت اعمال می‌کند. همانطور که ذکر شد، از آنجا که مبدل الکترونیک قدرت دینامیک نسبتاً سریعی دارد از دینامیک آن در مقابل باقی ادوات صرفنظر شده است. در ادامه تغییر توان مزرعه خورشیدی در ضریب نفوذ سیستم خورشیدی در شبکه ضرب شده تا از توان مبنای واحد سیستم خورشیدی به توان مبنای ناحیه، تبدیل گردد. در انتها این تغییر توان سیستم خورشیدی که در پی بروز تغییرات فرکانس در شبکه بوجود آمده بود، به شبکه تزریق می گردد.

گرچه با در نظر داشتن یک محدود کننده برای تغییر تولید سیستم خورشیدی می‌توان سقف تولید را در میزان  محدود کرد، اما در این مطالعه صرفاً بنا بر نشان دادن قابلیّت مشارکت مزرعه خورشیدی در کنترل فرکانس شبکه گذارده شده است. ضریب نفوذ تولید خورشیدی معادل 10% توان نامی و تنظیم دروپ سیستم خورشیدی  در نظر گرفته شده است. همچنین میزان تابش خورشید در حدی در نظر گرفته شده که تغییر بار اعمالی به سیستم و افت فرکانس ناشی از آن، منجر به اشباع شدن تولید خورشیدی نگردد.

با در نظر گرفتن سیستم کنترلی دروپ شکل (3-17) برای مزرعه خورشیدی شبیه سازی انجام گرفت. در این قسمت سیستم قدرت دو ناحیه ای حرارتی که در بخش قبل استفاده شده، در نظر گرفته شد. مزرعه خورشیدی در ناحیه دوم واقع شده و اغتشاشی باری معادل با 0.1 در مبنای واحد ناحیه به ناحیه 2 اعمال شده است. در نتیجه انحراف فرکانس در شبکه بوجود می‌آید. جهت از بین بردن این انحرافات، علاوه بر پشتیبانی فرکانسی که تولید متداول تأمین می‌کند، مزرعه خورشیدی نیز در کنترل اولیّه فرکانس شرکت دارد. سیستم کنترلی دروپ واحد خورشیدی تغییرات فرکانس را در اندازه گیری کرده و متناسب با تنظیم دروپ تغییر توان خروجی واحد را مشخّص می‌کند این سیگنال کنترلی که حاوی میزان تغییرات توان است، به الگوریتم تعیین سطح جدید رفرنس ولتاژ برای کارکرد مبدل الکترونیک قدرت اعمال می‌شود. در نتیجه متناسب با تغییر رفرنس ولتاژ، خروجی مزرعه خورشیدی تغییر می‌کند.

شکل‌های 4-14 الی 4-16 به ترتیب پاسخ فرکانسی ناحیه 1 و 2 و همچنین تغییرات توان انتقالی خط ارتباطی را در سه حالت نشان می‌دهد. حالت اول مربوط به زمانی است که در شبکه تولید خورشیدی وارد نشده و اغتشاش بار اعمال می‌شود (پاسخ پایه). حالت دوم زمانی است که تولید خورشیدی با ضریب نفوذ 10% در ناحیه دوم مشغول تولید توان می‌باشد. حالت سوم حالتی است که مزرعه خورشیدی پشتیبانی فرکانسی نیز برای شبکه به همراه دارد.

در پی بروز انحراف فرکانس سیستم گاورنر سرعت تولید متداول، خروجی ژنراتور سنکرون را تغییر می‌دهد. در شکل‌های 4-17 و 4-18 تغییرات ژنراتورهای واقع در ناحیه 1 و 2 در کنار الگوی بار در سه حالت بیان شده فوق نشان داده شده است.

 

 

شکل 4- 14 تغییرات فرکانس ناحیه 1 برای حالت‌های در نظر گرفته شده

 

شکل 4- 15تغییرات فرکانس ناحیه 2 برای حالت‌های در نظر گرفته شده

شکل 4- 16تغییرات توان انتقالی خطوط برای موارد در نظر گرفته شده

 

شکل 4- 17تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 1

شکل 4- 18تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 2

نتایج نشان می‌دهد که با به کار بردن سیستم کنترلی دروپ برای واحد خورشیدی ظرفیت جدیدی برای حضور مزارع خورشیدی در کنترل فرکانس شبکه فراهم شده است.

4-4- مشارکت همزمان تولید بادی DFIG و سیستم‌های خورشیدی در کنترل فرکانس سیستم قدرت

در این بخش شبیه سازی تاثیرات استفاده همزمان از تولیدات انرژی تجدیدپذیر در دو ناحیه مورد کنکاش قرار می‌گیرد. مزرعه بادی با ضریب نفوذ 20% در ناحیه 1 و مزرعه خورشیدی با ضریب نفوذ 10% در ناحیه دوم قرار دارند. برای نشان دادن قابلیّت کنترل فرکانس شبکه در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر، وقوع افزایش بار پله ای معادل با 0.1 توان مبنا در هر دو ناحیه در ثانیه 5 شبیه سازی، در نظر گرفته شد.

نتایج حاصله کما فی السابق طی سه حالت بیان شده بررسی می شوند. در شکل‌های 4-19 تا 4-21 پاسخ فرکانسی ناحیه 1 و 2 و تغییر توان خط انتقالی نشان داده شده است. در پی تغییرات فرکانس در شبکه، مزرعه بادی DFIG و همچنین مزرعه خورشیدی در کنترل فرکانس شبکه شرکت دارند. در نتیجه بخشی از توان لازم برای برقرار مجدّد تعادل تولید و مصرف، توسط منابع تجدیدپذیر شبکه تأمین گشته شکل4-21 و از طرفی همانطور که شکل‌های 4-22 و 4-23 نشان می‌دهد، فشار مکانیکی وارده به توربین ژنراتورهای سنکرون برای جبرانسازی بار نیز کاهش بیشتری نسبت قبل نشان می‌دهد.

وقتی درخواست توان اکتیو اضافی معادل با 0.05 مبنای واحد (بر پایه توان مزرعه بادی) برقرار است به این معنی است که سقف مجاز برداشت از مزرعه بادی نهایتاً می‌تواند 0.05 مبنای واحد قرار گیرد. این میزان در ضریب نفوذ ناحیه ضریب شده و نهایتاً میزان توان اکتیوی که متناسب با کنترلر پیشنهادی به شبکه تزریق شده است را تعیین می‌کند. علاوه بر این متناسب با کنترل دروپی که برای مزرعه خورشیدی معیّن شده بود، توان خروجی سیستم خورشیدی نیز تغییر می کند. این تغییرات توان منابع انرژی تجدیدپذیر هنگام جبرانسازی افزایش بار و مشارکت در کنترل فرکانس، در شکل4-24 نشان داده شده است.

 

 

 

 

شکل 4- 19تغییرات فرکانس ناحیه 1 برای حالت‌های در نظر گرفته شده

شکل 4- 20 تغییرات فرکانس ناحیه 2 برای حالت‌های در نظر گرفته شده

 

شکل 4- 21تغییرات توان انتقالی خط ارتباطی

شکل 4- 22تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 1

 

شکل 4- 23تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 2

شکل 4- 24 تغییرات توان خروجی منابع تجدیدپذیر با بهره گرفتن از برنامه‌های کنترلی پیشنهادی

4-5- استفاده از ذخیره‌ساز باتری در سیستم قدرت

همانطور که ذکر شد، با توجّه به نوسان توان و طبیعت غیر قابل پیش بینی تولید توان بادی بهره‌برداران شبکه ترجیح می دهند برای افزایش قابلیّت تنظیم فرکانس شبکه و جبران کسری تولید احتمالی و یا جذب توان، از ذخیره‌ساز‌ها در کنار تولید بادی جهت نرم کردن توان خروجی بادی استفاده کنند. در همین راستا اثر ورود واحد ذخیره‌ساز انرژی باتری BES به سیستم قدرت مورد بررسی قرار می‌گیرد. علاوه بر استفاده از BES چند حالت برای استفاده از باتری در شبکه با ضریب نفوذ مختلف تولید باد و خورشید در دو ناحیه مطرح می‌شود. با بهره گرفتن از تنظیمات هر حالت پاسخ شبکه ثبت و ضبط شده و با توجّه تابع هدف یا شایستگی مناسبی مورد سنجش قرار می گیرند. در اینجا تابع شایستگی می تواند سیگنال خطای متعارفی نظیر IAE، ITAE، ITSE و ISE انتخاب شود. تجربه نشان داده است برای کمینه کردن مقادیر خطا با کمترین دامنه در کم ترین زمان سیگنال خطای ITSE می تواند موفق تر ظاهر شود [69].

فرض برینست که ظرفیت ذخیره ساز در دسترس معادل با 0.1 توان مبنا باشد.این مقدار می تواند در کنار تولید بادی، خورشیدی و یا متناسب با ضریب نفوذ تولیدات تجدیدپذیر در دو ناحیه نصب شود. برای نشان دادن اثر افزایش ضریب نفوذ تولیدات تجدیدپذیر با استراتژی های کنترلی پیشنهادی بر پایداری فرکانسی شبکه ترکیبی نهایی، سناریوهای مورد بررسی قرار گرفتند و مقدار تابع برازندگی متناسب با آنها در جدول 4-1 محاسبه شده است:

جدول 4- 1سناریو‌های باتری در شبکه و مقدار شایستگی متناسب با ضریب نفوذ منابع و باتری

سناریو ض. ن. تولید بادی ض. ن. تولید خورشیدی باتری تماماً در ناحیه تولید بادی باتری تماماً در ناحیه تولید خورشیدی تقسیم ظرفیت ذخیره ساز به نسبت ضریب نقوذ در دو ناحیه
1 0.1 0 0.315124    
2 0.2 0 0.323752    
3 0 0.1   0.292224  
4 0 0.2   0.282575  
5 0.1 0.1     0.276772
6 0.1 0.2     0.267122
7 0.2 0.1     0.285383
8 0.2 0.2     0.275714

 

جدول 4-1 نشان می دهد سناریو شماره 4 که در آن فقط تولید بادی در ناحیه 2 وجود دارد و تمام ظرفیت ذخیره‌ساز در همین ناحیه نصب شده باشد، دارای کمترین میزان سیگنال خطای  است. با توجه به ورود همزمان تولیدات بادی و خورشیدی به شبکه، سناریوی 6 نسبت به باقی حالات از پاسخ دینامیکی نسبتاً بهتری برخوردار است. با توجه به نتایج جدول 4-1 اینطور استنباط می شود با افزایش ضریب نفوذ بادی در حضور طرح کنترلی پیشنهادی پاسخ دینامیکی وضعیت نسبتا حاد تری پیدا می کند. این در حالیست که افزایش ضریب نفوذ خورشیدی و کنترل آن بوسیله سیستم دروپ نه تنها باعث کاهش ظرفیت تنظیم فرکانس نخواهد شد که موجب افزایش ظرفیت تنظیم فرکانس نیز شده است. با مقایسه سناریو های 5 و 8 نیز نتایج مشابهی به دست می آید.

4-6- بهینه‌سازی پاسخ دینامیکی شبکه

همانطور که عنوان شد، پس از بروز انحرافی در بار، برای آنکه فرکانس شبکه بدون داشتن انحراف ماندگاری به مقدار نامی خود بازگردد، حلقه کنترل فرکانس ثانویه می‌بایست با بهره‌هایی بهینه، پاسخگوی این نیاز باشند. به عبارت دیگر هدف در اینجا کم کردن تغییرات فرکانس و توان انتقالی خطوط در کمترین زمان ممکن است. علاوه بر این درین مرحله، میزان توان ذخیره ساز نصب شده در هر ناحیه و نیز ضریب نفوذ تولیدات بادی و خورشیدی جهت داشتن پاسخ دینامیکی بهتر وارد بهینه سازی می گردد. مطمئناً با داشتن خصوصیات فوق پاسخ شبکه نسبت به باقی حالات در نظر گرفته شده وضعیت بهتری خواهد داشت.

الگوریتم PSO نسبت به تنظیمات اولیّه حسّاس بوده و پس از چند بار اجرای برنامه مقادیر برای تنظیمات کنترلی الگوریتم انتخاب شد. این مقادیر در جدول-2 در بخش ضمیمه آمده است. با نوشتن کدهای لازم جهت انجام شبیه سازی در نرم افزار Matlab/Simulink r20103a و مرتبط ساختن فایل سیمولینک به بخش محاسباتی الگوریتم شبیه سازی صورت می پذیرد. لازم به ذکر است که مجموع توان ذخیره ساز در دو ناحیه با توجه به مقدار تعیین شده 0.1 توان مبنا فرض می گردد. برای بهینه سازی، سیگنال کنترلی جدیدی ارائه شده که متناسب با قیود حاکم در آن پاسخ بهینه سازی به فرم مطلوب تر همگرا گردد. بدین صورت می توان مدلسازی حل مسئله را به فرم زیر میتوان بیان کرد:

4-1

به صورتی که

4-2
4-3
4-4

در تابع هدف جدید جهت از بین بردن انحراف

پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 8

فرکانسی، حفظ کمترین مقدار فراجهش و فروجهش و در عین حال داشتن کوتاه ترین زمان ممکن برای رساندن انحرافات ماندگار به مقدار 0، مبنای بهینه سازی قرار گرفته است. پس از چند بار سعی و خطا مقادیر مطلوبی برای داشتن پاسخی مطلوب تر بدست آمد. در معادله (4-1) مقدار  برابر با 20 ،  برابر با 0.01 و  برابر با 0.001 در نظر گرفته شده است. معیار تعیین زمان نشست حاشیه 0.02% فرض می شود. با توجه به نکات بیان شده بهینه سازی صورت گرفت و نتایج حاصله در شکل های 4-25 الی4-29 نشان داده می شود. در این نمودارها دو سناریو مطرح شد. در سناریو ی اول بهره انتگرال گیر ها به همراه حجم ذخیره ساز در هر ناحیه بهینه شد. در سناریوی دوم که در واقع همان مدل پایه شبکه می باشد از هیچیک از منابع انرژی تجدیدپذیر و ذخیره سازی در شبکه استفاده نشده و بهره ها همان میزان 0.2 سابق را دارند. جدول 4-2 مقادیر بهینه شده شاخص های انتخابی را نشان می دهد.

پارامتر
مقدار 0.358572 0.390833 0.167477 0.1747 0.0418608 0.0581392

جدول 4- 2 مقادیر بهینه شده توسط الگوریتم PSO

 

 

 

شکل 4- 25 مقایسه انحراف فرکانس ناحیه 1 در حضور مقادیر بهینه باتری و ثات انتگرال گیر ناحیه

شکل 4- 26  مقایسه انحراف فرکانس ناحیه 2 در حضور مقادیر بهینه باتری و ثابت انتگرال گیر ناحیه

 

شکل 4- 27  مقایسه تغییرات توان انتقالی خط واسط در حضور مقادیر بهینه در دو ناحیه

شکل 4- 28 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 1

 

شکل 4- 29 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 2

4-7- جمع بندی

با توجه به نتایج نشان داده شده در این فصل، می توان با اطمینان خاطر بیان کرد که با اعمال برنامه های کنترلی مناسب بر تولیدات انرژی تجدیدپذیر خورشیدی و بادی، حضور آنها در شبکه لزوماً به معنای کاهش توانایی کنترل فرکانس سیستم نبوده و حتی می توان با بهره گرفتن از سیستم های ذخیره ساز انرژی ثبات و محدوده پایداری فرکانسی سیستم را تقویت بخشید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل پنجم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادهای ممکن

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5-1- نتیجه گیری

در پایان‌نامه حاضر، تاثیرات استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر تولیدات بادی و خورشیدی در شبکه قدرت مورد بررسی قرار گرفت. همانطور که ذکر شد، شبکه قدرت مشمول تغییراتی کلی در بدنه و ساختار خود است. این تغییرات را می توان منبعث از ظهور انواع جدید ادوات تولید توان، تکنولوژی‌های جدید، حجم رو به افزایش منابع انرژی تجدیدپذیر دانست. نیاز روزافزون به انرژی الکتریکی در کنار ذخیره محدود سوخت فسیلی و نگرانی روبه گسترش مشکلات زیست‌محیطی ناشی از مصرف سوخت فسیلی، ضرورت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر باد و خورشید و ورود آنها را به شبکه قدرت بیش از پیش پررنگ تر می کند. با ظهور منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر انرژی باد و خورشید، بررسی تاثیرات استفاده از این منابع در بهره‌برداری و کنترل شبکه قدرت از اهمیت زیادی برخوردار می‌گردد.

 از اینرو، تاثیرات ژنراتور دو سوء تغذیه به عنوان مدلی متداول از تولید بادی در کنترل فرکانس سیستم قدرت مورد بررسی قرار گرفت. قابلیّت پشتیبانی توان اکتیو کوتاه مدّت از طریق جذب انرژی جنبشی پره‌های توربین، به عنوان ظرفیتی جهت شرکت تولید بادی DFIG در کنترل اولیّه فرکانس دیده شد. کنترلر جدیدی برای مشارکت توربین بادی در کنترل یار فرکانس پیشنهاد شد. تابع پشتیبانی فرکانسی تولید بادی در قبال تغییرات فرکانس سیستم، توانی متناسب با تغییرات فرکانس و نرخ تغییرات فرکانس برای تزریق به شبکه فراهم کرده و لختی پنهان توربین‌های بادی را به صورت موقّت  آشکار می سازد. بدین طریق توربین های بادی DFIG در کنترل اولیّه فرکانس شرکت داده شدند.

همچنین استراتژی جدیدی برای مشارکت مزرعه خورشیدی در کنترل فرکانس سیستم دو ناحیه ای قدرت، از طریق حبس تولید تشریح شد. سیستم‌های خورشیدی بوسیله برنامه کنترلی پیشنهادی توانستند در حالت کنترل دروپ فعّالیت کرده و مشابه ژنراتورهای سنکرون پشتیبانی اولیّه فرکانس را برای سیستم قدرت تأمین نمایند.

نتایج شبیه سازی نشان داد که علاوه بر حضور موفق تولید بادی DFIG و تولید خورشیدی در کنترل فرکانس، تنش مکانیکی وارده بر توربین ژنراتورهای سنکرون در تولید متداول نیز کاهش می‌یابد.

جهت افزایش قابلیت پشتیبانی فرکانس تامین ظرفیت رزرو برای جبران کسری تولید، از ذخیره ساز باتری استفاده شد. با ترکیب همزمان استراتژی‌های کنترلی مزرعه خورشیدی و بادی در کنار استفاده از ذخیره‌ساز باتری، پاسخ دینامیکی شبکه به اغتشاش بار در دو ناحیه سیستم قدرت، مورد بهینه‌سازی قرار گرفته و با داشتن پارامتر های بهینه در شبکه، نتایج شبیه سازی تاثیر مثبت و سازنده طرح‌های کنترلی به کار رفته در کنترل فرکانس را در قیاس با پاسخ پایه شبکه، به خوبی نشان داد.

5-2- پیشنهادات

در ادامه کار حاضر و با نگاهی به سابقه تحقیق مذکور می توان پیشنهاداتی را ارائه داد:

  • اطلّاعات واقعی بادی و خورشیدی جهت استفاده در محاسبات وارد شوند. الگوی بار واقعی به عنوان اغتشاشات وارده به شبکه، مبنای کار قرار گیرند.
  • با توجه به این اطلاعات و هم چنین عنایت به این واقعیت که بهره برداری از سیستم خورشیدی می بایست توجیه اقتصادی به همراه داشته باشد، می‌بایست نقطه کاری مناسب برای بهره برداری اقتصادی از سیستم خورشیدی پیشنهاد شود.
  • باید توجّه داشت که با به اشباع رفتن تولید خورشیدی قابلیت تنظیم فرکانس آن نیز از بین خواهد رفت. در امتداد این مسیر می توان در مواقعی که تغییرات شدیدی در تابش خورشید ایجاد می شود و یا فرکانس شبکه شدیداً افت می کند طرح های کنترلی را به طرح هایی نظیر آنتی وایندآپ[7] مجهز نمود.
  • در کنار این واقع نگری ها توجه به میزان شارژ باقیمانده[8] در ذخیره‌ساز به عنوان حالت شارژ[9] نیز می تواند در محاسبات وارد نمود.

 

 

 

 

 

ضمائم

 

جدول  1مشخصات نامی سیستم قدرت مورد مطالعه

ناحیه2 ناحیه1 مقادیر نامی
60 60 فرکانس نامی (هرتز)
500 500 توان نامی (مگاوات)
5 5
1 1
0.2 0.2 ثابت زمانی گاورنر (ثانیه)
0.3 0.3 ثابت زمانی توربین(ثانیه)
7 7 ثابت زمانی بازگرمکن(ثانیه)
0.3 0.3
0.05 0.05 مشخصه تنظیم گاورنر
10 10 ضریب بایاس ناحیه
0.0856 0.0856 ضریب همگام ساز خط انتقالی
-1 _ نسبت توان نامی دو ناحیه

 

جدول 2 پارامترهای به کار رفته در الگوریتم PSO

پارامتر مقدار
   
تعداد متغیّر مسأله 6
تعداد ذرّات 10
بیشینه تکرار 50
وزن لختی .1
2
2

 

 

منابع و مراجع

[1] کراری, دینامیک و کنترل سیستم های قدرت, تهران: انتشارات دانشگاه صنعتی امیر کبیر, 1389.
[2] p. kundor, power system stability and control, new york: McGraw-Hill, 2006.
[3] H. Outhred, “Meeting the challenges of integrating renewable energy into competitive electricity industries,” 2007. [Online]. Available: http://www.reilproject.org/documents/GridIntegrationFINAL.pdf.
[4] D. o. T. a. Industry, “The energy challenge energy review report,” Department of Trade and Industry, 2006.
[5] EWIS., “Towards a successful integration of wind power into European electricity grids,” 2007. [Online]. Available: http://www.ornl.gov/~webworks/cppr/y2001/rpt/122302.pdf.
[6] A. Resources, “AWEA Resources,” 2008. [Online]. Available: http://www.awea.org.
[7] H. Xin, Z. Qu, J. Seuss and A. Maknouninejad, “A self-organizing strategy for power flow control of photovoltaic generators in a distributionnetwork,” IEEE Trans. Power Syst , vol. 26, no. 3, p. 1462–1473, 2011.
[8] G. Masson, M. Latour and D. Biancardi, “European Photovoltaic Industry Association,” May 2012. [Online]. Available: http://www.epia.org/.
[9] S. Ahmed and M.Mohsin, “Analytical determination of the control parameters for a large photovoltaic generator embedded in a grid system,” IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 2, no. 2, p. 122–130, Apr. 2011.
[10] 2008. [Online]. Available: http://www.iea-pvps.org/.
[11] M. Yamamoto, “National survey report of PV power applications in Japan 2009,” 2010. [Online]. Available: http://www.iea-pvps.org/countries/download/nsr09/NSR_2009_Japan_100620.pdf.
[12] Samsung, “Samsung C&T, Korea Electric Power Company to Build World’s Largest Wind, Solar Panel Cluster in Ontario,” jan 2010. [Online]. Available: http://www.samsung.com/ca/news/newsRead.do?news_seq=17081&page=1.
[13] “The Global Wind Energy Council,” 2008. [Online]. Available: http://www.gwec.net/.
[14] T. Esram and P. Chapman, “Comparison of photovoltaic array maximum power point tracking techniques,” IEEE Trans. Energy Convers, p. 439–449, 2007.
[15] Y. Tan and D. Kirschen, “Impact on the power system of a large penetration of photovoltaic generation,” Proc. IEEE Power Eng. Soc. Gen. Meeting, p. 1–8, 2007.
[16] Y. T. Tan, “A model of PV generation suitable for stability analysis,” IEEE Trans. Energy Convers, vol. 19, no. 4, p. 748–755, 2004.
[17] W. A. Omran, “Investigation of Methods for Reduction of Power Fluctuations Generated From Large Grid-Connected Photovoltaic Systems,” IEEE Transactions On Energy Conversion, vol. 26, no. 1, 2011.
[18] N. Kakimoto, “Power Modulation of Photovoltaic Generator for Frequency Control of Power System,” IEEE Transactions On Energy Conversion, vol. 24, no. 4, 2009.
[19] C. A. Hill, “Battery Energy Storage for Enabling Integration of Distributed Solar Power Generation,” IEEE Transactions On Smart Grid, vol. 3, no. 2, 2012.
[20] R. Tonkoski, “Active power curtailment of PV inverters in diesel hybrid mini-grids,” in Proc. IEEE Electr. Power Energy Conf, 2009.
[21] M. Datta, “A frequency- control approach by photovoltaic generator in a PV-Diesel hybrid power system,” IEEE Trans. Energy Convers, vol. 26, no. 2, p. 559–571, 2011.
[22] J.-S. Park, “Operation control of photovoltaic/diesel hybrid generating system considering fluctuation of solar radiation,” Solar Energy Mater. Solar Cells, vol. 67, no. 1-4, p. 535–542, 2001.
[23] A. Jossen, “Operation conditions of batteries in PV applications,” Solar Energy, vol. 76, no. 6, p. 759–769, 2004.
[24] J. N. Ross, “Modelling battery charge regulation for a stand-alone photovoltaic system,” Solar Energy, vol. 69, no. 3, p. 181–190, 2000.
[25] S. M. Shaahid, “Economic analysis of hybrid photovoltaic-diesel-battery power systems for residential loads in hot regions: A step to clean future,” Renewable Sustainable Energy, vol. 12, p. 488–503, 2008.
[26] M. Bayoumy, “New techniques for battery charger and SOC estimation in photovoltaic hybrid power systems,” Solar Energy Mater. Solar Cells, vol. 35, no. 11, p. 509– 514, 1994.
[27] B. K. Bala, “Optimal design of a PV-diesel hybrid system for electrification of an isolated island: Sandwip in Bangladesh using genetic algorithm,” Energy Sustainable , vol. 13, p. 137–142, 2009.
[28] X. Li, “Battery Energy Storage Station (BESS)-Based Smoothing Control of Photovoltaic (PV) and Wind Power Generation Fluctuations,” IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 4, no. 2, pp. 464-73, April 2013.
[29] H. Xin, “A New Frequency Regulation Strategy for Photovoltaic Systems Without Energy Storage,” IEEE Transactions On Sustainable Energy, vol. 4, no. 4, 2013.
[30] S. Aditya and D. Das, “Battery energy storage for load frequency control of an interconnected power system,” Electric Power Systems Research, vol. 58, p. 179–185, 2001.
[31] J. Jenkins, “Comparison of the response of doubly fed and fixedspeed induction generator wind turbines to changes in network frequency,” IEEE Trans Energy Convers, 2004.
[32] A. O’Malley, “The inertial response of induction machine based wind turbines,” IEEE Trans Power system, 2005.
[33] O. Hughes, “Contribution of DFIG-based wind farms to power system short-term frequency regulation,” Strbac GProc Inst Elect Eng، Gen Transm، Distrib., vol. 135, no. 2, 2006.
[34] J. d. H. SWH, “Wind turbines emulating inertia and supporting primary frequency control,” IEEE Trans Power Syst, vol. 21, no. 1, 2006.
[35] N. R. Ullah, “Temporary primary frequency control support by variable speed wind turbines: Potential and applications,” IEEE Trans. Power Syst, vol. 23, no. 2, p. 601–12, 2008.
[36] P. Bhatt, “Dynamic participation of doubly fed induction generator in automatic generation control,” Renewable Energy, vol. 36, 2011.
[37] H. Bevrani, Robust power system frequency control, New York: Springer, 2009.
[38] H. Banakar, “Impacts of wind power minute to minute variation on power system,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 23, no. 1, p. 150–60, 2008.
[39] G. Lalor, “Frequency control and wind turbine technology,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 20, no. 4, p. 1905–13, 2005.
[40] J. Morren, S. W. H. d. Haan and W. L. Kling, “Wind turbine emulating inertia and supporting primary frequency control,” IEEE Trans. Power Syst, p. 433–34, 2006.
[41] C. Luo, H. G. Far and H. Banakar, “Estimation of wind penetration as limited by frequency deviation,” IEEE Trans. Energy Conversion, vol. 22, no. 2, p. 783–91, 2007.
[42] P. Rosas, “Dynamic influences of wind power on the power system.,” Technical University of Denmark. PhD dissertation، , 2003.
[43] P. R. Daneshmand, “Power system frequency control in the presence of wind turbines,” Department of Computer and Electrical Engineering، University of Kurdistan. , Master’s thesis, 2010.
[44] J. L. R. Amenedo, S. Arnalte and J. C. Burgos, “Automatic generation control of a wind farm with variable speed wind turbines.,” IEEE Trans. Energy Conversion, vol. 17, no. 2, p. 279–84, 2002.
[45] R. Doherty, H. Outhred and M. O’Malley, “Establishing the role that wind generation may have in future generation portfolios,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 21, p. 1415–22, 2006.
[46] H. Holttinen, “Impact of hourly wind power variation on the system operation in the Nordic countries,” Wind Energy, vol. 8, no. 2, p. 197–218, 2005.
[47] A. Mullane and M.O’Malley, “The inertial response of induction machine based wind turbines,” IEEE Trans. Power. Syst., p. 1496–1503, 2005.
[48] J. Ekanayake and N. Jenkins, “Comparison of the response of doubly fed and fixed-speed induction generator wind turbines to changes in network frequency,” IEEE Trans. Energy Convers., p. 800–802, 2004.
[49] G. Lalor, A. Mullane and a. M. O’Malley, “Frequency control and wind turbine technologies,” IEEE Trans. Power. Syst., p. 1905–1913, 2005.
[50] F. M. H. N. J. a. G. S. O. Anaya-Lara, “Contribution of DFIG-based wind farms to power system short-term frequency regulation,” Proc. Inst. Elect. Eng., Gen., Transm., Distrib, p. 164–170, 2006.
[51] S. W. H. d. H. W. L. K. a. J. A. F. J. Morren, “Wind turbines emulating inertia and supporting primary frequency control,” IEEE Trans. Power. Syst., p. 433–434, 2006.
[52] F. V. Hulle, “Large Scale Integration of Wind Energy in the European Power Supply: Analysis, Issues and Recommendations, European Wind Energy Association (EWEA),” Tech. Rep, 2005.
[53] J. J. S.-G. W. W. P. a. R. W. D. N. W. Miller, “Dynamic modeling of GE1.5 and 3.6M Wwind turbine-generators for stability simulations,” IEEE Power Eng. Soc. General Meeting,

پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 9

>
[54] W. W. P. a. J. J. S.-G. N. W. Miller, “Dynamic Modeling of GE 1.5 and 3.6Wind Turbine-Generators,” GE—Power System Energy Consulting, 2003. [55] E. D. A. Spera, Wind Turbine Technology, NewYork: ASME, 1994.. [56] V. Akhmatov, “Analysis of dynamic behaviour of electric power systems with large amount of wind power,” Ph.D. dissertation Tech. Univ. Denmark,, 2003. [57] M. L. Chan, “Dynamic Equivalents for Average System Frequency Behavior Following Major Disturbances,” IEEE Trans Power App Syst, pp. 1637-42, 1971. [58] M. Datta, “A Frequency-Control Approach by Photovoltaic Generator in a PV–Diesel Hybrid Power System,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 26, no. 2, pp. 559-7, 2011. [59] E. Cate, K. Hemmaplardh, J. Manke and a. D. Gelopulos, “Time frame notion and time response of themodels in transient, mid-term and longterm stability programs,” IEEE Trans. Power App. Syst , vol. 103, no. 1, p. 143–151, 1984. [60] P. Li, B. François, P. Degobert and B. Robyns, “Power control strategy of a photovoltaic power plant for microgrid applications,” in ISES World Congr, 1611–1616. [61] Y. Liu, K. Ying, Z. Lu, H. Xin and D. Gan, “A Newton quqdratic interpolation based control strategy for photovoltaic system,” in Int. Conf. Sustainable Power Gener. Supply, 2012 . [62] E. Cate, K. Hemmaplardh, J. Manke and D. Gelopulos, “Time frame notion and time response of themodels in transient, mid-term and longterm stability programs,” IEEE Trans. Power App. Syst., vol. 103, no. 1, p. 143–151, 1984. [63] S. Tarbouriech and M. Turner, “Anti-windup design: An overview of some recent advances and open problems,” IET Control Theory Appl, vol. 3, no. 1, p. 1–19, 2009. [64] D. Kottick, M. Blau and D. Edelstein, “Battery Energy Storage for Frequency Regulation,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 8, no. 3, September 1993. [65] S. Aditya and D. Das, “Battery energy storage for load frequency control of an interconnected power system,” Electric Power Systems Research, vol. 58 , p. 179–185, 2001. [66] H. Kunisch, K. Kramer and H. Dominik, “Battery energy storage, another option for load frequency control and instantaneous reserve,,” IEEE Trans. Energy Conversions, p. 41–46, 1986. [67] W. V. KleinSmid, “Chino battery, an operations and maintenance update,,” in Third International Conference on Batteries for Utility Energy Storage, Kobe, Japan, 1991. [68] K. J and E. RC, “Particle swarm optimization,” in Proceedings of IEEE international conference on neural networks, Perth, Australia, 1995. [69] K. Ogatta, Modern control engineering, New York: USA: Prentice Hall.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abstract

The main task of any power system is to generate high quality power to supply demand’s load. Any frequency deviation more than permissible value causes damage to components, overloading tie lines, deficits and deficiencies of relays and in worst case may lead power system to collapse. The important goal of Load Frequency Control (LFC) is to eliminate frequency deviations as quick as possible. Meanwhile reducing tie line’s power deviations and returning tie line’s power to scheduled values is important too. These two are the main tasks of Automatic Generation Control (AGC).

Today power system is experiencing structural changes. Not because of deregulating Environment and competitive policies but also because of new power generating units with new frameworks, technologies and increasing penetration levels of Renewable Energy Resources (RERs). Increasing growth of demand’s load beside of ceasing reserves of oil and global warming issues are made RERs a desirable option. By integrations of RERs into power system, aside economical point of view, load frequency control of power system will play more important role in maintaining the quality of such a system.

Hence, in other to increase petrification of RERs in frequency support, new control strategies are needed. In this thesis at first, the impacts of integration of RERs in power system are studied. And then new strategies has been proposed to participate RERs in load frequency control and to improve frequency regulation’s capability of power system in presence of RERs.

 

Keywords: Automatic Generation Control (AGC), Renewable Energy Resources (RERs), Photovoltaic Generation, Wind Generation, Energy Storage Systems (ESS).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mazandaran University of Science and Technology

Faculty of Electrical Engineering

 

Thesis for master’s degree in power engineering

 

 

Automatic generation control of power system in presence of Renewable Energy Resources (RERs)

 

 

By:

Behzad Moradi

 

Supervisor:

Dr. Abdolreza Sheikholeslami

 

Advisor:

Roya Ahmadi

 

 

2014

[1] Maximum Power Point Tracking

[2] Robustness

[3] Torque Set-point

[4] Superconductive Magnetic Energy Storage

[5] Inertia

[6] Modal

[7] Anti-Windup

[8] State of Charge

[9] State of Charge

 

 

استثنائا” این فایل

متن کامل موجود نداریم

پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 6

صورتی که حلقه داخلی جریان کنترل می کند. خروجی این سطح توان تنظیم شده ی  و  می‌باشد. تحت این کنترل، زمانی که ولتاژ آرایه خورشیدی  دقیقا برابر با ولتاژ رفرنس  باشد، توان تزریقی به شبکه  نیز برابر با مقدار تعیین شده آن می‌باشد. یعنی با تعیین ولتاژ رفرنس  و اعمال آن به این سطح کنترلی توان خروجی اینورتر متناسب با مقدار خواسته شده خواهد بود.

با فرض اینکه مدل دقیق منحنی  آرایه ی خورشیدی نامعلوم است، وظیفه اصلی سطح 2 کنترلی یافتن  متناسب با  در شرایطی است که  کوچکتر از ماکزیموم توان موجود و قابل دسترسی توسط MPPT،  باشد (حالت کنترل دروپ) و همچنین یافتن  به گونه ای متناسب با  در شرایطی است که  بزرگتر از ماکزیموم توان موجود و قابل دسترسی توسط MPPT،  باشد (حالت MPPT). ورودی سطح 2 کنترلی، ،  و  می‌باشد.

کنترل فرکانس در سطح 3 کنترلی قسمت اعظم طرح کنترلی به کار رفته را مشخّص می‌کند. سیستم خورشیدی حاضر در حالت کنترل دروپ مورد بهره برداری قرار می‌گیرد و در صورت نیاز می‌تواند به حالت کنترل اضطراری وارد شود.

لازم به ذکر است، در اینجا به طور خاص با توجّه به زاویه دید این تحقیق تنها حالت کنترلی دروپ مورد توجّه قرار دارد. ورودی سطح 3 کنترلی، تغییرات فرکانس سیستم  و خروجی آن  برای سطح 2 کنترلی خواهد بود.

طرح کنترلی بیان شده می‌تواند بر روی انواع سیستم‌های خورشیدی با توپولوژی‌های مختلف اینورتر در سطح 1 کنترلی مورد استفاده قرار گیرد. تاثیر استفاده از طرح کنترلی پیشنهادی به شدّت وابسته به شرایط بهره برداری سیستم‌های خورشیدی نظیر تابش خورشید و دما است [29]. 

3-3-6- الگوریتم سطح 2 کنترلی برای کنترل توان اکتیو

برای رسیدن به مشخّصات مطلوب تنظیم فرکانس، کنترل سطح 2 می‌بایست دو خصیصه مهّم را برآورده سازد:

  1. توان اکتیو تزریق شده به شبکه وسیله سیستم خورشیدی رفرنس توان تولیدی تعیین شده را به سرعت دنبال کند.
  2. بتوان توان اکتیو را در رنج نسبتاً وسیعی تغییر داد (برای مثال از 0 تا بیشینه توان قابل تولید(MPPT) ).

در الگوریتم‌های پیشین که از حبس تولید (Curtailment) استفاده کردند، سیستم‌های خورشیدی تنها در بخش چپ منحنی  مورد استفاده قرار می‌گرفتند [60] و [61]. در نتیجه پاسخ نه چندان سریع به رفرنس توان بدنبال داشتند. با انتخاب نقاط کاری سمت راست نقطه ماکزیموم توان در منحنی  جهت انتخاب نقطه کار، سرعت دنبال کردن رفرنس توان نسبتا افزایش می‌یابد. در [29] الگوریتمی مبتنی بر درونیابی درجه دوم نیوتون برای رسیدن به نقطه کار جدیدی که به عنوان رفرنس توان مد نظر قرار دارد به کار گرفته شد. اساس کار این الگوریتم استفاده از فرآیندی تکراری برای تعیین ولتاژ لازم برای آرایه خورشیدی است، به نحوی که در این ولتاژ آرایه خورشیدی رفرنس توان را تولید کند. برای مثال این الگوریتم می‌تواند با چند تکرار ولتاژ  متناظر با  در زمانی که  می‌باشد و یا تعیین  هنگامی که  باشد را در زمان کوتاهی تعیین کند.

سطح 3 کنترلی دینامیک سریعی دارد و در قیاس با دینامیک باقی اجزا در مطالعات کنترل خودکار تولید (دینامیک میان مدت)، قابل صرفنظر کردن است.

3-3-7- حالت کنترلی دروپ برای سیستم‌های خورشیدی

کنترل دروپ فرکانس، تکنیکی شناخته شده برای تنظیم فرکانس سیستم قدرت به حساب می‌آید. توان خروجی اکتیو یک ژنراتور سنکرون  متناسب با تغییرات فرکانس سیستم قابل تنظیم است. خصوصاً اینکه تنظیمات به گونه ای انجام می‌شود که توان اکتیو نامی در فرکانس نامی تولید گردد. اگر فرکانس سیستم کمتر از مقدار نامی گردد، نشان می‌دهد  بیشتر از مقدار نامی است و بالعکس.

در این بخش، اِعمال ساختار کنترل دروپ فرکانس بر سیستم‌های خورشیدی شرح و بسط داده می‌شود. اما در اینجا دو محدودیت عمده در قیاس با کنترل دروپ ژنراتورهای سنکرون وجود دارد:

  1. عدم کنترل بر منابع توان اولیّه، محدودیتی سنگین بر حد بالای تولید در توان تزریقی به شبکه اِعمال می‌کند.
  2. ماکزیموم توان قابل بهره برداری از تولید خورشیدی، همانطور که در مدلسازی تولید خورشیدی عنوان شد، به شدّت تحت تاثیر شدّت تابش خورشید و دما است. در نتیجه در بکار بستن کنترل دروپ باید توجه داشت که می‌بایست منحنی دروپ فرکانس را با نقاط کاری متنوعی تطبیق داد.

بر اساس ویژگی‌های بیان شده، می‌توان تابعی توصیف نمود که خروجی رفرنس توان اکتیو را با فرکانس سیستم ارتباط می‌دهد:

(3-23)

که در آن  و  شرایط نامی بهره برداری شبکه است. رابطه 3-23 بیان می‌دارد بدون احتساب محدودیت حداکثر تولید،  می‌تواند به صورت  محاسبه گردد. این فرم مشابه محاسباتی است که برای ژنراتورهای سنکرون نیز انجام می‌شود [2]. زمانی که  به سقف مجاز تولید می‌رسد، مقدار  به آن اختصاص می‌یابد و قابلیّت تنظیم فرکانس را نیز از دست می‌دهد. در منحنی دروپ فرکانس نشان داده شده در شکل 3-16، خطوط عمودی و افقی به ترتیب، مشخّصه دروپ را در حضور و عدم حضور سقف مجاز تولید  نشان می‌دهد.

فرکانس بحرانی فرکانسی است که در آن  با  برابر خواهد شد:

(3-24)

به طور خاص، سیستم خورشیدی توان ماکزیموم  را زمانی تولید می‌کند که فرکانس شبکه  کمتر از فرکانس بحرانی  بوده و زمانی که فرکانس سیستم  بالاتر از فرکانس بحرانی  باشد، میزان مشخّصی از تولید را حبس می نماید. به صورت مشخّص می‌توان عنوان کرد که میزان توان باقیمانده برای رسیدن به ماکزیموم توان تولید فرکانس بحرانی  منحنی دروپ را تعیین می‌کند.

به منظور به کار بردن طرح کنترلی دروپ برای تولید خورشیدی شکل 3-15 تهیه شده است.

شکل 3- 15 دیاگرام کنترل دروپ فرکانس

همانطور که در شکل 3-15 مشخص است مشابه ساختار مشخصه دروپ گاورنر ماشین های سنکرون ، ابتدا میزان خطای فرکانس از انتگرال‌گیر ی گذشته و سپس توسط  تقویت می‌شود. خروجی این واحد، میزان تغییر توان خروجی واحد را تعیین می کند [2]. در سیستم دروپی که برای واحد خورشیدی در نظر گرفته می شود، خروجی سیستم گاورنر، رفرنس توان سطح 2 کنترلی است. دینامیک کنترلر توان اکتیو را می‌توان به صورت تابع تبدیل درجه اول خطی با ثابت زمانی  و نرخ محدودیت تولید در نظر گرفت [62]. محدودیت تولید را ظرفیت تولید واحد خورشیدی  تعیین می کند. در این مطالعه  ثانیه و ضریب تقویت سیگنال  برابر با 100، در نظر گرفته شده است [29].

زمانی که  به بار  متصل شده است، واحد خورشیدی تحت حالت کنترل دروپ مورد بهره برداری قرار می‌گیرد. در این حال، مشخصّات کنترل دروپ مستقیماً تحت تاثیر دینامیک واحد خورشیدی قرار می‌گیرد:

  1. در اینجا باید توجّه داشت که ضریب باید مطابق با کد شبکه و قابلیّت کلی در تنظیم فرکانس، مطابقت داشته باشد. در سیستم تحت بررسی حاضر  در نظر گرفته می‌شود (شکل3-16).

شکل 3- 16 کنترل دروپ حالت ماندگار سیستم خورشیدی

  1. معمولا را شرایط کاری شبکه مشخّص می‌کند. زمانی که مقدار بالایی به خود می‌گیرد فرکانس شدیدا افت کند، تولید خورشیدی نمی‌تواند در کنترل فرکانس مشارکت داشته باشد. در صورتیکه با مقدار کمتری از ، قابلیّت تنظیم فرکانس واحد خورشیدی افزایش می‌یابد. در این حالت تأمین پشتیبانی قابلیّت تنظیم فرکانس واحد خورشیدی در شبکه به قیمت قربانی کردن توانی است که با تابش شدید خورشید قابل استحصال می‌باشد. به عبارت دیگر، موازنه ای بین مزایای اقتصادی و ظرفیت پشتیبانیِ فرکانس صورت می پذیرد. در حقیقت، سهم تولید خورشیدی در شبکه، باید با توجّه به الگو‌های بار و اغتشاشات احتمالی و همچنین قابلیّت مورد انتظار پشتیبانی فرکانس تعیین گردد. برای مثال در یک سیستم ایزوله کوچک با ضریب نفوذ بالای تولید خورشید، مجموع ظرفیت تنظیم فرکانس شبکه ضعیف است. در نتیجه برای سیستم خورشیدی الزامی است با نقطه بارگذاری پایین‌تر پشتیبانی فرکانسی بیشتری را تأمین نماید.
  2. زمانی که فرکانس شبکه به پایین تر از فرکانس بحرانی نزول می‌کند،  ممکن است به بالاتر از  ارتقا یافته و مقداری را اختیار نماید که غیر قابل تأمین است. در این حال زمان نسبتا زیادی لازم است تا  به میزان  باز گردد. از این رو، اکتواتور‌های اشباع اختیار کار را به دست می گیرند و طرح‌های Anti-Windup پیاده سازی گردند [63].

لازم به ذکر است طرح‌های Anti-Windup زمانی فعّال می شوند که تولید خورشیدی به اشباع رفته باشد. در شبیه سازی انجام شده نقطه کار به گونه ای انتخاب شده که اشباعی در تولید اتفاق نیفتد.

در نهایت می توان بلوک دیاگرام سیستم کنترلی پیشنهادی برای مشارکت واحد خورشیدی در کنترل فرکانس را مطابق دیاگرام داخل خط چین شکل 3-17 نشان داد:

شکل 3- 17 ساختمان کنترل دروپ پیشنهادی برای سیستم خورشیدی

3-4- استفاده از ذخیره‌ساز‌های انرژی در سیستم قدرت

سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی باتری می‌تواند راه حل‌های گوناگونی را برای ارتقای کیفیت توان سیستم‌های تولید توان متشکّل از منابع تجدیدپذیر معرفی کند [64] [65]. از آنجا که سیستم ذخیره‌ساز باتری قابلیّت جبران سازی توان اکتیو سریعی دارد، می‌تواند در مسأله کنترل بار فرکانس سیستم قدرت موفق ظاهر شود. علاوه بر این ذخیره‌ساز باتری موجب افزایش قابلیّت اطمینان سیستم در پیک بار به حساب می آیند. با داشتن دینامیک مناسب از ذخیره‌سازهای باتری می‌توان در زمینه‌های مختلفی چون سطح بندی بار، رزرو سیستم، پایدارسازهای توان خطوط بلند، تنظیم فرکانس سیستم اصلاح ضریب توان و غیره نام برد. بعضی از نمونه‌های موفّق استفاده از ذخیره‌ساز باتری را واحد ذخیره‌ساز 17 مگاواتی برلین [66] و 10 مگاوات/40مگاوات-ساعتی واحد چینو واقع در جنوب شرقی کالیفرنیا [67] دانست.

3-4-1- مدل ذخیره‌ساز باتری

مدار معادل واحد BES را می‌توان به صورت مبدل متصل به یک باتری معادل همانند شکل 3-18 در نظر گرفت.

شکل 3- 18 بلوک دیاگرام مدل خطی ذخیره‌ساز باتری [30]

در مدار معادل باتری،  زاویه آتش مبدّل،  راکتانس جابجاسازی،  جریان DC باتری،  مقاومت اضافه ولتاژ،  ظرفیت خازن اضافه ولتاژ    ولتاژ مدار باز باتری،  اضافه ولتاژ باتری،  مقاومت اتصالی و  مقاومت داخلی باتری،  مقاومت تخلیه خودی باتری و  ظرفیت خازنی باتری را نشان می‌دهد. ولتاژ DC ماکزیموم بی باری مبدل 12 پالسه همانطور که در رابطه 3-25 آمده، با  نشان داده شده است:

(3-25)

که در آن  ولتاژ rms خط می‌باشد. جریان DC تأمینی باتری بوسیله معادله 3-26 بیان می‌شود:

(3-26)

بر اساس بررسی مدل مداری مبدل، توان اکتیو و راکتیو جذب شده واحد BES بوسیله معادلات3-27  و 3-28 بیان می‌شود:

(3-27)
(3-28)

که در آن  و  زاویه آتش مبدل شماره 1 و شماره 2 به کار رفته در مدل BES می‌باشد.

در مطالعات کنترل بار فرکانس عملکرد واحد BES را می‌توان به صورت یک تابع تبدیل درجه اول به فرم زیر و به همراه یک محدود کننده جهت محدود سازی توان تزریقی(مشخص کننده توان نصب شده ذخیره‌ساز در ناحیه) ، تقریب زد [64]:

(3-29)

که در آن  تغییرات فرکانس،  خروجی توان واحد BES،  بهره واحد تولیدی و  ثابت زمانی واحد BES می‌باشد،  و .

3-5- الگوریتم بهینه‌سازی نوسان ذرات

کنترل خودکار تولید با بازگرداندن فرکانس شبکه و توان انتقالی خطوط به مقدار نامی و برنامه ریزی شده در پی بروز اغتشاشی در بار، نقشی مهّم در سیستم‌های قدرت بر عهده دارند.

پس از بروز انحرافی در بار، برای از بین بردن انحراف ماندگار فرکانس شبکه و باز گرداندن آن به مقدار نامی، حلقه کنترل فرکانس ثانویه می‌بایست با بهره‌هایی بهینه، پاسخگوی این نیاز باشند. در این مرحله، بهره‌های کنترلر انتگرال‌گیر حلقه ثانویه توسط تکنیک بهینه‌سازی نوسان ذرات بهینه شده اند.

این الگوریتم در ابتدا توسط کندی [68]معرفی شد. با بهره گرفتن از این تکنیک پاسخ‌های با کیفیتی با خصوصیات همگرایی پایدار در زمانی کمتر فراهم می‌شود. این تکنیک از ذراتی استفاده می‌کند که نماینده پاسخ‌های بالقوه برای مسئله به حساب می آیند. تمام ذرات با سرعت معینی در فضای جستجو به حرکت در می آیند. موقعیت ذره  ام  نام دارد و سرعت این ذره در تکرار  به صورت زیر تعریف می شوند:

(3-30)
(3-31)

که در آن  تکرار،  تعداد ذرات،  وزن لختی است که به صورت خطی با روند تکرار الگوریتم کاهش می‌یابد،  و  ثابت‌های مکان،  و  شماره‌هایی تصادفی که به صورت یکنواخت از 0 تا 1 انتخاب می‌شوند،  تکرار الگوریتم،  بهترین موقعیت قبلی ذره  ام و  موقعیت بهترین ذره است. در هر تکرار پاسخ بهینه در سلول  جایگذاری می گردد. با ادامه روند بهینه‌سازی و در انتهای تکرار‌ها  پاسخ مسئله خواهد بود. شکل 3-19روند اجرای الگوریتم را نشان می‌دهد.

مقدار دهی اولیّه  
تکرار  
  محاسبه مقدار برازندگی ذرات
  مقایسه مقادیر برازندگی با  و
  تغییر سرعت و موقعیت ذرات متناسب با معادلات 3-29 و  3-30
پایان ( مرز همگرایی یا بیشینه تعداد تکرار)  

شکل 3- 19روند اجرایی تکنیک PSO

3-6- شبکه ترکیبی

با توجه به برنامه های کنترلی پیشنهادی جهت مشارکت تولیدات بادی و خورشیدی و همچنین ذخیره سازها در کنترل فرکانس، میتوان مدل کنترل بار فرکانس سیستم دو ناحیه ای قدرت شکل2-8 را در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر و ذخیره سازی باتری به صورت شکل 3-20 به روز کرد.

شکل 3- 20 بلوک دیاگرام سیستم دو ناحیه ای قدرت در حضور مزرعه بادی DFIG و مزرعه خورشیدی و ذخیره ساز باتری

در این شکل تولیدات بادی در ناحیه 1 مستقر شده و با بهره گرفتن از سیگنال ورودی تغییرات فرکانس در کنترل فرکانس شرکت داده می شود. تولیدات خورشیدی نیز در ناحیه 2 نصب شده و با تغییرات فرکانس ناحیه 2 در کنترل فرکانس شرکت دارند. علاوه بر این دو ذخیره ساز های نصب شده در دو نو ناحیه نیز متناسب با حجم نصب شده در ناحیه ظرفیت جدیدی برای مشارکت در کنترل اولیّه فرکانس پدید می آورند.

3-7- جمع بندی

در این فصل ابتدا تاثیرات ورود تولید بادی DFIG به شبکه دو ناحیه ای قدرت مدل شد. نشان داده شد که جایگزینی تولید بادی به جای تولید متداول به معنای کاهش لختی و توانایی تنظیم فرکانس شبکه خواهد بود. در ادامه با بهره گرفتن از مدل توربین بادی 3.6 مگاواتی جنرال الکتریک، ایده استفاده از انرژی جنبشی موجود در جرم چرخان توربین بادی مورد توجه قرار گرفت کنترلری جهت استخراج این انرژی و معنا بخشیدن به مفهوم لختی توربین بادی عنوان شد. در کنترلر پیشنهادی با بروز انحرافی در فرکانس، این تابع کنترلی فعال شده و توان اکتیو کوتاه مدتی را برای شبکه از طریق جذب انرژی جنبشی موجود در جرم چرخان توربین تا رسیدن سرعت پره به مرز پایینی سرعت مجاز تأمین می کند. این توان موقت علاوه بر سطح توان تولیدی بادی است. این توان اکتیو موقت با مقدار تغییرات فرکانس و همچنین نرخ تغییرات فرکانس سیستم متناسب است. پس از رسیدن فرکانس به سطحی قابل قبول و یا رسیدن سرعت چرخش روتور توربین بادی به سرعت کمینه، این حلقه کنترلی غیر فعال می شود.

در ادامه سیستم کنترلی جدید برای سیستم خورشیدی در شبکه دو ناحیه ای قدرت مورد استفاده قرار گرفت. طرح کنترلی پیشنهاد شده برای استفاده از تولید خورشیدی در سیستم دو ناحیه ای قدرت در نظر گرفتن سطحی بین 0 تا مقدار بیشینه توان قابل تأمین از طرف تولید خورشیدی به صورتی که ظرفیت مازادی در دسترس بوده باشد. برای این ظرفیت رزرو سیستمی مشابه سیستم دروپ واحد های تولید متداول عنوان شد. متناسب با تغییرات فرکانس و ثابت دروپ سیستم خورشیدی، خروجی واحد خورشیدی تغییر می کند. این تغییر توان متناسب با اعمال ولتاژ مشخصی به اینورتر ها و قسمت الکترونیک قدرت شبکه است. این بخش با یک تابع تبدیل درجه اول با ثابت زمانی نسبتاً کوچکی مدل شد. کنترلر پیشنهادی متناسب با تغییرات فرکانس و ضریب نفوذ تولید بادی در کنترل فرکانس اولیّه شرکت می کند.

در ادامه ساختار داخلی ذخیره ساز باتری به اختصار بیان شد. مدلی جهت شرکت ذخیره ساز باتری در کنترل فرکانس عنوان شد. جهت بهینه سازی پارامتر های سیستم قدرت از الگوریتم هوشمند بهینه سازی ازدحام ذرات استفاده می‌شود. قواعد حاکم بر این تکنیک بیان شد. در انتها با توجه به نکات مطروحه در باب مشارکت تولیدات بادی و خورشیدی در کنترل اولیّه فرکانس و حضور ذخیره‌سازها، مدل سیستم قدرت به روز شد. در فصل آینده با توجه به مدل کنترلی بیان شده نتایج شبیه سازی بیان می گردد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل چهارم: شبیه سازی و ارائه نتایج

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-1- مقدمه

در این فصل با توجّه به حضور تولیدات انرژی تجدیدپذیر در شبکه،  پاسخ دینامیکی شبکه در حضور ضریب مشخّصی از تولید بادی و یا تولید خورشیدی و یا هر دو همزمان، بدون بکار بردن برنامه‌های کنترلی جهت کنترل فرکانس و با بکار بردن آنها مورد مقایسه قرار می‌گیرند. اثر استفاده از ذخیره‌ساز‌ها در حضور همزمان تولید بادی DFIG با پشتیبانی موقّت  توان اکتیو و تولید خورشیدی با اعمال کنترلر دروپ فرکانس طی چند سناریو بررسی شده و ضریب نفوذ بهینه‌ای برای استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر تعیین می‌شود. برای داشتن پاسخ فرکانسی مطلوب و از بین بردن خطای حالت ماندگار بهره‌های کنترلر انتگرال‌گیر حلقه کنترلی ثانویه توسط الگوریتم بهینه‌سازی نوسان ذرات، بهینه شده و نتایج

پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 2

، فرکانس حاصله به اندازه کافی با فرکانس‌های تشدید فاصله داشته باشد. هرگونه افت فرکانس سبب کاهش سرعت توربین شده و مرز مضارب سرعت با فرکانس‌های تشدید را کم می‌‎کند. بر اثر نزدیک شدن سرعت توربین به یکی از این فرکانس‌های تشدید، دامنه ارتعاشات توربین افزایش می‌یابد و خطر بروز تشدید زیر سنکرون را افزایش می‌دهد [1].

از آن جا که تغییر فرکانس شبکه نتیجه وجود عدم تعادل بین توان تولیدی و مصرفی (به اضافه ی تلفات) است، هر گونه اقدام اصلاحی تغییر سطح تولید و یا مصرف را در پی دارد. برای حفظ فرکانس شبکه راهکارهایی وجود دارند که در زیر به بعضی از آنها اشاره می‌شود:

  1. واحدهای آبی و یا گازی واکنش سریع که قادرند طی زمان محدودی (در چند دقیقه) وارد مدار شده و کمبود شبکه را جبران سازند.
  2. استفاده از ظرفیت آزاد نیروگاه‌ها (رزرو گردان) که مستلزم عملکرد صحیح سیستم کنترل سرعت توربین، موسوم به گاورنر است. ثابت زمانی پاسخ گاورنر در نیروگاه‌های مختلف متفاوت است. به عنوان مثال واحد‌های بخاری که در آن تغییر سریع فشار دیگ بخار مجاز نیست، نیازمند چند ده دقیقه زمان جهت تنظیم بارند. با عملکرد گاورنر نیروگاه‌های شبکه، اضافه بار متناسب با تنظیم دروپ سیستم گاورنر سرعت، بین واحد‌های تولیدی توزیع می‌شود.
  3. از آنجا که توان مصرفی شبکه به سطح ولتاژ آن وابسته است، می‌توان با کنترل ولتاژ شبکه ی توزیع تا حدی تقاضای بار را کنترل کرد. کاهش ولتاژ توزیع منجر به تغییر در بار خانگی می‌گردد. اعمال این تغییرات از طریق تغییر تپ چنجر ترانسفورماتور‌های شبکه میسّر است و نیازمند محدوده زمانی در حدود چند دقیقه است.
  4. یکی دیگر از راه‌های حفظ فرکانس سیستم، حذف بار است. حذف بار یکی از سریع‌ترین راه‌های جبران کمبود توان حقیقی در سیستم قدرت به حساب می‌آید. فاصله زمانی صدور فرمان حذف بار تا انجام آن بسیار محدود بوده و در واقع زمان عملکرد کلیدهای قدرت شبکه تعیین کننده سرعت عمل حذف بار است. زمان لازم برای عملکرد کلید قدرت معمولاً چند سیکل الکتریکی است. صدور فرمان می‌تواند به صورت دستی توسط بهره بردار شبکه و یا توسط مکانیزمی هوشمند و خودکار صادر می‌شود. حذف بار دستی جهت افت ماندگار فرکانس شبکه صورت می‌گیرد و میزان آن در حدود 5% است. حذف بار دستی در واقع زمانی عمل می‌‎کند که ذخیره گردان یا واحد‌های راه اندازی سریع، در کوتاه مدت قادر به جبران عامل افت فرکانس نباشند و وضعیت شبکه به حالت هشدار وارد شده باشد. در برابر حذف بار دستی از حذف بار خودکار برای حذف لااقل چند ده درصد بار شبکه در زمانی بسیار کوتاه استفاده می‌شود. زمان عملکرد حذف بار خودکار مجموع زمان تشخیص افت فرکانس و زمان قطع کلید قدرت است و حداکثر چند ده سیکل الکتریکی به طول می انجامد.

از میان روش‌های فوق، از رزرو گردان در حضور واحد کنترل فرکانس برای جبران نوسانات فرکانسی شبکه که دارای دامنه ای محدود هستند، استفاده می‌شود. در این حالت معمولاً تعادل توان با عملکرد گاورنر واحدهای تولیدی شبکه برقرار می‌شود. حذف بار دستی و کنترل ولتاژ شبکه پس از رسیدن سیستم به وضعیت پایدار مورد استفاده قرار می‌گیرند و به صورت عمده خطاهای ماندگار شبکه را اصلاح می‌کنند. حذف بار خودکار هر چند سریع‌ترین مکانیزم محسوب می‌شود اما آخرین راه حل برای پاسخ به عدم توازن توان حقیقی شبکه است. این راه حل تنها زمانی انتخاب می‌شود که عدم تعادل به قدری بزرگ باشد که گاورنر‌ها فرصت لازم برای پاسخ به آن را نداشته باشند. در این حالت فرکانس شبکه به سرعت افت می‌‎کند و از محدوده ی مجاز کار دائمی خارج می‌شود. با رسیدن وضعیت شبکه به آستانه ی خطر، این مکانیزم سریعاً بار اضافی سیستم را حذف می‌‎کند. مهّم‌ترین اشکال این روش آنست که هزینه ی حفظ انسجام سیستم و حفظ پایداری، قطع برق و انرژی الکتریکی و ضرر مالی منتج به آنست.

افزایش ضریب نفوذ انرژی تجدیدپذیر در سیستم قدرت شاید به معنی ارتقای عدم قطعیت‌ها، موانع جدید در بهره برداری و پیدایش سوال‌های جدید در باب چگونگی کنترل این منابع در کنار ساختار‌هایی مانند کنترل خودکار تولید به نظر آید. سوال مهّمی که در بدو امر نظر مخاطب را به خود معطوف می‌دارد این است که در صورت افزایش ضریب نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر در شبکه، ملزومات کنترل خودکار چگونه با شرایط جدید مطابقت داده می‌شوند؟

اثرات ورود این منابع با ضریب نفوذ بالا در شبکه را، باید در چهارچوب‌های زمانی مناسب دید. در چهارچوب‌های زمانی چند ثانیه تا چندین دقیقه، قابلیّت اطمینان کلی سیستم قدرت تماماً بوسیله ادوات کنترلی خودکار و سیستم‌های کنترلی نظیر کنترل خودکار تولید، سیستم گاورنر سرعت ژنراتور‌ها و سیستم‌های تحریک آنها، پایدارسازهای سیستم قدرت، تنظیم کننده‌های خودکار ولتاژ، رله‌ها و برنامه‌های ‌حفاظتی مخصوص و سیستم‌های تشخیص و عملیاتی خطا در شبکه کنترل می‌شوند. در چهار چوب زمانی چند دقیقه تا یک هفته، بهره‌برداران سیستم می بایست تولید توان را به نحوی مدیریت نمایند تا با برقراری سطحی منطقی و اقتصادی از قابلیّت اطمینان، تولید نیروگاهی را با توجّه الگوی بار مصرف کنندگان و همچنین قیود عملیاتی شبکه تطبیق دهند.

واحدهای تولیدی انرژی تجدیدپذیر باید ملزومات فنی لازم جهت کنترل ولتاژ و فرکانس را در خود داشته باشد و نیز در صورت بروز شرایط هشدار در شبکه از خود انعطاف لازم را نشان دهند. در کنار آن واحدهای تولیدی انرژی تجدیدپذیر می باید سرعت عمل لازم جهت ایزوله ساختن واحد تولیدی در صورت بروز وضعیتی بحرانی در شبکه را از در خود ملحوظ دارد. آنها باید به عنوان عضوی از شبکه الکتریکی به صورت موثری فرمان پذیر باشند و به خصوص بتوانند در زمان بروز اغتشاشی در شبکه زمانیکه امنیت شبکه برق در معرض خطر باشد از خود انعطاف لازم را نشان دهند. ضریب نفوذ بالای تولیدات تجدیدپذیر به خصوص در مکان‌هایی دور از مراکز بار و تولیدات متداول انرژی، خطر اضافه بار بر روی خطوط انتقال توان را افزایش می‌دهد و در نتیجه بازنگری در طراحی شبکه و احیاناً اضافه نمودن خطوط ارتباطی جدید جهت پیش گیری از بروز اضافه بار بروی ارتباطی را طلب می‌‎کند. علاوه برآن به روز کردن کد‌های شبکه در حضور ضریب بالای تولیدات تجدیدپذیر نیز ضروری به نظر می‌رسد.

1-3- ساختار مطالعاتی پایان‌نامه

برای غلبه بر موانع نامطلوب در استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر باد و خورشید با ضریب نفوذ بالا در شبکه چند ناحیه ای قدرت، داشتن برنامه کنترلی مناسب جهت کنترل فرکانس شبکه ضروری است. از اینرو موضوعی که این پایان‌نامه سعی در پوشش آن دارد، به کنترل فرکانسِ تولید بادی و تولید خورشیدی و مشارکت آنها در کنترل اولیّه فرکانس باز می‌گردد. به طور کلی می‌توان حوزه ی دید کار حاضر را در چند بند زیر خلاصه کرد:

  1. ارائه طرح کنترلی جدیدی برای شرکت دادن تولید خورشیدی در تنظیم فرکانس ناحیه در سیستم چند ناحیه ای قدرت.
  2. مشارکت دادن تولید خورشیدی در کنترل اولیّه فرکانس.
  3. پیشنهاد برنامه کنترلی مناسب جهت استخراج انرژی جنبشی ذخیره شده در جرم چرخان توربین، در پی بروز اغتشاش باری در شبکه و کمک گرفتن از این توان اضافی جهت کم کردن افت اولیّه فرکانس در پی بروز آن انحراف بار در سیستم چند ناحیه ای قدرت.
  4. مشارکت دادن تولید بادی DFIG در کنترل اولیّه فرکانس .
  5. بررسی پاسخ دینامیکی سیستم دو ناحیه قدرت متشکّل از واحد‌های حرارتی در حضور تولید خورشیدی/بادی/ هر دو، در سیستم قدرت.
  6. استفاده از ذخیره‌ساز‌های انرژی برای کاهش نوسانات توان خروجی در سمت تولید بادی و برای کمک به قابلیّت تنظیم فرکانس و جلوگیری از بروز تغییرات شدید توان در سمت تولید خورشیدی.
  7. بهینه‌سازی بهره انتگرال‌گیر‌های کنترل تکمیلی دو ناحیه، ضرایب نفوذ بهینه تولیدات تجدیدپذیر(جهت تأمین سطح بهینه ای از پشتیبانی فرکانس) و همچنین تعیین ظرفیت ذخیره‌ساز در دو ناحیه، برای داشتن کمترین نرخ تغییرات فرکانس دو ناحیه و توان انتقالی خط واسط دو ناحیه.

به این صورت می‌توان مطالبی را که در فصل‌های بعدی بیان می‌شود، سازماندهی کرد. در فصل دوم پیشینه تحقیق مفصلاً بررسی می‌گردد. در فصل سوم به مطالعه و بررسی چگونگی استحصال توان بادی بوسیله DFIG پرداخته می شود. ایده ی استفاده انرژی جنبشی موجود در جرم چرخان توربین بادی و تزریق آن به شبکه جهت کاهش افت اولیّه فرکانس در زمان وقوع افزایش باری در شبکه مورد توجّه قرار می‌گیرد. در ادامه ساختار اصلی واحد تولید خورشیدی معرفی می‌شود. پس از آن برنامه کنترلی مناسبی جهت شرکت دادن تولید خورشیدی در کنترل اولیّه فرکانس بیان می‌شود. فصل چهارم به ارائه نتایج شبیه سازی اختصاص دارد. سیستم دو ناحیه ای حرارتی به عنوان مدل پایه در نظر گرفته می‌شود و پاسخ دینامیکی آن به انحراف بار در هر ناحیه شبیه سازی می گردد. اثر ورود تولید DFIG به شبکه با ضریب نفوذ مشخّصی در حضور برنامه کنترلی جهت پشتیبانی موقّت توان اکتیو و بدون حضور آن، بررسی می‌شود. تاثیرات ورود تولید خورشیدی با ضریب نفوذ بالا در شبکه در حضور استراتژی کنترلی پیشنهادی و عدم حضور آن بررسی می‌شود. در مرحله آخر تاثیرات توأماً ورود تولیدات باد و خورشید، در حضور برنامه‌های کنترلی مربوطه شان و در نبود آنها با مدل اصلی مقایسه می‌شود. در گام بعد با احتساب اثر ورود ذخیره‌ساز پارامترهای مهّم شبکه بهینه‌ می گردند. در فصل پنجم، اقدامات صورت گرفته جهت مطالعه تأثیرات ورود تولیدات بادی DFIG و تولید خورشیدی به شبکه جمع بندی شده و در انتها گام‌ها و پیشنهادهای ممکن در ادامه ی مسیر حاضر بیان می شوند.

 

 

 

فصل دوم: کنترل خودکار تولید

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1- تعریف مسئله

سیستم قدرت ذاتی غیر خطی و متغیّر با زمان دارد. برای بررسی و تحلیل پاسخ فرکانسی سیستم قدرت نسبت به اغتشاشات کوچک بار می‌توان از مدل خطی شده ی سیستم استفاده کرد. اگرچه که در مطالعات پایداری دینامیکی شبکه، مطالعات کنترل ولتاژ و فرکانس را نمی‌توان مستقل از هم در نظر گرفت، ولی با توجّه به این که دینامیک‌های موجود در پاسخ فرکانسی سیستم در قیاس با دینامیک‌های ولتاژ و زاویه روتور بسیار کندتر عمل می‌کند، می‌توان برای مطالعات پایداری دینامیکی، مطالعات کنترل فرکانس و کنترل ولتاژ و زاویه روتور را در حالت پایدار شبکه، به صورت مستقل از هم در نظر گرفت.

پاسخ ژنراتورهای سنکرون شبکه به تغییرات فرکانس را می‌توان به سه مرحله تقسیم بندی کرد [2]:

  • ابتدا به ساکن پس از تشخیص عدم توازن در سیستم، روتور‌های ژنراتورها انرژی آزاد و یا جذب می کنند و این مسأله باعث تغییر در فرکانس سیستم می‌گردد. به این مرحله کنترلی اصطلاحا پاسخ اینرسی گفته می‌شود.
  • زمانی که تغییرات فرکانس از مقدار معینی بیشتر شد، کنترل کننده‌ها برای تغییر توان ورودی به سیستم فعّال می‌شوند و این مرحله را اصطلاحاً کنترل اولیّه فرکانس می‌نامند. این مرحله کنترلی حدود 10 ثانیه پس از وقوع حادثه آغاز و تا 20 ثانیه پس از آن نیز استمرار می‌یابد.
  • پس از آن که کنترل کننده‌های موجود اغتشاش بوجود آمده را اصلاح کردند، سیستم مجدّداً متعادل می‌گردد؛ اگرچه که فرکانس سیستم از مقدار نامی خود فاصله دارد. در این مرحله واحدهای تولید شبکه وظیفه باز گرداندن فرکانس سیستم به مقدار نامی آنرا بر عهده می‌گیرند. این مرحله کنترلی را کنترل ثانویه فرکانس می نامند. این مرحله از 30 ثانیه پس از زمان بروز اغتشاش شروع شده و می‌تواند تا 30 دقیقه پس از آن نیز ادامه یابد.

در یک توربین ژنراتور، رفتار دینامیکی کلی بار-تولید و انحراف فرکانس به صورت زیر بیان می‌شود:

(2-1)

که در آن  انحراف فرکانس،  انحراف توان مکانیکی و  میزان تغییرات بار می‌باشد. ثابت اینرسی با  و ثابت میرایی با  نشان داده شده ‌است. با گرفتن تبدیل لاپلاس از معادله ی فوق، رابطه زیر حاصل می‌شود:

(2-2)

می‌توان معادله فوق را به صورت بلوک دیاگرام نشان داده شده در شکل (2-1) نمایش داد.

شکل 2- 1 بلوک دیاگرام مدل توربین ژنراتور

 همچنین برای مدلسازی گاورنر، می‌توان از مدل ساده شده ی شکل (2-2) استفاده کرد.

شکل 2- 2 مدل ساده شده ی گاورنر

دقت شود که در شکل (2-2)،  معرف دروپ گاورنر،  ثابت زمانی گاورنر و  رفرنس مرجع بار است. مدل ساده شده ی توربین نیز به صورت شکل (2-3) در نظر گرفته شده ‌است.

شکل 2- 3 مدل ساده شده ی توربین

علاوه بر این، مدل باز گرمکن توربین‌های بخاری را می‌توان با بلوک دیاگرام نشان داده شده در شکل (2-4) مدل کرد:

شکل 2- 4 مدل توربین باز گرمکن

بنابر این بلوک دیاگرام حلقه اولیّه کنترل بار فرکانس صورت شکل (2-5) در خواهد آمد.

شکل 2- 5 مدل خطی و ساده شده کنترل فرکانس سیستم قدرت

برای مدل کردن کنترل فرکانس یک سیستم ایزوله یا جزیره ای می‌توان کل مجموعه را به صورت شکل 2-5 در نظر گرفت. مدل ارائه شده می‌تواند به عنوان مدل پاسخ فرکانسی معادل برای کل سیستم در نظر گرفته شود. در مدل جدید  و  مجموع  و ‌ های آن ناحیه می‌باشد.

در یک سیستم جزیره ای، تنظیم خطای انتقال توان بین ناحیه ای جزو وظایف کنترل بار فرکانس نیست. تنها وظیفه کنترل بار فرکانس باز گرداندن فرکانس آن ناحیه به مقدار نامی است. برای این که بتوان مدل شکل (2-6) را به یک سیستم قدرت چند ناحیه ای تعمیم داد، بایستی مفهوم ناحیه کنترلی به گونه ای تعریف شود که در برگیرنده گروهی از ژنراتورهای همپا باشد. همپایی به این مفهوم است که همه ی ژنراتورها نسبت به تغییرات بار جهت یکسانی داشته باشند. ضمنا در هر ناحیه، کنترل بار فرکانس برای تمام آن ناحیه فرض شود.

یک سیستم قدرت چند ناحیه ای از نواحی کنترلی مجزایی تشکیل یافته است که به وسیله خطوط انتقال به یکدیگر متصل شده‌اند. انحراف فرکانس در هر ناحیه، نه تنها ناشی از تغییرات بار آن ناحیه است، بلکه تغییرات توان انتقالی خطوط بین ناحیه ای نیز در آن تاثیرگذار است.

شکل 2- 6 مدل کنترل بار فرکانس سیستم چند ماشینه

کنترل فرکانس در هر ناحیه نه فقط مسئول کنترل فرکانس همان ناحیه است، بلکه مسئولیت کنترل توان انتقالی خطوط ارتباطی با نواحی دیگر را نیز باید برعهده گیرد. بنابراین در یک سیستم چند ناحیه ای قدرت، بایستی تأثیر خطوط انتقال توان بین ناحیه ای را در مدلسازی کنترل بار فرکانس در نظر داشت. در شکل (2-7) یک سیستم دو ناحیه ای نشان داده شده ‌است.

شکل 2- 7 شماتیک کلی سیستم دو ناحیه ای قدرت

در این شکل رابطه بین توان انتقالی از خطوط ارتباطی بین دو ناحیه طبق رابطه (2-3) حاصل می‌شود:

(2-3)

که در آن  و  ولتاژ‌های نواحی کنترلی 1 و 2 بوده و  و  زاویه‌های بار ماشین‌های معادل نواحی 1 و 2 می‌باشد. منظور از  راکتانس خط بین ناحیه ای می‌باشد.

 با خطی سازی رابطه  (2-3)  حول نقطه کار   و  خواهیم داشت:

 

(2-4)

که در آن  گشتاور سنکرون کننده نام داشته و برابر است با:

(2-5)

با بهره گرفتن از تابع تبدیل  خواهیم داشت:

(1-6)

در یک سیستم چند ناحیه ای علاوه بر تنظیم اولیّه فرکانس ناحیه، کنترل مکمل بایستی انحراف توان عبوری از خطوط بین ناحیه ای را نیز به صفر برساند. با افزودن یک کنترلر انتگرال‌گیر به این حلقه کنترلی، این اطمینان حاصل می‌شود که اولاً انحراف موجود در فرکانس و دوماً توان انتقالی خطوط در حالت ماندگار به صفر می‌رسد. سیستم کنترلی که دو هدف عمده فوق پوشش می‌دهد را اصطلاحاً کنترل خودکار تولید می نامند. کنترل خودکار تولید با اضافه کردن یک سیگنال کنترلی جدید در حلقه کنترلی فیدبک صورت می پذیرد. همانگونه که در معادله (2-7) آید، سیگنال کنترلی مذکور که سیگنال خطای ناحیه نامیده می‌شود، ترکیبی خطی از تغییرات فرکانس ناحیه به انضمام تغییرات توان انتقالی خطوط انتقالی می‌باشد:

(2-7)

که در آن  ضریب بایاس ناحیه (رابطه 2-8)،  تغییرات فرکانس ناحیه و  تغییرات توان خطوط انتقالی است. بلوک دیاگرام نهایی شبکه قدرت که درآن کنترل اولیّه و ثانویه فرکانس لحاظ شده ‌است در شکل (2-8) آمده است.

معمولاً پیشنهاد می‌شود، ضریب  به صورت زیر انتخاب شود:

(2-8)

در رابطه فوق  مشخّصه دروپ و  ضریب حسّاسیت بار نسبت به تغییرات فرکانس می‌باشد. شکل 2-8 چگونگی اعمال کنترل تکمیلی یا ثانویه را نشان می‌دهد.

تاثیر تغییرات بار محلی و توان عبوری از خطوط بین ناحیه ای، در مدل شکل (2-8) به خوبی در نظر گرفته شده ‌است. هر ناحیه کنترلی، توان عبوری از خطوط بین ناحیه ای و فرکانس ناحیه ی خود را در مرکز کنترل ناحیه خود کنترل می‌‎کند. سیگنال  بعد از محاسبه، وارد کنترل کننده ی واحد دیسپتچ می‌شود. سیگنال کنترلی تولیدی به عنوان رفرنس بار به توربین گاورنر مورد نظر اعمال می‌شود. بنابر این دیاگرام کنترلی پیشنهادی می‌تواند اهداف اولیّه کنترل بار فرکانس را برآورده ساخته و مقدار توان عبوری از خطوط و همچنین فرکانس ناحیه را به مقدار مشخّص شده برگرداند. 

فرض کنید در یک ناحیه کنترلی شاهد تغییر بار به مقدار  باشیم. افزایش بار سیستم باعث کاهش فرکانس سیستم می‌شود. می‌توان مقدار اولیّه این انحراف را تابع عوامل زیر دانست:

  • انرژی جنبشی موجود در قسمت گردان ماشین‌ها (لختی)
  • تعداد ژنراتورهایی که دارای کنترل اولیّه می‌باشند و ظرفیت رزرو موجود در این واحد‌های

پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 3

ی

  • مشخّصات دینامیکی ماشین‌ها و کنترلر‌ها.
  • انحراف ماندگار فرکانس در حالت دائمی، تابع دامنه اغتشاشات وارده و مشخّصه پاسخ فرکانسی شبکه می‌باشد. مشخّصه فرکانسی سیستم تابع مسائل زیر است:

    • مشخّصه دروپ تمام ژنراتورهای ناحیه که در تأمین بار مشارکت دارند.
    • حسّاسیت بار به تغییرات فرکانس سیستم در ناحیه مورد نظر.

    به طور کلی عدم تعادل بین تولید و مصرف همواره در سیستم قدرت به صورت لحظه ای و دائم وجود دارد. کمتر بودن فرکانس از مقدار نامی نشان دهنده کسری تولید در شبکه است و بالعکس. در عمل حتی بدون وجود خطا در سیستم، بار به صورت پیوسته تغییر می‌‎کند. انحراف فرکانس از مقدار نامی کنترل اولیّه را فعّال می‌کند. کنترل اولیّه باعث ایجاد یک فرکانس جدید و متفاوت از فرکانس نامی (همراه با خطای حالت ماندگار) در ناحیه می‌شود. از آنجائیکه در یک سیستم قدرت، هر ناحیه کنترلی بر اساس توازن بار در ناحیه خود در کنترل بار فرکانس شرکت می‌‎کند، عدم تعادل بین بار و تولید در هر ناحیه باعث تبادل توان بین نواحی کنترلی شده و انحراف از مقدار برنامه ریزی شده را در پی دارد.

    شکل 2- 8 مدل خطی سیستم دو ناحیه ای قدرت با حلقه کنترلی تکمیلی [2]

    وظیفه کنترل ثانویه که همان کنترل خودکار تولید نامیده می شود، حفظ توازن توان در تمام ناحیه‌های کنترلی به صورتی است که مقدار فرکانس برابر مقدار نامی و همچنین میزان توان انتقالی خطوط برابر با میزان توان انتقالی برنامه ریزی شده آن باشد.

    علاوه بر این دو حلقه کنترلی، کنترل ثالثیه ای نیز وجود دارد که عملکرد آن کند تر از کنترل‌های اولیّه و ثانویه است. ساختار کنترل ثالثیه به نحوه ی مدیریت شبکه و قوانین آن وابستگی دارد. به عنوان مثال، در ساختار سنتی، بهره بردار سیستم پس از انجام پخش بار اقتصادی، مقادیر جدید نقطه کار واحد‌های تولیدی را تعیین می کرد. در واقع، کنترل ثالثیه میزان توان تولیدی واحدها و نقاط بار گذاری آنها را به گونه ای تعیین می‌‎کند که با برقراری توازن میان توان تولیدی اکتیو و راکتیو واحدها با میزان مصرف آنها  (به علاوه تلفات شبکه) و ضمن رعایت قیود شبکه، هزینه بهره برداری نیز کمینه شود.

    ورود منابع انرژی تجدیدپذیر در مقیاس بالا اثرات پر رنگی بر قابلیّت کنترل فرکانس سیستم قدرت و سیستم‌های کنترل خودکار همانند دیگر سیستم‌های کنترلی و بهره برداری خواهد داشت. این اثرات در سال‌های آتی که ضریب نفوذ تولیدات تجدیدپذیر روند صعودی به خود می‌گیرد نیز افزایش می‌یابد. از سوی دیگر، اکثر منابع انرژی تجدیدپذیر که مورد بهره برداری قرار گرفتند فاقد قابلیّت‌های تنظیم فرکانس می‌باشند. شاید این خصیصه کمک مشخّصی به قابلیّت تنظیم فرکانس شبکه به حساب نیاید، بلکه نیاز به داشتن توان کافی هنگام بروز اغتشاشی در شبکه و برقراری تعادل تولید-مصرف را دوچندان می‌‎کند. ساختار کنترل فرکانس در آینده، می‌بایست از انعطاف عمل و هوشمندی بیشتری برخوردار بوده تا بتواند این اطمینان خاطر را فراهم آورد که به صورت پیوسته توازن لازم میان تولید و مصرف را در شبکه در پی بروز تغییر در بار شبکه و همچنین نوسانات توان تولیدی منابع تجدیدپذیر برقرار نماید.

    برای رسیدن به این مطلوب، بهره‌برداران شبکه می بایست اطلاعات و الگوهای دقیق تولید تجدیدپذیر و بار را در دست داشته باشند. امروزه توازن تولید-مصرف در یک سیستم قدرت بوسیله کنترل خروجی منابع تولید متداول (و نه تولید تجدیدپذیر) جهت دنبال کردن الگوی بار مد نظر قرار دارد. با ورود منابع انرژی تجدیدپذیر به نظر می‌رسد از سهم ظرفیت در دسترس کنترل خودکار تولید در برقراری تعادل تولید و مصرف (کنترل بار فرکانس) کاسته شود. در نتیجه می‌توان توقع داشت که در آینده ای نزدیک، کنترل خودکار تولید سهم مهّمی در برقراری مجدّد توازن تولید-مصرف در چهار چوب زمانی کوتاه مدت (چند ثانیه تا چندین دقیقه) و اداره کردن خطای پیشبینی بار و تولید متداول، بازی کند. از این رو، بسیار ضروری است بهره‌برداران و طراحان شبکه بروی استراتژی‌های کنترلی بازنگری‌های لازم را به عمل آورند و به صورت نسبی مرز‌های عملکرد، قابلیّت‌ها و تکنولوژی‌های لازم را برای ارتقای کیفیت توان تحویلی، به روز نمایند.

    2-2- پیشینه تحقیق

    2-2-1- وضعیت فعلی استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر

    امروزه لزوم استفاده ازمنابع انرژی تجدیدپذیر در بسیاری از کشورهای دنیا به اثبات رسیده است. رشد استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در پاسخ به پدیده گرمایش جهانی و نیاز به داشتن منبع سوخت امن و ارزان، دلیلی بر این مدعاست. منابع انرژی تجدیدپذیر در حال حاضر بیش از 14% نیاز به انرژی کل دنیا را فراهم می‌آورد  [3].

    در حال حاضر، تکنولوژی استحصال انرژی بادی بیشترین سهم از بکارگیری منابع انرژی تجدیدپذیر در سیستم قدرت را به خود اختصاص داده است. پیش بینی می‌شود تا سال 2015 تولید جهانی آن به بیش از 300 گیگاوات رسد. اینگونه پیش بینی شده ‌است که ضریب نفوذ تولید بادی در کل دنیا، تا سال 2020 به  8% کل مقدار توان تولیدی برسد. اتحادیه اروپا نیز رهیافت به ضریب نفوذ 20% را در پایان سال 2020 میلادی در افق چشم انداز خود قرار داده است [4]. به گفته سازمان انرژی بادی اروپا، ظرفیت تولیدی توان بادی به مقدار 180 گیگاوات ارتقا یابد [5]. دپارتمان انرژی ایالات متحده نیز رسیدن به ضریب نفوذ 6% استحصال انرژی بادی در پایان سال 2020 اعلام داشته است [6].

    در میان تمامی مصادیق تولید پراکنده، تولید خورشیدی نیز به سبب داشتن خصوصیات دوستدار محیط زیست (سبز)، کاهش افزایشی قیمت ماژول خورشیدی و همچنین مشوّق‌های مالی دولت‌ها به سرعت در حال پیشرفت می‌باشند [7] [8]. فعّالیت‌های متنوعی در جهت استفاده از انرژی خورشیدی، باتری‌ها و واحدهای ذخیره‌ساز انرژی انجام یافته است. گزارش‌های منتشره در سال 2011 حاکی از این مطلب است حجم عظیمی از سیستم‌های متصل به شبکه در کشور‌های توسعه یافته نظیر ایالات متحده، آلمان و ژاپن مورد بهره برداری قرار گرفته اند و همچنین برنامه‌های احداث چندین واحد دیگر در سرتاسر جهان در دستور کار قرار دارند [9] [10]. هدف گذاری ژاپن در پایان سال 2010 نصب ظرفیت 28 گیگاوات پانل‌های خورشیدی بوده است [11]. سامسونگ به تازگی اعلام داشته با امضای قراردادی قصد ساختن واحد خورشیدی 100 مگاواتی را دارد که اولین فاز از یک مجموعه 500 مگاواتی به حساب می‌آید [12]. رشد بازار برق منابع انرژی تجدیدپذیر در کشورهای آسیایی نیز چشمگیر بوده است. بر اساس نرخ رشد فعلی، اتحادیه صنعتی منابع انرژی تجدیدپذیر چین، ظرفیتی نزدیک به 50 گیگاوات را تا سال 2015 پیش بینی کرده‌است [13]. به نظر می‌رسد هند نیز نرخ رشد نصب منابع استحصال توان بادی خود را حفظ نموده است. در کره، منابع انرژی تجدیدپذیر نیز رو به رشد است. دولت جایگزینی 5 % تولید متداول با منابع انرژی تجدیدپذیر را تا سال 2011 در دستور کار قرار داده بود [4].

    پس از چند سال کاهش نرخ رشد، بازار برق انرژی تجدیدپذیر اقیانوسیه نیز جانی تازه یافته است. در استرالیا، دولت رسیدن به سقف 20% استفاده از این منابع را تا پایان 2020 مبنا قرار داده است. همچنین اروپا، آمریکای شمالی، آسیا بالاترین نرخ افزایش به میزان ظرفیت منابع تجدیدپذیر را دارا هستند. خاور میانه، آفریقای شمالی و آمریکای لاتین نیز ظرفیت منابع تجدیدپذیر نصب شده خود را افزایش داده اند. ظرفیتهای جدیدی در ایران، مصر، مراکش، تونس و برزیل گزارش شده‌اند [13].

    2-2-2- نقش تولید خورشیدی در کنترل فرکانس شبکه

    از آنجا که هزینه ی نصب و راه اندازی اولیّه مزارع خورشیدی نسبتاً بالا بوده و منبع انرژی رایگان در اختیار دارند، مزارع خورشیدی جهت دریافت حداکثر بازگشت مالی عموماً به گونه ای مورد بهره برداری قرار می گیرند که بیشینه مقدار توان[1] استحصال گردد [14]. با افزایش ضریب نفوذ مزارع خورشیدی، علاوه بر ظرفیت تنظیم فرکانس (که عموماً توسط ژنراتورهای سنکرون تأمین می‌شود) لختی شبکه کاهش می‌یابد، که خود عاملی در جهت انحراف بیشتر فرکانس در قبال اغتشاش وارده به سیستم به شمار می‌رود [15]. از سوی دیگر با ادامه ی روند کاهش قیمت پنل‌های خورشیدی و بالطبع تسریع روند افزایش ضریب نفوذ سیستم‌های خورشیدی در شبکه قدرت، نیاز به داشتن سرویس‌های‌جانبی مهّم نظیر کنترل فرکانس و ولتاژ بیش از پیش رخ می نماید [16].

    رویکردهای متنوعی در بهره‌برداری از تولید خورشیدی موجود است. سه رویکرد عمده را می‌توان اینگونه نام برد [17]:

    1. یک رویکرد متداول جهت کنترل فرکانس تولید خورشیدی به این صورت است که تولید خورشیدی به صورت MPPT تولید شود و به وسیله سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی (ESS) نوسان‌های توان تولیدی خروجی نیروگاه خورشیدی کاهش یابد [18] [19] [20] [21]
    2. نصب و راه اندازی بانک بار مجازی (بار اضافی) جهت جذب توان مازاد[20].
    3. بهره‌برداری از نیروگاه خورشیدی در حالت توزیع توان بوسیله استراتژی‌های حبس تولید تعمّدی (deliberate curtailment) .
    4. استفاده از ذخیره‌سازهای حجیم نظیر تلمبه ای-ذخیره ای، ذخیره‌سازهای باتری یا هوای فشرده، جهت ذخیره انرژی خورشیدی در طول روز و مصرف آن در شب.

    چندین تحقیق جهت کمینه کردن اثرات نامطلوب اتصال ژنراتور خورشیدی به شبکه ایزوله، که به صورت MPPT مورد بهره برداری قرار گرفته، ارائه شده ‌است [22] [23] [24] [25] [26] [27]. درین مقالات متداول ترین روش اعمالی جهت کنترل فرکانس، استفاده از ذخیره‌سازهای انرژی برای نرم کردن توان خروجی، تنظیم فرکانس و در نظر گرفتن ظرفیتی رزرو برای ژنراتور خورشیدی بوده است. هیچکدام از روش‌های ذکر شده توان کنترل خروجی ژنراتور خورشیدی هنگام تغییرات بار را ندارند و هیچ گونه استراتژی کنترلی جهت شرکت دادن واحد تولید خورشیدی در تنظیم فرکانس سیستم ارائه نمی‌کنند. در [28] شبکه ای ترکیبی از تولید خورشیدی و باد در نظر گرفته شده ‌است. در این مقاله روشی برای کنترل هر چه بهتر باتری جهت نرم کردن اغتشاشات توان خروجی تولید بادی و خورشیدی پیشنهاد شده ‌است. در مرجع [21] با بهره گرفتن از منطق فازی و در نظر گرفتن تغییرات فرکانس، نرخ تغییرات فرکانس و تغییرات تابش خورشیدی الگویی برای تعیین خروجی ژنراتور خورشیدی در جهت کاهش نوسانات فرکانسی پیشنهاد شد. نتایج حاصله با نتایج حاصل از روشMPPT به همراه استفاده از ذخیره‌ساز باتری مقایسه شد. در [20] یک بار مجازی در نظر گرفته شده که در زمان اضافه تولید ژنراتور خورشیدی توان مازاد را مصرف می‌کند و زمانی که کمبود تولید وجود داشته باشد، از مدار خارج می‌شود.

    با توجّه به رویکرد مورد توجّه قرار گرفته در [29] می‌توان دریافت، موازنه ای بین جنبه اقتصادی بهره‌برداری از واحد خورشیدی و همچنین قابلیّت تنظیم فرکانس شبکه می‌تواند صورت پذیرد در جهتی که تولید خورشیدی توانایی شرکت در کنترل اولیّه فرکانس شبکه را داشته باشد. وقتی تولید خورشیدی به صورت MPPT مورد بهره برداری قرار می‌گیرد هیچ گونه ظرفیت آزادی برای شرکت در کنترل فرکانس نخواهد داشت. به این دلیل که ظرفیتی برای افزایش تولید در این صورت متصور نخواهد بود. ولی اگر سطح توان تولیدی خورشیدی در مقدار بهینه ای از تولید تعدیل گردد، ظرفیتی در دست خواهد بود که با بهره گرفتن از آن واحد خورشیدی می‌تواند سهمی در کنترل اولیّه فرکانس را بر عهده گیرد. به عبارت دیگر می‌توان با داشتن سیستم کنترلی مناسب نظیر سیستم دروپ واحد‌های تولید متداول، مشخّصه دروپی برای تولید خورشیدی در نظر گرفت. بدین ترتیب با بهره گرفتن از این استراتژی با در دست داشتن داشتن شدّت تابش خورشیدی و درجه حرارت محیط و تعیین سقف بیشینه تولید خورشیدی در چهارچوب زمانی کوتاه مدت،  محدوده ای مطلوب جهت بهره‌برداری واحد خورشیدی تعیین نمیود بطوریکه با بهره گرفتن از آن تعادل میان تولید-مصرف (به همراه تلفات) را مجدّداً برقرار نمود. گرچه در این استراتژی کنترلی نیازی مبرم به استفاده از منابع ذخیره‌ساز انرژی محسوس نیست، اما می‌توان به کمک منابع-ذخیره‌ساز‌های توان بالا، مدیرت توان ذخیره شده ی رزرو را بهبود بخشید. با بهره گرفتن از ذخیره‌سازهایی با پاسخ سریع نظیر ذخیره‌ساز باتری می‌توان علاوه بر پوشش موارد فوق، می‌توان ظرفیت جدیدی نیز برای کمک به قابلیّت تنظیم فرکانس شبکه متصور بود [30].

    2-2-3- حضور تولید بادی در کنترل فرکانس

    از دیگر سو با افزایش حجم تولید بادی و با افزایش ضریب نفوذ توربین‌های بادی در شبکه قدرت ارائه خدمات جانبی نظیر کنترل فرکانس آنها نیز بیش از پیش حائز اهمیت خواهد شد. معمولا نگاه غالب بر این است که حضور تولید بادی حجیم در شبکه و جایگزینی آن به جای تولید متداول، موجب کاهش ظرفیت و تاثیرگذاری تنظیم فرکانس شبکه خواهد شد. پیشرفت‌های اخیر [31] [32] [33] [34] در جهت افزایش ظرفیت‌های کنترلی توربین‌های بادی سرعت-متغیّر نشان داده است که استفاده هرچه بیشتر از تولید بادی نه تنها به معنای کاهش لختی شبکه و توانایی کنترل فرکانس شبکه نخواهد بود، بلکه تحت شرایطی شرکت داده شدن آنها در کنترل فرکانس شبکه را میسّر نموده و سبب افزایش استحکام[2] چنین سیستمی نیز خواهد شد. تحقیقات اولیّه نشان داده است می‌توان از انرژی جنبشی ذخیره شده در پره و قسمت چرخان توربین بادی در کوتاه-مدّت جهت کنترل اولیّه فرکانس بهره جست [34]. توانایی پشتیبانی کوتاه مدت توان اکتیو تولید بادی برای تقویت عملکرد کنترل اولیّه فرکانس در [35] مورد مطالعه قرار گرفته است. حلقه کنترلی اضافی جهت تطبیق نقطه مرجع گشتاور[3] به عنوان تابعی از تغییرات فرکانس و همچنین نرخ تغییرات فرکانس به منظور تسهیل استفاده از لختی پنهان برای استفاده در شبکه فراهم آورده است. همانطور که در [31] عنوان شده ‌است، می‌توان با کنترل لختیِ مولّد DFIG از طریق کنترل تکمیلی لختی پاسخ مناسبی، بوسیله تخلیه انرژی جنبشی موجود در جرم چرخان توربین‌های بادی به عنوان منبع توان اضافی و موقّت  در کنار تولید بادی دریافت نمود. آزاد شدن انرژی موجود در توربین بادی با این شیوه در قیاس با توربین بادی سرعت-ثابت بیشتر خواهد بود. همانطورکه در [32] آمده است، اثر لختی DFIG کاملاً نامعلوم نیست. این اثر به کنترلر جریان روتور وابسته می‌باشد. کنترلر پیشنهادی در [33] براحتی توانسته است به صورت کاملاً پویا، بردار شار القایی روتور DFIG را جهت جلوگیری از بروز تغییرات ناگهانی ولتاژ خروجی کنترل کند. نتیجه استفاده از چنین کنترلری کاهش افت فرکانس ناشی از بروز این اغتشاشات و تلفات ناشی از آن می‌باشد. این پیشرفت‌ها ایده استفاده کسری از انرژی ذخیره شده در توربین DFIG برای پشتیبانی توان حقیقی کوتاه مدت را میسّر می‌سازد، پشتیبانی که در صورت بروز اغتشاشی نظیر تغییر بار، در جهت کاهش افت فرکانس در شبکه مثمر ثمر خواهد بود [36]. در این مرجع با بهره گرفتن از DFIG و پیشنهاد حلقه کنترلی جدید در کنترل اولیّه فرکانس، تولید بادی پشتیبانی توان حقیقی اضافی و موقّت  مزرعه بادی در کنار تولید متداول من جمله حرارتی و آبی در یک سیستم دو ناحیه ای قدرت مورد توجّه قرار گرفت. در این مرجع با بهره گرفتن از برنامه کنترلی ارائه شده، متناسب با ضریب نفوذ ژنراتور بادی و همچنین درصد مشخّصی از پشتیبانی توان حقیقی توسط DFIG و با توجّه به جنس تولید ناحیه (حرارتی یا آبی و یا هر دو) پاسخ گذرای فرکانسی و توان انتقالی خطوط بهبود یافته اند. تحقیقات دیگری نیز جهت کمینه کردن اثرات سوءِ تولید بادی بر شبکه نیز صورت پذیرفته است [37].

    2-2-4- استفاده از ذخیره‌سازها

    انواع ذخیره‌سازها نظیر ذخیره‌ساز ابررسانای مغناطیسی[4] و همچنین ذخیره‌ساز دو سوی خازنی برای کنترل خروجی تولید بادی پیشنهاد شده‌اند. اثرات سوء تغییرات توان تولیدی نیروگاه بادی بر کنترل فرکانس شبکه در [38] [39]مورد مطالعه قرار گرفته است. در [40] با بهره گرفتن از ذخیره‌سازی انرژی جنبشی (لختی[5] موجود در پره و ماشین) شرکت تولید بادی در کنترل اولیّه فرکانس مورد مطالعه قرار گرفته است. در مرجع [41] روشی برای تعیین سقف مجاز نوسانات تولید بادی در حضور تولید حرارتی عنوان شده ‌است. همچنین با بهره گرفتن از تکنیک‌های مُدال[6] تاثیرات دینامیکی تولید بادی بر کنترل فرکانس اولیّه و ثانویه (تکمیلی) مورد مطالع قرار گرفت است [42] [43] تحقیقات مشابه دیگری نیز جهت مطالعه و بررسی تاثیرات RESs بر بهره‌برداری از شبکه و کنترل ثانویه صورت پذیرفته است [44] [45] [46].

    2-3- جمع بندی

    در این فصل ابتدا به تبیین مبانی کنترل خودکار تولید پرداخته شد. ورود منابع انرژی تجدیدپذیر به شبکه در مقیاس بالا منوط به برقرار ماندن توانایی شبکه جهت کنترل مطلوب فرکانس عنوان شد. در ادامه مطالب، سابقه تحقیق مورد بررسی قرار گرفت. در بخش کنترل فرکانس سیستم های خورشیدی، عمدتاً توانایی لازم برای کنترل فرکانس شبکه از طریق استفاده از ذخیره ساز ها صورت می پذیرد. علاوه بر آن در اکثر مطالعات صورت گرفته، واحد خورشیدی فاقد کنترلی جهت شرکت در  کنترل فرکانس است. در بخش تولیدات بادی مطالعات اخیر نشان می دهد رویکرد غالب  جهت کنترل فرکانس شبکه، استفاده از انرژی ذخیره شده در جرم چرخان (پره) توربین در صورت لزوم برای ایجاد قابلیت کنترل اولیّه فرکانس می باشد. نشان داده شد اگرچه که این توانایی موقتی و متناسب با انرژی جنبشی موجود در جرم چرخان توربین است، این انرژی پنهان قابل آشکارسازی و الحاق به شبکه است.

    در فصل بعدی ایده های جدیدی برای کنترل بهت

    پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 4

    ر فرکانس در حضور همزمان تولید بادی و خورشیدی با ضریب نفوذ بالا در شبکه عنوان می شود.

     

     

     

     

     

     

     

    فصل سوم: کنترل فرکانس تولید بادی و خورشیدی

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    3-1- مقدمه

    در این فصل ساختار‌های واحد تولید انرژی بادی ژنراتورهای دوسو تغذیه (DFIG) و همچنین پانل خورشیدی و همچنین استراتژی‌های کنترلی مورد نیاز آنها جهت مشارکت در کنترل فرکانس بررسی می گردند. همانطور که ذکر شد با افزایش ظرفیت نفوذ تولید بادی، شبکه با کاهش ظرفیت پشتیبانی تنظیم فرکانس مواجه می‌شود. اگرچه طرح‌های کنترلی برای بهبود کنترل فرکانس در ادامه معرفی می‌شود، اما در حضور تولید بادی با ضریب نفوذ بالا، تغییرات غیر قابل پیش بینی تولید بادی و علاوه بر آن با ورود همزمان تولید خورشیدی به شبکه، استفاده از ذخیره‌سازهای توان برای بهبود مرز‌های پایداری سیستم اجتناب ناپذیر می نماید. در ادامه مدلی مناسب جهت استفاده ذخیره‌ساز باتری در کنترل فرکانس بیان می‌شود. جهت بهینه‌سازی پارامترهای مرتبط با کنترل فرکانس شبکه، از الگوریتم بهینه‌سازی نوسان ذرات استفاده می‌شود. در انتهای فصل مختصراً الگوریتم بهینه‌سازی نوسان ذرات شرح داده می‌شود.

    3-2- مشارکت تولید بادی ژنراتور القایی دو سو تغذیه در تنظیم فرکانس شبکه

    در کنار افزایش ضریب نفوذ بادی در سیستم قدرت، نقش آنها در سرویس‌های جانبی نظیر کنترل فرکانس اهمیّت بیشتری می‌یابد. در حقیقت پس از جایگزینی تولید بادی با توربین بادی سرعت متغیّر و یا تولید خورشیدی به جای تولید متداول، لختی سیستم (جرم چرخان) نیز کاهش خواهد یافت. این جایگزینی نرخ تغییرات فرکانس را افزایش و مقاومت سیستم در قبال اغتشاشات وارده به شبکه را کاهش می‌دهد. اما تحقیقات اخیر نشان داده است، اگر کنترل مطلوبی بر توربین‌های مدرن بادی سرعت متغیّر صورت پذیرد، با وارد شدن نیروی بادی به شبکه لزوماً لختی شبکه کاهش نخواهد یافت [47] [48] [49] [50] [51] . ایده کار، به کار بردن انرژی چرخشی ذخیره شده در پره‌های توربین بادی جهت پشتیبانی کوتاه مدت توان اکتیو می‌باشد. توربین بادی سرعت متغیّر با سیستم کنترلی انعطاف پذیر مبتنی بر اصول الکترونیک قدرت مورد توجّه قرار گرفته‌اند. در نتیجه توان الکتریکی خروجی توربین بادی مدرن سرعت متغیّر بسته به فرکانس شبکه می‌تواند تغییر پیدا کند و در نتیجه پشتیبانی فرکانسی کوتاه مدت برای شبکه محیّا خواهد بود.

    در مرجع [47] نشان داده شده که اثر لختی توربین بادی از نوع ژنراتور القایی دو سو تغذیه (DFIG) بسته به خصوصیات پارامترهای کنترلر جریان روتور، از دید شبکه پنهان نیست. با داشتن کنترلر جریانی آهسته تر پاسخ لختی از سیستم ژنراتور القایی دو سو تغذیه قابل استحصال است. تحقیقات صورت گرفته در گزارش [48]، احتمال آزادسازی انرژی جنبشی در توربین بادی مبتنی بر ژنراتور القایی دو سو تغذیه بوسیله با اضافه کردن یک حلقه کنترلی جدید و حسّاس به فرکانس شبکه را به خوبی نشان می‌دهد. مقدار انرژی جنبشی آزاد شده بدین طریق در قیاس با آزاد سازی انرژی جنبشی در توربین بادی سرعت ثابت بیشتر خواهد بود. در سال 2004 سهم این نوع توربین‌ها از کل بازار تولید بادی جهان نزدیک به 60% بوده است [52].

     نتایج مشابهی در [49] به ثبت رسیده است. طرح مشابهی (سیگنال کنترلی اضافی وابسته به فرکانس شبکه) به منظور بدست آوردن پاسخ لختی سیستم ژنراتور القایی دو سو تغذیه در [50] [51] مورد توجّه قرار گرفته است. گزارش‌های اخیر، ایده استحصال بخشی از انرژی چرخشی موجود در قسمت چرخان توربین بادی جهت پشتیبانی کوتاه مدت توان اکتیو را با اصلاح کنترلر گشتاور توربین بادی، که می‌تواند عامل مثبتی در جهت کاهش افت فرکانسی اولیّه سیستم پس از بروز کسری تولید یا افزایش بار در شبکه می‌باشد را در ذهن تداعی کند.

    صبغه کار حاضر استفاده از مقدار بیشینه پشتیبانیِ موقّت توانِ اکتیوی است که با آزادسازی انرژی چرخشی پره‌های گردان یک توربین بادی چند مگاواتی دسترس قرار می گیرد (موجود در بازار برق – GE 3.6 MW  ). در این تحقیق شرکت دادن و مشخّص نمودن کاربرد پشتیبانی کوتاه مدت توان اکتیو، به صورت خاص، در یک شبکه دو ناحیه ای حرارتی مورد توجّه قرار گرفته است.

    ابتدا مقدار انرژی قابل استخراج از توربین‌ها با کمک گرفتن از مدل یک توربین بادی نمونه بوسیله استحصال توان اکتیو اضافی به صورت موقّت  از آن و در نظر گرفتن مدت زمانی که طول می‌کشد تا سرعت توربین به مرز کمینه سرعت کاری خود برسد، مشخّص می‌گردد. در مرحله بعد، بر اساس این اطلاعات (اینکه چه مقدار افزایش در توان اکتیو حاصل از توربین بادی برای چه مدت متناسب با سرعت وزش باد پابرجاست)، تابع کنترلی ساده ای در کنترل توربین بادی به کار برده شده ‌است و سهم آن در کاهش افت اولیّه فرکانس پس از کسر تولید در یک سیستم حرارتی، مشخّص می‌شود.

    3-2-1- کنترل فرکانس توربین بادی سرعت متغیّر

    در خلال عملکرد یک توربین بادی، مقداری انرژی در توربین و ژنراتور وجود دارد که کاملاً با ژنراتورهای متداول قابل قیاس است [51]. این انرژی جنبشی می‌تواند در خلال بروز اختلاف تولید و بار در شبکه چه به سبب افزایش بار یا کمبود تولید جهت تأمین پشتیبانی توان اکتیو موقّت  بکار برده شود. توربین بادی سرعت ثابت مستقیماً به شبکه متصل میشود و سرعت چرخشی آنها نمی‌تواند آزادانه تغییر کند. در سوی دیگر، توربین بادی سرعت متغیّر  معمولاً واسطه ای متشکّل از ادوات الکترونیک قدرت دارد که آنرا از شبکه جدا می کند. توربین‌های بادی سرعت متغیّر به گونه ای طراحی شده‌اند تا بتوانند سرعت چرخش خود را در محدوده وسیع تری در خلال بهره برداری تغییر دهند. این کار امکان به کار گرفتن انرژی چرخشی موجود در توربین-ژنراتور را جهت تأمین پشتیبانی موقّت توان اکتیو در زمان بروز اغتشاشی در فرکانس شبکه بدست می‌دهد.

    3-2-2- مدل توربین بادی

    در پایان‌نامه حاضر توربین بادی سرعت متغیّر  با واسط الکترونیک قدرت جهت استحصال انرژی بادی حاصل از DFIG مورد استفاده قرار گرفته است. مدل منتشر شده ای از توربین بادی تجاری چند مگاواتی سرعت متغیّر در شبیه سازی این پایان نامه مورد استفاده قرار گرفته که از مراجع [53] [54] اقتباس گردیده است. بلوک دیاگرام مدل توربین بادی در شکل 3-1 نشان داده شده ‌است.

    شکل 3- 1 بلوک دیاگرام مدل توربین بادی سرعت متغیّر [35].

    همانطور که در رابطه (3-1) آمده است، سرعت مرجع  ، بر اساس توان الکتریکی ‌اندازه گیری شده  تولید می‌شود:

    (3-1)

    توان مکانیکی تولید شده  تابعی از سرعت باد ، سرعت روتور  و زاویه پره  می‌باشد:

    (3-2)

    که در آن  چگالی هوا،  محیط تحت پوشش پره در هوا،  مقدار بهینه  در  می باشد.

    مقادیر ضریب تأثیر قدرت   در چند جمله ای از درجه 4 متشکّل از  (نرخ سرعت پره) و  به منظور بیان ریاضی منحنی‌های  گنجانده شده ‌است. این چند جمله ای عبارتست از:

    (3-3)

    مقادیر ضرایب  در [35] در دسترس است.  به صورت زیر  تواند بیان شود:

    (3-4)

    که در آن  سرعت روتور در واحد مبنا،  سرعت باد به ،  سرعت مبنای روتور به  و  شعاع روتور به متر است.

    وقتی توان کمتر از 0.7 مبنای واحد است، مرجع سرعت بوسیله رابطه (3-1) محاسبه می‌شود. برای توان‌های بالاتر از 0.7 مبنای واحد، سرعت در مقدار 1.2 مبنای واحد ثابت می‌ماند. وقتی توربین بادی به محدودیت‌های حد بالای تولید توان خود می‌رسد، سرعت گردش روتور بوسیله کنترلر زاویه و با تغییر زاویه پره  کنترل می‌شود. سرعت روتور با بهره گرفتن از معادله لختی مدل تک-جرم معادل توربین-ژنراتور محاسبه می‌شود. معادله لختی از توان مکانیکی استخراج شده از نیروی بادی  و همچنین توان الکتریکی تزریق شده به شبکه  برای محاسبه سرعت روتور استفاده می‌کند. معادله لختی روتور به صورت زیر بیان می‌شود:

    (3-5)

    که در آن  و  به ترتیب گشتاور مکانیکی و الکتریکی می‌باشد. اگر به جای ،  گذاشته و دو طرف در  ضرب شوند، داریم:

    (3-6)

    جهت مطالعه بیشتر در باب مدل مورد مطالعه می‌توان به مراجع [53] [54] مراجعه کرد.

    منحنی‌های  توربین بر اساس رابطه (3-3) برای زاویه‌های مختلف شیب پره همانطور که در مراجع [53] [54] ذکر شده ‌است در شکل 3-2 رسم شده‌اند.

    شکل 3- 2 منحنی‌های C_p برای زاویه‌های پره متفاوت

    توان و سرعت روتور توربین محاسبه و در شکل 3-3 رسم شده‌اند.

    شکل 3- 3 توان و سرعت روتور توربین به عنوان تابعی از سرعت باد

    3-2-3- مقدارسنجی انرژی چرخشی قابل دسترسی از توربین-ژنراتور

    به منظور سنجش میزان انرژی قابل استخراج از توربین بادی، قدرتی که به شبکه تزریق می‌شود به صورت موقّت به مقدار  بالاتر از مقدار حالت مانگار آن  (که برای سرعت باد مشخّصی است) افزایش می‌یابد. به این منظور برای سرعت وزش کم و متوسط باد، کنترلر سرعت غیر فعّال شده و نقطه مرجع توان به صورت مستقل همانطور که در شکل 3-4 نشان داده شده ‌است، تنظیم می‌شود.

    مقدار انرژی بادی قابل استحصال قبل از رسیدن سرعت توربین به سرعت کمینه برای سرعت‌های متفاوت وزش باد محاسبه شده ‌است. این محاسبات به منظور تعین میزان پشتیبانی اضافی توان اکتیو یک توربین بادی سرعت متغیّر در سرعت مشخّصی از وزش باد (مضاف بر مقدار حالت ماندگار توان الکتریکی تزریقی توربین به شبکه در آن سرعت) همان انرژی مازادی که از انرژی جنبشی موجود در جرم چرخان توربین-ژنراتور  بدست می‌آید و همچنین به منظور مشخّص نمودن مدت زمان تداوم چنین پشتیبانی قبل از رسیدن سرعت توربین به محدودیت سرعت کمینه آن، صورت پذیرفته است.

    شکل 3- 4 مدل توربین بادی سرعت متغیّر برای وزش باد با سرعت‌های کم و متوسط (کنترلر زاویه غیر فعّال شده است) [35]

    شایان ذکر است، محاسبات تنها نیازمند به در دست داشتن مقادیر ثابت لختی معادل توربین-ژنراتور بادی ، منحنی  برای کمینه مقدار  و همچنین اطلاعات منحنی سرعت روتور توربین بادی بر اساس سرعت باد می‌باشد. این محاسبات ساده می‌تواند مشخّص نماید که چه میزان توان اکتیو اضافی قابل استحصال در مزرعه بادی موجود است که می‌تواند قابلیّت تزریق به شبکه جهت مطالعات پایداری سیستم قدرت گسترده و به صورت خاص، کنترل بار-فرکانس را داشته باشد.

    توجّه به این نکته ضروری است، تغییر در توان الکتریکی برابر با   به این معنی است که خروجی الکتریکی از توربین بادی، ، معادل است با  مبنای واحد(  بیشتر از مقدار حالت ماندگار برای این سرعت باد که برابر است با   مبنای واحد می‌باشد). توان اضافی  در مبنای واحد از طریق جذب بخشی از انرژی چرخشی موجود در توربین-ژترانور تأمین می‌شود.

    شکل3-5 توان مکانیکی جذب شده توربین بادی از انرژی باد را برای سرعت‌های مختلف وزش باد ( 6-11  ) نشان می‌دهد. متذکر می‌شود شکل این منحنی‌ها شدیداً به مقدار  توربین وابسته می‌باشد. همانطور که از شکل مشهود است، زمانیکه توان مکانیکی جذب شده بیشینه است، در هر سرعت باد به خصوصی سرعت روتور بهینه ای وجود دارد. این مطلب مبیّن این موضوع است عملکرد معمولی توربین بادی منوط به شرایطی است که توربین در نقطه بیشینه منحنی  مورد بهره برداری قرار بگیرد. در این شکل مطلب بوسیله به هم پیوستن نقاط پیداست.

    شکل 3- 5 توان مکانیکی تأمین شده از طرف DFIG برای سرعت‌های مختلف باد (B=0)

    به غیر از بهره برداری در این سرعت‌های بهینه روتور، توان مکانیکی جذب شده به صورت قابل توجّهی افت می‌کند. زمانیکه محدودیت بیشینه سرعت روتور حاصل می‌شود، با افزایش سرعت باد نقطه فعّالیت در صفحه  به سمت بالا رانده می‌شود (جهت حرکت در شکل3-2 ).

    انرژی چرخشی قابل استحصال از توربین-ژنراتور بر اساس مطالبی که در ابتدای بخش عنوان شد، محاسبه شده ‌است [35]. تعادل توان در خلال کاهش سرعت توربین بادی می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

    (3-7)

    که در آن  تفاوت بین توان مکانیکی جذب شده  و توان الکتریکی تزریقی به شبکه  (توان شتابدهنده) نام دارند. اگر توان ورودی مکانیکی  با خروجی توان الکتریکی توربین  در حالت ماندگار برابر باشد و  کاهشی در توان مکانیکی ورودی به توربین به سبب کاهش سرعت چرخشی و خروج از نقطه بهینه باشد با توجّه به ، معادله (3-7) را می‌توان به صورت زیر بازنویسی کرد:

    (3-8)

     مدت زمان تداوم تغییر ورودی پله ای در توان الکتریکی  است که می‌تواند مضاف بر حالت ماندگار آن  برای سرعت بار مشخّصی قبل از رسیدن به حد کمینه سرعت توربین  استحصال گردد.

    سرعت روتور توربین بادی به صورت خطی با افزایش سرعت باد تا جایی افزایش می‌یابد  که از مرز بیشینه سرعت تجاوز ننماید (محدودیت بیشینه سرعت روتور برای این توربین 1.2 مبنای واحد می‌باشد). اگرچه کاهش توان ورودی مکانیکی به توربین ، از مقدار بهینه ، با افزایش سرعت باد افزایش می‌یابد (شکل3-5)، افزایش در  با افزایش سرعت باد کاهش توان ورودی مکانیکی به توربین را متوقف می‌سازد و با افزایش سرعت وزش باد، می‌توان افزایشی در  را انتظار داشت.

    از سوی دیگر، وقتی محدودیت بیشینه سرعت فرا می‌رسد، سرعت چرخش  با افزایش سرعت وزش باد، با افزایش توان ورودی مکانیکی ، افزایش نمی‌یابد. در پی افزایش سرعت وزش باد و افزایش روند کاهشی در توان مکانیکی از مقدار بهینه خود،  با افزایش سرعت وزش باد افزایش می‌یابد و همچنین کاهشی در  مورد انتظار است.

    انرژی چرخشی موجود برای سه مقطع مشخّص از سرعت وزش باد مورد سنجش قرار گرفته است:

    • سرعت کم وزش باد: مقطعی که در آن سرعت روتور کمتر از 1.2 مبنای واحد است
    • سرعت متوسط وزش باد: مقطعی که در آن سرعت روتور کمتر از 1.2 مبنای واحد و توان تولیدی کمتر از 1 مبنای واحد است.
    • سرعت زیاد وزش باد: مقطعی که در آن سرعت روتور و توان تولیدی به مقادیر بیشینه شان محدود شده‌اند (1.2 مبنای واحد و 1 مبنای واحد، به ترتیب) و زاویه شیب پره در مقدار بالاتری تنظیم شده ‌است.

    سرعت کم وزش باد: شکل (3-6) مدت زمان تداوم افزایش پله ای در خروجی توان الکتریکی  توربین بادی برای دو سرعت متفاوت وزش باد (7.5  و 10.1  ) قبل از رسیدن سرعت روتور به محدوده سرعت کمینه 0.7 مبنای واحد را نشان می‌دهد. همانطور که در شکل مشهود است مدت زمان تداوم افزایش پله ای در خروجی توربین بادی، وقتی مقدار توان الکتریکی پله ای افزایش میابد، روند نزولی به خود می‌گیرد.

    شکل 3- 6 مدت زمان تداوم افزایش توان پله ای موقت در خروجی توان الکتریکی توربین بادی برای سرعت‌های کم وزش باد

     در سرعت‌های بالاتر وزش باد، مدت زمان تداوم این افزایش موقّتی توان، در قیاس با سرعت‌های پایین وزش باد، کما اینکه انتظار می‌رود، بیشتر است. اگرچه که محدودیت کمینه سرعت توربین مورد بررسی GE 3.6 MW، 0.7 مبنای واحد در نظر گرفته شده ‌است، کاهش بیشتری نیز در سرعت روتور امکان پذیر است (0.5 مبنای واحد). در سرعت وزش باد 7.5  ، وقتی محدودیت کمینه سرعت، 0.5 مبنای انتخاب شود، توان اضافی معادل با 0.05 مبنای واحد برای مدت زمان 41 ثانیه متصوّر می‌باشد (در مقایسه با 36 ثانیه وقتی محدودیت کمینه سرعت 0.7 مبنای واحد در نظر گرفته شود) [35]. 

    سرعت متوسط وزش باد: محاسبات مشابهی برای سرعت‌های وزش باد 10 تا 11  انجام شده ‌است که به ترتیب معادل با 0.85 و 1 مبنای واحد از توان تولیدی بادی است (شکل3-7). در سرعت وزش باد 10.5 ، پشتیبانی توان اکتیوی معادل با 0.05 مبنای واحد، به مدت 38 ثانیه، قبل از اینکه سرعت روتور به محدوده کمینه سرعت مجاز روتور برابر با 0.7 مبنای واحد برسد، متصوّر می‌باشد (در سر عت 10 ، این ظرفیت معادل 49 ثانیه می‌باشد). در سرعت وزش باد 11 ، این ظرفیت به 30 ثانیه کاهش پیدا می‌کند. همانطور که انتظار می‌رفت، مدت زمان تداوم این پشتیبانی با افزایش سرعت باد در مطقعی که سرعت وزش باد متوسط است، کاهش پیدا می‌کند.

    شکل 3- 7 مدت زمان تداوم افزایش توان پله ای موقت در خروجی توان الکتریکی توربین بادی برای سرعت‌های متوسّط وزش باد

    علی رغم کاهش ظرفیت جهت تأمین چنین پشتیبانی توان اکتیوی در سرعت‌های متوسط وزش باد، توربین بادی مورد بررسی براحتی توانایی تأمین توان اکتیو اضافی معادل با 0.1 مبنای واحد برای بیش از مدت 20 ثانیه، پیش از رسیدن سرعت روتور به محدوده ی کمینه سرعت مجاز روتور را داراست.

    سرعت زیاد وزش باد: با افزایش سرعت وزش باد و در خلال وزش بادهای شدید، زمانی که سرعت توربین توسط کنترلر زاویه و با افزایش زاویه پره کنترل می‌شود، قدرت تولیدی به مقدار نامی آن محدود می‌شود. به عبارت دیگر، در خلال این وضعیت، افزایشی در خروجی الکتریکی  می‌تواند توسط مبدل الکترونیک قدرت فراهم گردد. البته با این شرط که درایو، ژنراتور و مبدل توانایی جذب این توان اضافی را در این زمان داشته باشند. در سرعت مشخّصی از وزش باد، افزایش در خروجی الکتریکی موقّتاً می‌تواند توسط افزایشی در ورودی توان مکانیکی بوسیله کنترلر زاویه (کاهش زاویه شیب) جبرانسازی شود. ذکر این نکته ضروری است، بسته به سرعت کنترلر زاویه، کاهش موقّتی در سرعت چرخش توربین ظاهر می‌گردد که منجر خواهد شد توربین بادی برای لحظاتی در سرعت بهینه نچرخد. این مسئله توان تولیدی بادی را پس از اعمال فرمان افزایش توان پس از میان رفتن افت فرکانس شبکه، برای لحظاتی کاهش خواهد داد. جنبه مهّم دیگر موضوع که قابل ذکر به نظر می‌رسد، مسائل مرتبط با

    پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 5

    ده‌های گذرای آئرودینامیکی کنترل زاویه می‌باشد. زمانیکه کاهشی در زاویه شیب پدید می‌آید، نیروی آئرودینامیکی از مقدار مثبت اولیّه خود با میزان فراجهش مشخّصی به مقدار مثبت بالاتری می‌رود [55] [56].  در نتیجه، حتی در خلال وزش بادهای شدید (سرعت وزش باد بالاتر از 11  )، پشتیبانی توان اکتیو اضافی نیز فراهم خواهد بود.

    شکل 3-8 زاویه شیب لازم برای تأمین سطوح متفاوتی از پشتیبانی توان اکتیو را برای سرعت‌های مختلف وزش باد، نشان می‌دهد.

    شکل 3- 8 زاویه شیب پره برای برداشت سطوح مختلف توان اکتیو در سرعت‌های بالای وزش باد

    شایان ذکر است، تغییر کمی در زاویه شیب پره از مقدار ابتدایی خود برای میسّر نمودن پشتیبانی توان اکتیو اضافی در هر سرعت باد معینّی لازم به نظر می‌رسد. همچنین، تغییر در میزان زاویه شیب پره جهت دریافت یک سطح معین از پشتیبانی برای سرعت‌های وزش باد کمتر، کمتر خواهد بود.

    البته، مقادیر نمودار‌های عنوان شده به ثابت لختی توربین بادی   و شکل منحنی  وابسته می‌باشد. ثابت لختی   و منحنی  برای انواع توربین‌ها متفاوت خواهد بود. در نتیجه مقادیر مورد نظر در اینجا می‌تواند متناسب با سازندگان مختلف توربین تغییر کند.

    3-2-4- کاربرد پشتیبانی موقّت  توان اکتیو DFIG در کنترل فرکانس سیستم قدرت

    شکل1-8 مدل خطی سیستم دو ناحیه ای قدرت را جهت انجام مطالعات کنترل بار فرکانس نشان می‌دهد. ناحیه کنترلی 1، ناحیه ای متشکّل از تولید حرارتی و همچنین تولیدی بادی سرعت متغیّر دو سو تغذیه DFIG را نشان می‌دهد. سیستم قدرت دو ناحیه ای حرارتی در اینجا مشابه سیستم قدرت ارائه شده در [2] می‌باشد. هر ناحیه متشکّل از یک واحد حرارتی با ظرفیت نامی 500 مگاوات می‌باشد. اطلاعات سیستم قدرت در جدول-1 در ضمیمه آمده است. پاسخ دینامیکی سیستم قدرت به انحراف باری معادل با 0.1 توان مبنای ناحیه 1 در حضور تولید بادی DFIG با ضریب نفوذ‌های مختلف، در نرم افزار Matlab/Simulink r2013a مورد بررسی قرار می‌گیرد. در بخش بعدی تغییرات بوجود آمده در لختی سیستم به سبب تغییر در ضریب نفوذ تولید بادی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

    3-2-5- تغییر در تنظیم دروپ واحد‌های تولید بادی توسط DFIG بدون قابلیّت پشتیبانی فرکانس

    ساختار اصلی تنظیمات دروپ مانند قبل ثابت است؛ افزایش ضریب نفوذ بادی، افزایشی در دروپ معادل (کاهشی در بهره معادل دروپ) را به همراه دارد. با داشتن ضریبی معادل با ، تنظیم دروپ به فرم بیان شده در معادله 3-9 تغییر می کند:

    (3-9)

    3-2-6- تغییر در ثابت لختی سیستم بدون پشتیبانی فرکانس از طرف تولید بادی

    افزایش ضریب نفوذ تولید بادی منجر به جایگزینی بیشتر آن با تولید متداول گشته و به طبع آن لختی سیستم نیز کاهش می‌یابد. این وضعیت به بدتر شدن وضعیت تنظیم فرکانس شبکه در نبود هیچ گونه پشتیبانی فرکانسی از طرف DFIG می انجامد.

    % ضریب نفوذ تولید بادی به معنای % کاهش در توان موجود در تولید متداول است. به این معنی که % از لختی شبکه کاسته شده و هیچگونه کنترل فرکانسی نیز در پی این جایگزینی تمهید نشده است. در نتیجه لختی سیستم به صورت زیر تغییر می‌کند:

    (3-10)

    در پی این تغییر و با افزایش ، لختی شبکه نیز کاهش می‌یابد و منجر به افت بیشتری در فرکانس می‌شود.

    3-2-7- تغییر در تنظیم فرکانس و ثابت لختی سیستم در حضور سیستم پشتیبانی فرکانس

    کنترلر سریع توان/گشتاور DFIG، فرکانس‌های الکتریکی و مکانیکی ماشین را از هم جدا می سازد و بدینوسیله عملکرد سرعت متغیّر آنرا فراهم می سازد. هر تغییری در سرعت سیستم در گشتاور و یا سرعت DFIG منعکس نمی‌شود؛ همانطوری که عملکرد ژنراتور-مبدل نیز مستقل از فرکانس شبکه است. در نتیجه، از دید شبکه، DFIG هیچ گونه لختی برای شبکه به همراه ندارد. هر چند که پاسخ لختی از طرف DFIG‌ها را می‌توان به کمک سیگنال‌های کنترلی کمکی فراهم کرد [47] [48] [49] [50] [51].

    ثابت لختی اصلاح شده سیستم در حضور تولید بادی DFIG با ضریب نفوذ  و با پشتیبانی فرکانس را می‌توان به صورت زیر عنوان کرد:

    (3-11)

    سهم لختی مزرعه بادی ، همانطوری که توسط سیستم قدرت تجربه می‌شود، در زمانی که توربین‌های بادی پشتیبانی موقّت  توان اکتیوِ اضافی معادل با  با تخلیه انرژی جنبشی موجود در جرم چرخان توربین را فراهم می‌کنند، توسط رابطه3-12 بیان می‌شود:

    (3-12)

    که در آن:

    (3-13)

    برای یک تغییر بار پله ای  و ضریب نفوذ مشخّصی از تولید بادی ، لختی توربین‌های بادی موقّتاً به لختی شبکه اضافه شود. به عبارت دیگر با تحویل توان اضافی، علاوه بر توان حالت ماندگار تحویلی توربین‌های بادی به کنترلر مبدل پاور الکترونیک، با جذب انرژی ذخیره شده در قسمت چرخان توربین‌ها لختی شبکه نیز به نسبت افزایش می‌یابد.

    سهم لختی توربین بادی ، بر اساس مدل تاخیری توربین- گاورنر که در [35] [57] بیان شده، بدست آمده است. ثابت لختی  مجدّداً می‌تواند برای ضریب نفوذ مشخّصی از تولید بادی و همچنین سطح مشخّصی از پشتیبانی موقّت توان اکتیو محاسبه شده و برای اصلاح ثابت لختی معادل سیستم، در معادله 3-10 وارد شود.

    مجموع تاخیر زمانی  که در معادله 3-12 عنوان شد، بر اساس مدلی است که در [57] بیان شده است.  زمانی است که در آن بیشترین تغییر فرکانس پس از بروز اغتشاشی در بار پدید می‌آید. این تاخیر متشکّل است از ثابت زمانی گاورنر ، ثابت زمانی ناشی ازحرکت دریچه شیر بخار  و همچنین تأخیر ناشی از پاسخ توربین .

    (3-14)

    از اینرو، مجموع تاخیر زمانی ، برای هر واحد تولیدی منحصر به فرد می‌باشد. برای نیروگاه‌های حرارتی می‌توان تأخیر زمانی را به صورتی که در ادامه می‌آید، نتیجه گرفت:

    • تأخیر زمانی مرتبط با گاورنر:
    • تأخیر زمانی ناشی از حرکت دریچه شیر بخار :
    برای توربین بخار باز گرم کن:
    • تأخیر ناشی از پاسخ توربین :
    برای تورین بخار باز گرم کن [35] :

    همانطور که عنوان شد، قابلیّت تنظیم فرکانس بر اساس رابطه 3-8 برای ضرایب نفوذ مختلف باد و شدّت باد، تغییر می‌کند. تغییر در لختی سیستم در ازای ضرایب مختلف نفوذ تولید بادی، متناسب با نقشی که تولید بادی در کنترل فرکانس شبکه می پذیرد، متفاوت است. تغییر لختی سیستم وقتی تولید بادی در کنترل فرکانس شرکت نمی‌کند مطابق رابطه 3-10 و وقتی در آن شرکت دارد برابر رابطه 3-11 تعیین می‌شود. با حضور تولید بادی DFIG بدون آنکه مدل جامع  DFIGدر آن وارد شود، مقادیر تخمینی تنظیم فرکانس و ثابت لختی شبکه در مدل خطی سیستم دوناحیه ای قدرت نشان داده شده در شکل 1-8 تغییر کرده و تاثیرات حضور سیستم کنترلی در آن در نظر گرفته می‌شود. جدول 3-1 مقادیر تخمینی تنظیم دروپ و لختی سیستم قدرت در حضور تولید بادی DFIG برای افزایش توان اکتیو معادل 0.05 توان مبنای مزرعه بادی در حضور ضرایب نفوذ متفاوت تولید بادی را نشان می‌دهد.

    در حضور قابلیت پشتیبانی فرکانس   بدون پشتیبانی فرکانسی   شاخص
    30% 20% 10%   30% 20% 10% 0% ضریب نفوذ
                    پارامتر
    0.0714 0.0625 0.055   0.0714 0.0625 0.055 0.05
    4.2185 4.5061 4.7654   3.5 4 4.5 5

    جدول 3- 1تغییر در تنظیم دروپ واحد های تولیدی و لختی سیستم برای ضریب نفوذ های متفاوت باد

    3-2-8- کنترلر پیشنهادی برای پشتیبانی توان اکتیو از DFIG برای کنترل فرکانس

    مشابه تولید متداول، توربین‌های بادی مقدار مشخّصی انرژی جنبشی در قسمت چرخان توربین خود ذخیره می کنند. در مورد توربین‌های بادی سرعت متغیّر این انرژی نقشی در کمک به لختی شبکه ندارد. زیرا ادوات الکترونیک قدرت حائل میان توربین بادی و شبکه، کوپلاژ میان سرعت چرخشی و فرکانس شبکه را از بین می‌برد. به عبارت دیگر حضور مبدل الکترونیک قدرت میان توربین بادی و شبکه، مفهوم لختی توربین‌های بادی را برای شبکه از میان می‌برد.

    معمولاً، کنترلرهای توربین بادی سرعت متغیّر سعی می‌کنند توربین‌ها را در سرعت بهینه‌ای مورد بهره برداری قرار دهند تا بتوانند بیشینه توان را متناسب با آن استحصال کنند. کنترلر بر اساس سرعت و توان الکتریکی اندازه گیری شده، نقطه مرجع گشتاور را تعیین می‌کند.

    همانطور که شکل (3-1) نشان می دهد نقطه مرجع گشتاور ، ورودی مبدل الکترونیک قدرت است که با کنترل کلیدزنی و تنظیم جریان خروجی مبدل، توان تحویلی به شبکه را تأمین می‌کند. برای بکار بردن انرژی و لختی توربین‌های بادی جهت تزریق توان اکتیو به شبکه و کمک به کنترل فرکانس، سیگنال کنترلی جدیدی مطابق با آنچه در شکل 3-9 در داخل خط چین نشان داده شده است، پیشنهاد می‌شود.

    این سیگنال کنترلی در زمان تشخیص انحراف فرکانس در شبکه، کنترل اولیّه فرکانس توربین‌های بادی  DFIG را فعّال کرده و تغییر توان اکتیوی متناسب با تغییرات فرکانس سیستم  و همچنین نرخ تغییرات فرکانس شبکه  برای شبکه قدرت فراهم می‌آورد. اثر لختی توربین‌های بادی با ثابت کنترلر  و پشتیبانی کنترل اولیّه فرکانس نسبت مستقیم با  دارد. این افزایش توان علاوه بر مقدار توان تحویلی توربین‌های بادی قبل از بروز اغتشاش بار  بوده و با اعمال سیگنال کنترلی جدید انرژی جنبشی موجود در جرم چرخان توربین‌ها به این مقدار اضافه شده و مقدار جدیدی  را اخذ می کند. لازم به ذکر است بخاطر جذب انرژی جنبشی موجود در توربین‌های چرخان بادی جهت تزریق آن به شبکه، سرعت چرخش توربین‌ها از سرعت بهینه شان کاهش می‌یابد. نرخ کاهش سرعت توربین بادی به تغییرات فرکانس و نرخ تغییرات آن وابسته است.

    ذکر این نکته ضروری است، توان اکتیو اضافی DFIG، تنها در دوره ای گذرا در کنترل اولیّه فرکانس شرکت دارد. وقتی سیستم به حالت ماندگار جدیدی دست پیدا کرد که با حالت بهینه آن اختلاف دارد، نرخ تغییرات فرکانس توسط ثابت میراکنندگی بار و تنظیم دروپ سیستم تاثیر می پذیرد. کنترلر انتگرالگیر

    شکل 3- 9 کنترلر پیشنهادی برای پشتیبانی فرکانس

    حلقه ثانویه کنترل (AGC) سعی در از بین بردن خطای حالت ماندگار شبکه می کند و فرکانس شبکه و توان انتقالی خطوط را به مقدار نامی و از پیش مقرّر شده آن باز می‌گرداند. در نتیجه، سیگنال کنترلی اضافی ای که برای مبدل الکترونیک قدرت در نظر گرفته شده بود و به عنوان تابعی از تغییرات فرکانس و نرخ تغییرات فرکانس عمل می‌کرد(شکل 3-9 )، غیرفعّال شده و عملکرد نرمال DFIG پیگیری می‌گردد تا مجدّداً سرعت چرخش توربین‌های بادی را به میزان بهینه آن باز گرداند و زمینه مشارکت‌های بعدی را فراهم کند.

    3-3- مشارکت واحد های تولید توان خورشیدی در کنترل فرکانس شبکه

    با توجّه به سابقه تحقیق مطرح شده در باب کنترل فرکانس سیستم‌های تولید انرژی خورشیدی که در فصل پیش آمد، مشخّص شد، جایگزینی تولید خورشیدی به جای تولید متداول مستقیماً لختی شبکه را کاهش می‌دهد. علاوه بر آن با توجّه به نوسانات تابشی خورشید، توان استحصالی از انرژی خورشید ثابت نبوده و با تغییر شدّت تابش خورشید، تغییر می‌کند. خصوصیاتی که استحصال انرژی توسط سیستم‌های خورشیدی به صورت MPPT به دنبال دارد، ویژگی‌های مطلوبی برای بهره‌برداری از تولید خورشیدی در مقیاس بالا نیست. ورود یک چنین منبع کنترل نشده‌ای به شبکه، بار اضافی برای سیستم‌های کنترل فرکانس به حساب می‌آید.

    در این بخش ابتدا به چگونگی جذب انرژی خورشیدی توسط پانل‌های خورشیدی و معادلات مربوطه بیان می‌شود. در ادامه استراتژی کنترلی مناسبی برای شرکت دادن تولید خورشیدی در کنترل اولیّه فرکانس بیان می‌شود. تاثیرات استفاده از یک چنین سیستم کنترلی بر روی سیستم قدرت مدل شده و ساختار کنترل فرکانس بار شبکه در حضور این کنترلر به روز می‌شود.

    3-3-1- مشخّصات پانل‌های خورشیدی و مدلسازی آنها

    در اینجا به صورت مختصر خصوصیات و مدل ماژول‌های خورشیدی بیان می‌شود [58]. ماژول خورشیدی، تجهیزی غیر خطی است که می‌توان آنرا همانطور که در شکل 3-10 آمده به عنوان منبع جریان در نظر گرفت.

    با صرفنظر از مقاومت‌های سری داخلی ، می‌توان معادلات متداول  یک ماژول خورشیدی را به صورت بیان شده در رابطه 3-16 ذکر کرد:

    (3-16)

    شکل 3- 10 مدار معادل ماژول خورشیدی [21]

    که در آن  و  به ترتیب جریان و ولتاژ خروجی ماژول خروجی می باشند.  جریان تولیدی تحت تابش خورشیدی،  جریان اشباع معکوس،  شارژ الکتریکی الکترون،  ثابت بولتزمن،   فاکتور ایده‌آلی دیود،  دمای ماژول خورشیدی (به کلوین)،  تعداد سلول‌های خورشیدی موازی و  جریان ذاتی شاخه مقاومت موازی ماژول خورشیدی است. همانطور که در معادله 3-17 فرمول بندی شده، جریان اشباع ماژول خورشیدی  با نوسانات دما تغییر می‌کند:

    (3-17)
    (3-18)

    که در آن  جریان اشباع در دمای مرجع ،  انرژی باند خالی،  ضریب تاثیر دمای جریان اتصال کوتاه ماژول خورشیدی است. مقدار جریان شاخه‌های موازی به صورت زیر حاصل می‌شود:

    (3-19)

    که در آن  تعداد سلول‌های سری و  مقاومت موازی داخلی ماژول خورشیدی است.

    شکل 3-11 ساختار کلی ژنراتور خورشیدی متصل به شبکه را نشان می دهد.

    شکل 3- 11 ژنراتور خورشیدی متصل به شبکه

    با توجه مدلسازی که بیان شد، در یک تابش مشخصی از خورشید و یک دمای معین، پانل‌های خورشیدی با توجه به ولتاژ نقطه کار خود توان جریان مشخصی را تولید می کند. این نقطه کار با توجه به ولتاژ  ماژول خورشیدی حاصل می شود. این ولتاژ از طریق رفرنس ولتاژ واسط الکترونیک قدرت به این ادوات اعمال می شود. برای یک ماژول خورشیدی معادلات بیان شده در 3-16 الی 3-19، در نرم افزار Matlab/Simulink r2013a مدل شده و به ازاء تغییرات رفرنس ولتاژ ماژول‌های خورشیدی، منحنی‌های  و  به ازاء تابش‌های مختلف خورشید برای دمای عادی محیط معادل با 300 درجه کلوین (27 درجه سانتیگراد)، در شکل‌های 3-12و 3-13 رسم شده اند. از این نمودار‌های اینطور استنباط می‌شود که آرایه‌های خورشیدی غیر خطی‌اند و نقطه کار آنها به شدّت با تغییر تابش خورشید و همچنین ولتاژ رفرنس تغییر می‌کند.

    شکل 3- 12 منحنی V_I ماژول خورشیدی

     

     

     

    شکل 3- 13 منحنی V_P ماژول خورشیدی

    3-3-2- استراتژی کنترلی پیشنهادی برای مزرعه خورشیدی

    همانطور که بیان شد می‌توان دینامیک سیستم قدرت متشکّل از چندین ژنراتور سنکرون را به فرم خطی شده زیر مدل کرد [2]:

    (3-20)

    که در آن  فرکانس سیستم در مبنای واحد،  و  به ترتیب توان مکانیکی و الکتریکی کل در مبنای واحد،  ثابت لختی به ثانیه و  عامل میراکننده در مبنای واحد است. به خاطر اینکه معمولاً ثابت زمانی بزرگی در ارتباط با دینامیک توان مکانیکی  وجود دارد (نظیر دینامیک بویلر)، در چهارچوب زمانی کوتاه مدت لختی سیستم نقشی مهّم در تعیین حسّاسیت فرکانس سیستم نسبت به عدم تعادل میان تولید و مصرف دارد. از طرفی عامل میراکننده تعیین کننده قابلیّت سیستم در جذب عدم تعادل توان و کم کردن تغییرات حالت ماندگار فرکانس سیستم دارد.

    3-3-3- تغییر در تنظیم دروپ واحد‌های تولیدی در حضور تولید خورشیدی با ضریب نفوذ

    ساختار اصلی تنظیمات دروپ مانند قبل ثابت است؛ افزایش ضریب نفوذ بادی، افزایشی در دروپ معادل (کاهشی در بهره معادل دروپ) را به همراه دارد. با داشتن ضریبی معادل با ، تنظیم دروپ به فرم بیان شده در معادله 3-21 تغییر می نماید:

    (3-21)

    3-3-4- تغییر در ثابت لختی سیستم در حضور تولید خورشیدی

    همانند تولید بادی، در حضور تولید خورشیدی با ضریب نفوذ  در شبکه معادله تعادل توان 3-19 کماکان برقرار است. ولی از آنجا که تولید خورشیدی هیچ جرم چرخانی ندارد و انرژی ذخیره شده ای در خود ندارد، حضور تولید خورشیدی با ضریب نفوذ   در شبکه منجر به کاهش لختی سیستم صورت معادله 3-22 می‌شود:

    (3-22)

    در چنین شرایطی اگر تولید خورشیدی سهمی در توانایی تنظیم فرکانس نداشته باشد، تغییرات بار در شبکه منجر به تغییرات شدیدتری در فرکانس سیستم خواهد شد.

    3-3-5- مشارکت واحد تولید خورشیدی در تنظیم فرکانس شبکه

    جهت فائق آمدن بر مشکلات نامطلوب ورود تولید سیستم‌های خورشیدی، طرح کنترلی جدیدی برای شرکت دادن تولید خورشیدی در تنظیم فرکانس سیستم قدرت پیشنهاد شد [29]. در این طرح کنترلی، برای اینکه سیستم خورشیدی تنظیماتی مشابه تنظیم دروپی مشابه با ژنراتورهای سنکرون داشته باشد، یک گاورنر سرعت مجازی برای آن طراحی شده است. علاوه بر آن زمانی که کسری بار یا افزایش تابش شدیدی رخ داد، می بایست توان خروجی واحد خورشیدی سریعاً محدود گردد تا عدم تعادل توان تغییرات توان کمینه گردد. پس از یک تاخیر زمانی، سیستم خورشیدی می‌تواند مجدّداً به حالت کنترل دروپ خود باز گردد.

    از مدل تک خطی سیستم خورشیدی متصل به شبکه که در شکل 3-11 نشان داده شده است، نیز می‌توان برای نشان دادن طرح کنترلی استفاده شود. لازم به ذکر است در طرّاحی فعلی، از دینامیک سریع اندوکتانس داخلی اینورتر در مقایسه با دیگر اجزای سیستم صرفنظر شده است [59] .همانطور که در شکل 3-14 نشان داده شده است استراتژی کنترلی را می‌توان در سه سطح بیان نمود:

    شکل 3- 14 ساختار اصلی سیستم کنترلی

    در سطح 1، یک کنترلر PWM مطابق حلقه دوگانه کنترلی مشغول بکار خواهد بود (جهت اطلاعات بیشتر به [21] مراجعه شود). حلقه خارجی ولتاژ آرایه خورشیدی  و توان راکتیو  آنرا کنترل می‌کند، در

    پایان نامه جبران سازی فلیکر ولتاژ در خروجی توربین های بادی بر پایه ژنراتور القایی

     متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته برق

    دانشگاه آزاد اسلامی

    واحد دامغان

    دانشکده مهندسی

    پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق

    گرایش قدرت

    عنوان

    جبران سازی فلیکر ولتاژ در خروجی توربین های بادی بر پایه ژنراتور القایی توسط استات کام جهت بهبود توان

    دی ماه 1393

    (در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

    تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

    (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

    فهرست مطالب

    عنوان                                                                                            صفحه

    چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………….1                                                                                              

    فصل اول:آشنایی با پدیده های کیفیت توان

    1-1:مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………2

    1-2:عوامل تاثیر گذار بر افزایش اهمیت موضوع کیفیت برق……………………………………………………2

    1-3 :کیفیت توان چیست؟…………………………………………………………………………………………………..3

    1-4 :طبقه بندی پدیده های کیفیت توان………………………………………………………………………………..4

        1-4-1 :حالتهای گذرا…………………………………………………………………………………………………….4

                1-4-1-1 :حالتهای گذرای ضربه ای………………………………………………………………………4

                1-4-1-2 :حالتهای گذرای نوسانی…………………………………………………………………………4

         1-4-2 :تغییرات بلند مدت ولتاژ…………………………………………………………………………………….5

                1-4-2-1 :افزایش ولتاژ………………………………………………………………………………………..5

                1-4-2-2 :کاهش  ولتاژ………………………………………………………………………………………..5

                1-4-2-3:قطعی های دائم……………………………………………………………………………………..6

         1-4-3 :تغییرات کوتاه مدت ولتاژ…………………………………………………………………………………..6

                1-4-3-1 :قطعی های کوتاه مدت…………………………………………………………………………..6

                1-4-3-2 :فرو رفتگی ولتاژ……………………………………………………………………………………6

                1-4-3-3 :برآمدگی ولتاژ………………………………………………………………………………………7

         1-4-4 :اعوجاج شکل موج……………………………………………………………………………………………8

                1-4-4-1 :جابجاییDC…………………………………………………………………………………………8

                1-4-4-2 :هامونیک ها………………………………………………………………………………………….8

               1-4-4-3 :هامونیک های میانی………………………………………………………………………………..9

        1-4-5 :برش ولتاژ…………………………………………………………………………………………………………9

        1-4-6 :نوسانات ولتاژ………………………………………………………………………………………………….10

        1-4-7 :فلیکر ولتاژ………………………………………………………………………………………………………11

               1-4-7-1 :عوامل ایجاد فلیکر……………………………………………………………………………….12

               1-4-7-2 :اثرات فلیکر………………………………………………………………………………………..13

               1-4-7-3 :روش های کاهش فلیکر…………………………………………………………………………..14

    1-5 جمع بندی………………………………………………………………………………………………………………..15

    فصل دوم:آشنایی با ادوات FACTS

    2-1:مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….16

    2-2:معرفی جبرانساز Var استاتیك SVC……………………………………………………………………………16

        2-2-1:كاربردهای SVC ……………………………………………………………………………………………..17

        2-2-2:رایج­ترین انواع SVC…………………………………………………………………………………………17

    2-3:معرفی و شبیه سازی جبرانساز استاتیک STATCOM……………………………………………………18

        2-3-1:کاربردهای STATCOM……………………………………………………………………………………19

        2-3-2:شبیه سازی STATCOM…………………………………………………………………………………..19

        2-3-3:مقایسه STATCOM و SVC…………………………………………………………………………….22

    2-4:معرفی خازن سری كنترل تریستوری TCSC………………………………………………………………….24

       2-4-1:اهداف جبرانسازی خطوط انتقال توسط خازن­های سری………………………………………….24

       2-4-2میراكردن رزونانس زیر سنكرون (SSR) ………………………………………………………………..24

    2-5:معرفی ترانسفورماتور شیفت دهنده فاز PST…………………………………………………………………25

        2-5-1:کاربردهای PST………………………………………………………………………………………………..26

        2-5-2:كاربردهای دینامیكی و گذرا……………………………………………………………………………….26

    2-6:معرفی جبرانسازی سری سنكرون استاتیك SSSC…………………………………………………………26

        2-6-1:کاربرد های SSSC……………………………………………………………………………………………27

    2-7: معرفی كنترل­كننده یكپارچه توان UPFC……………………………………………………………………..27

    2-8:معرفی كنترل­كننده توان بین خطوط(IPFC) ………………………………………………………………….28

    فصل سوم:آشنایی با سیستمهای بادی تولید انرژی الکتریکی

    3-1:مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….30

    3-2:تاریخچه توربین های بادی………………………………………………………………………………………….30

        3-2-1:تولید انرژی مکانیکی…………………………………………………………………………………………31

        3-2-2:تولید انرژی الکتریکی………………………………………………………………………………………..31

    3-3:مشخصه های انرژی بادی……………………………………………………………………………………………33

    3-4:فن آوری توربین های بادی…………………………………………………………………………………………38

    3-5:عملکرد  توربین های بادی از نظر سرعت……………………………………………………………………..38

       3-5-1:توربین های بادی سرعت ثابت…………………………………………………………………………….39

       3-5-2:توربین های بادی سرعت متغییر……………………………………………………………………………40

              3-5-2-1:توربین های بادی با تغییرات سرعت محدود………………………………………………41

              3-5-2-2:توربین های بادی سرعت متغییر با ژنراتور القایی تغذیه دوبل (DFIG)…………42

             3-5-2-3:توربین های بادی سرعت متغییر با مبدل فرکانسی با توان کامل……………………..43

    3-6:کنترل آیرودینامیکی توربین های بادی…………………………………………………………………………..45

        3-6-1:کنترل ایستا (Stall Control) ……………………………………………………………………………..45

        3-6-2:کنترل زاویه پره (Pitch Control) ………………………………………………………………………45

        3-6-3:کنترل ایستای اکتیو (Active Stall Control) ……………………………………………………….46

    3-7:ژنراتور های توربین های بادی…………………………………………………………………………………….46

        3-7-1:ژنراتور القایی……………………………………………………………………………………………………47

               3-7-1-1:ژنراتور القایی قفس سنجابی…………………………………………………………………..47

               3-7-1-2:ژنراتور القایی روتور سیم پیچی شده……………………………………………………….48

         3-7-2:ژنراتور سنکرون ……………………………………………………………………………………………..49

                3-7-2-1:ژنراتورهای سنکرون روتور سیم پیچی شده(WRSG)………………………………50

                3-7-2-2:ژنراتورهای سنکرون مغناطیس دائم(PMSG)………………………………………….50

         3-7-3:ژنراتور DC…………………………………………………………………………………………………….51

         3-7-4:ژنراتورهای ولتاژ بالا………………………………………………………………………………………..52

    3-8:کاربرد الکتروینک قدرت در توربین های بادی………………………………………………………………52

        3-8-1:راه انداز نرم(Soft Starter) ……………………………………………………………………………….52

        3-8-2:بانک خازنی……………………………………………………………………………………………………..53

        3-8-3:یکسوساز و اینورتر……………………………………………………………………………………………53

        3-8-4:مبدل فرکانس……………………………………………………………………………………………………54

    3-9:جمع بندی………………………………………………………………………………………………………………..55

    فصل چهارم:انتشار فلیکر و طراحی فلیکرمتر

    4-1:مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….56

    4-2تخمین نوسانات ولتاژ………………………………………………………………………………………………….57

    4-3:اندازه گیری شدت فلیکر کوتاه مدت و بلند مدت………………………………………………………….58

    4-4:آزمایش عملکرد فلیکرمتر……………………………………………………………………………………………62

    4-5:ارزیابی فلیکر در شبکه متصل به بارهای مختلف……………………………………………………………63

    4-6:حدود مجاز فلیکر ولتاژ در سطوح مختلف ولتاژ…………………………………………………………….64

    4-7:مدت زمان لازم برای اندازه گیری فلیکر………………………………………………………………………..64

    4-8:فواصل زمانی اندازه گیری فلیکر برای شرکت های برق………………………………………………….65

    4-9:حدود مجاز تزریق فلیکر توسط مشترکین……………………………………………………………………..65

    4-10:مشخصه یک نوسان ولتاژ نمونه…………………………………………………………………………………66

    4-11:ارزیابی فلیکر توربین های بادی متصل به شبکه در استانداردIEC 61400-21………………….67

         4-11-1:بهره برداری پیوسته………………………………………………………………………………………..68

         4-11-2:عملیات کلید زنی…………………………………………………………………………………………..69

    فصل پنجم:شبیه سازی و تحلیل نتایج

    5-1:مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….71

    5-2:توصیف مدل……………………………………………………………………………………………………………..71

    5-3:مدل سازی در سیمولینک…………………………………………………………………………………………….73

    5-4:تحلیل نمودارها………………………………………………………………………………………………………….77

        5-4-1:تغییرات توان اکتیو و راکتیو قبل و بعد از اتصال STATCOM……………………………….77

        5-4-2:زوایای پره ها قبل و بعد از اتصال STATCOM…………………………………………………..78

        5-4-3:اندازه گیری مقادیر فلیکرمتر قبل و بعد از اتصال STATCOM………………………………79

    5-5:جمع بندی………………………………………………………………………………………………………………..82

    نتیجه گیری

    نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………83

    منابع

    منابع………………………………………………………………………………………………………………………………..84

    پیوست ها

    پیوست ها………………………………………………………………………………………………………………………..86

    استفاده از انرژی های تجدید پذیر جهت تولید انرژی الكتریكی، به طور فزاینده ای افزایش یافته است با گسترش استفاده از سیستم های انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر (FACTS)، جهت جبران كیفیت های توان و ولتاژ، محدوده استفاده از این انرژی ها را افزایش داده است استفاده از انواع توربین های بادی جهت تولید انرژی برق، در سال های اخیر رایج شده است و بسیاری از كشور ها از آن استفاده می كنند در این پروژه، كاربرد جبران ساز سنكرون استاتیكی (STATCOM) در بهره برداری پیوسته ی یك مزرعه ی بادی ارزیابی شده است و تأثیر حضور STATCOM بررسی و مدل سازی شده است نتایج شبیه سازی نشان می دهد كه توان شبكه با حضور STATCOM بهبود می یابد و توربین های بادی سرعت ثابت به خاطر خصلت نوسانی توان تولیدی خود به طور قابل ملاحظه ای کیفیت ولتاژ شبکه الکتریکی متصل به آنها را تحت تاثیر قرار می دهند.نوسانات سریع ولتاژ تولید شده توسط این توربین ها باعث بروز فلیکر ولتاژ در شبکه می شود. با توجه به شبیه سازی انجام شده می توان اثر پارامترهای مختلف شبکه الکتریکی بر روی میزان فلیکر ولتاژ انتشار یافته ناشی از توربین های بادی را بررسی کرد.برای ارزیابی میزان انتشار فلیکر ولتاژ، برنامه فلیکرمتر بر اساس استاندارد IEC 61400-4-15 نوشته شده است.مطالعه و شبیه سازی در محیط MATLAB/SIMULINK  و با در نظر گرفتن سه توربین 3 مگاو ات بر پایه ی ژنراتور القایی در یك مزرعه بادی انجام شده است.                            

    1-1:مقدمه

    بحث کیفیت توان که تا امروزه یکی از بحث های مهم در سیستمهای قدرت می باشد از گذشته مطرح بوده است و شرکت های برق در سرتاسر جهان از چندین دهه قبل بر روی این موضوع کار کرده اند.

    در سال 1970 کیفیت برق به عنوان یکی از اهداف مهم در طراحی سیستم های قدرت صنعتی مطرح گردید،علاوه بر ایمنی،سرویس دهی با قابلیت اطمینان بالا و کم شدن هزینه های اولیه و جاری نیز از مباحثی بود که به همراه آن مهندسین برق را درگیر ساخت. تقریبا در همین زمان موضوع “کیفیت ولتاژ” در کشورهای اسکاندیناوی و در شوروی سابق مطرح گردید که هدف اصلی آنها کنترل تغییرات کم دامنه ولتاژ بود.

    1-2:عوامل تاثیر گذار بر افزایش اهمیت موضوع کیفیت برق

    امروزه عوامل متعددی موجب گردیده اند که بحث کیفیت توان و عرضه برق با کیفیت مناسب به مصرف کنندگان از مباحث مهم بشمار می آید که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می شود:

    • تجهیزات و دستگاه ها نسبت به اغتشاشات ولتاژ از حساسیت بیشتری بر خوردار شده اند.تجهیزات قدرت به 10 تا 20 سال گذشته بسیار حساس تر شده اند.آقای توماس کِی در سال 1978 مشکلات اغتشاشات ولتاژ روی عملکرد تجهیزات الکترونیک را مورد بحث قرار دارد. علاوه بر حساس شدن تجهیزات،شرکتها نیز بعت اتلاف وقت و کاهش درآمد در آثر مشکلات مربوط به پدیده های کیفیت توان به این مساله حساسیت بیشتری نشان می دهند. در یک شبکه ایده آل انرژی الکتریکی ،برقراری برق بصورت پیوسته یک حق اساسی برای مشترکین مورد نظر می باشد ،در نتیجه هر گونه قطعی برق با اعتراضی بیش از گذشته مواجه خواهد بود،حتی اگر باعث هیچگونه خرابی یا خسارت فیزیکی نگردد.[5]
    • تجهیزات و دستگاه های مختلف به تنهایی باعث بروز اغتشاشات ولتاژ می شوند.ادوات الکترونیک قدرت مدرن نه تنها به اغتشاشات ولتاز حساس هستند بلکه خود باعث بروز اغتشاش ولتاژ می گردند.افزایش استفاده از مبدلها (از تجهیزات الکترونیکی مصرف کننده ها و کامپیوتر ها تا تجهیزات کنترل سرعت در موتورها)منجر به افزایش اغتشاشات در ولتاژ گردیده است.مساله اصلی در اینجا غیرسینوسی بودن جریان یکسو کننده ها و اینورترها می باشد. جریان ورودی این دستگاه ها علاوه بر دارا بودن فرکانس اصلی شبکه حاوی هارمونیک نیز می باشند. که به علت افزایش استفاده از آنها مشکل مهمی برای شبکه بحساب می آیند.
    • افزایش نیاز برای استاندارد کردن و معیار های عملکرد:در قدیم مصرف کننده انرژی الکتریکی از دید بسیاری از شرکت های برق صرفا یکبار ساده به شمار می آمد، قطعی برق و اغتشاشات ولتاژ یک امر طبیعی محسوب می شد و شرکت مذکور نیز طبق خواسته خود عمل می نمود و هر مشترکی که نیاز به کیفیت و قابلیت اطمینان بالاتری داشت می بایست هزینه اضافی پرداخت کند،اما امروزه شرکت های تامین کننده برق به مصرف کننده به عنوان یک “مشتری”نگاه می کنند.الکتریسیته بصورت یک محصول با مشخصات خاص خود شناخته شده که می تواند اندازه گیری شود،پیش بینی گردد،تضمین شود،ارتقاء یابد و … که این موضوع بعلت گرایش به سمت خصوصی سازی و تغییر ساختار شبکه برق می باشد.رقابت آزاد در بازار های برق موضوع راحتی پیچیده تراز این هم می کند. در قدیم مصرف کننده قراردادی با موسسه برق محلی منعقد می ساخت و آن موسسه هم انرژی الکتریکی را با کیفیت و قابلیت خاص خود در اختیار مصرف کننده قرار می داد،اما امروزه در سیستمهای تجدید ساختار شده و با گسترش بازار برق مشترکین می توانند انرژی الکتریکی را از هر موسسه ای که متمایل باشند خریداری کنند،بنابراین موسسه ای در این راستا موفق است که بتواند برق را با کیفیت و قابلیت اطمینان بهتری به مشترکین تحویل بدهد. بنابراین بحث کیفیت توان و کاهش اثرات سوء ناشی از آن اهمیت خود را نشان می دهد.
    • کیفیت توان قابل اندازه گیری است:با دسترس بودن وسایل الکترونیکی برای اندازه گیری و نمایش شکل موجها،کیفیت توان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.در قدیم اندازه گیری شاخصهای کیفیت توان مشکل بود و محدود به اندازه گیری مقدار موثر ولتاژ،فرکانس و قطعی های بلند مدت بود.اما امروزه با پیشرفت تکنولوزی و در اختیار بودن تجهیزات مانیتورینگ کیفیت توان،همچنین ارائه شاخصها و روش های مناسب، ارزیابی و اندازه گیری پدیده های مختلف کیفیت توان براحتی قابل انجام است.

    1-3 :کیفیت توان چیست؟

    از دیدگاه های مختلف تعاریف متفاوتی برای کیفیت توان بیان شده است. به عنوان نمونه یک شرکت برق کیفیت توان را بیشتر از جنبه قابلیت اطمینان مطرح می کند و یا از دید یک تولید کننده،کیفیت توان مشخصات برق عرضه شده برای کارکرد مناسب دستگاه های تولیدی می باشد.

    دیکشنری انجمن بین المللی مهندسین برق در استاندارد IEEE std 1100 کیفیت توان را چنین تعریف می کند:”کیفیت توان برق دار کردن تجهیزات حساس برای عملکرد مناسب آن تجهیزات است”تعریف جامع تر که در مرجع[5]بیان شده مشکلات توان را چنین مطرح میکند:”هر مشکلی در برق عرضه شده که به صورت انحراف جریان،ولتاژ یا فرکانس بروز می کند و منجر به خرابی یا عملکرد نامناسب تجهیزات مشترکین می گردد”.

    1-4 :طبقه بندی پدیده های کیفیت توان

    علیرغم وجود توافقهائی در تعاریفی که برای پدیده های کیفیت توان انجام شده است،دو مورد استاندارد مرجع که بطور گسترده ای مورد استفاده هستند سری IEEE1159 و IEC-61000 می باشند که پدیده های مشهور معرفی شده توسط این استانداردها در ادامه تشریح می گردد[6و5و4]:

    1-4-1 :حالتهای گذرا:

    اصطلاح گذرا بطور معمول در مورد تغییرات ناگهانی در یک شکل موج سینوسی بکار می رود.کلمه ضربه برای تشزیح امواج گذرایی که توسط صاعقه بوجود می آید مورد استفاده قرار می گیرد. استاندارد IEC61000-2-5-1990 امواج گذرا را بسته به منابعی که باعث وقوع این اختلالات میگردند به دو زیر گروه تقسیم میکند:

    1-4-1-1 :حالتهای گذرای ضربه ای:

    حالتهای گذرای ضربه ای به تغییر ناگهانی در شرایط پایدار جریان،ولتاژ یا هر دو و با فرکانسی متفاوت با فرکانس شبکه و پلاریته یک جهتی اطلاق می شود.حالتهای گذرای ضربه ای بطور معمول با دو مشخصه”Decay Time” و “Rise Time” و همچنین محتویات طیفی آنها شناخته می شوند.شکل (1-1)موج ضربه بر روی موج سینوسی را نشان می دهد.حالتهای گذرای ضربه ای علاوه بر اثرات نامطلوبی که بر روی عایقها دارند باعث تحریک فرکانس طبیعی شبکه و بروز حالتهای گذرای نوسانی نیز می گردند.

    تعداد صفحه :114

    قیمت :37500 تومان

    بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

    و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

    پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.com

    پایان نامه طراحی و پیاده­ سازی یک سیستم توصیه­ گر بافت ­آگاه برای اقامتگاه گردشگر

     

    (در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

    تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

    (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

    دانشکده مهندسی عمران و نقشه ­برداری

    پایان نامه به عنوان یکی از الزامات جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد

    مهندسی سیستم­های اطلاعات مکانی

    عنوان:

     

    طراحی و پیاده­ سازی یک سیستم توصیه­ گر بافت ­آگاه برای اقامتگاه گردشگر

    شهریور 1394

     

    چکیده

    امروزه گردشگری و جذب گردشگر به عنوان یکی از منابع اقتصادی، به ویژه در کشورهای دارای سابقه­ی فرهنگی و تاریخی از جمله ایران، مورد توجه بسیار قرار گرفته است. در این بین توسعه­ی سامانه­های مبتنی بر سیستم­های همراه به منظور ارائه­ اطلاعات در خصوص مراکز گردشگری و اقامتگاه­ها و متناسب با سلیقه و علاقه گردشگر به طور چشمگیری گسترش یافته است.

    انتخاب بهترین مکان و تعیین بهترین مسیر جهت بازدید از مکان­های منتخب، هدف مهمی در برنامه ­ریزی گردشگری می­باشد. بافت، اطلاعاتی می­باشد که توصیف­کننده وضعیت کاربران بوده و بر فرایند تصمیم ­گیری و انتخاب کاربران تاثیر گذار است. بکارگیری این نوع از اطلاعات توسط سیستم­های توصیه­گر در حوزه گردشگری جهت تضمین کیفیت مناسب توصیه­گری ضروری می­باشد. با وجود سامانه­های متعدد در زمینه گردشگری، تعداد کمی از آن­ها به صورت همزمان به علایق کاربر و بافت او در ارائه اطلاعات می­پردازند.

    هدف پایان نامه حاضر بررسی و ایجاد سیستم توصیه­گر بافت­آگاه برای ارائه اقامتگاه به گردشگر بر مبنای اطلاعات بافتی است. یکی از بافت­های در نظرگرفته شده نوع سفر کاربر است علاوه بر نوع سفر بافت­های موقعیت اقامتگاه و زمان نیز انتخاب شده­اند. سپس نقش هر بافت در ارائه اطلاعات به گردشگر تعیین شده است. برای پالایش اطلاعات و ارائه توصیه به کاربر از سیستم توصیه­گر مبتنی بر شرط استفاده شده است. در این تحقیق، طراحی سیستم به گونه­ای بوده است که کاربر نوع سفر خویش، میزان امکانات مطلوب اقامتگاه و اتاق و همین­طور میزان هزینه برای اقامت را مشخص می­نماید و برنامه کاربردی، سه اولویت اول را برای اقامتگاه به وی بر روی نقشه نشان می­دهد. همچنین رویدادهای مختلف مانند نمایشگاه­ها و جشن­های بومی به کاربر ارائه می­شود. سرویس پیشنهادی بر روی سیستم عامل اندروید طراحی و پیاده­سازی شد و سپس در اختیار تعدادی از کاربران قرار گرفت. با توجه به نتایج، 80% کاربران برنامه کاربردی را سودمند دانسته و به دیگر گردشگران توصیه نمودند.

    کلمات کلیدی: بافت – بافت آگاهی – سیستم توصیه­گر – گردشگر

     

     

     

    فهرست مطالب

     عنوان                                                                                                                          صفحه

               هیئت داوران. ج

                تقدیم به ه

                سپاسگزاری و

    ………. چکیده. ز

    ………. فهرست جدول­ها ک

    ………. فهرست شکل­ها ل

    فصل اول: معرفی. 1

    1-1….. مقدمه 2

    1-2….. اهداف تحقیق. 2

    1-3….. تعریف مساله و پرسش­های تحقیق. 3

    1-4….. پیشینه­ی تحقیق. 4

    1-5….. ساختار پایان نامه 9

    فصل دوم: سیستم­های توصیه­گر. 11

    2-1….. مقدمه 12

    2-2….. معماری کلی یک سیستم توصیه­گر. 13

    2-3      منابع دانش و داده در سیستم­های توصیه­گر. 14

    2-4      تکنیک­های توصیه براساس ورودی و خروجی. 15

    2-4-1مبتنی بر محتوا 15

    2-4-2فیلتر مشارکتی. 17

    2-4-3روش­های مبتنی بر داده شخصی. 18

    2-4-4مبتنی بر دانش.. 19

    2-4-5ترکیبی. 21

    فصل سوم: حسابگری بافت­آگاه 24

    3-1….. مقدمه 25

    3-2….. بافت و بافت آگاهی. 25

    3-3      معماری سیستم­های اطلاعات مکانی بافت­آگاه 27

    3-4….. خدمات بافت­آگاه 28

    3-5….. بافت­های ورودی سیستم­های بافت­آگاه 29

    3-5-1موقعیت.. 29

    3-5-2هدف استفاده 29

    3-5-3زمان. 30

    3-5-4محیط فیزیکی. 30

    3-5-5سابقه ناوبری. 30

    3-5-6تعیین جهت.. 31

    3-5-7موقعیت فرهنگی و اجتماعی. 31

    3-6….. سازگاری. 31

    فصل چهارم: مدلسازی. 34

    4-1….. مقدمه 35

    4-2      بافت­های موثر و معیارهای تصمیم ­گیری در پیشنهاد اقامتگاه 36

    4-2-1نوع سفر. 37

    4-2-2موقعیت اقامتگاه 37

    4-2-3زمان. 38

    4-2-4ترجیحات کاربر. 38

    4-3….. مدلسازی سیستم توصیه­گر. 39

    4-4….. خدمات ارائه شده در برنامه کاربردی. 43

    4-4-1پیشنهاد اقامتگاه به کاربر. 43

    4-4-2ارائه رویداد 44

    4-4-3نمایش نقشه و مسیر حرکت و ناوبری  45

    4-5….. معماری سیستم 46

    فصل پنجم: پیاده­سازی. 48

    5-1….. مقدمه 49

    5-2….. محیط اجرایی. 49

    5-2-1رابط کاربر. 50

    5-2-2زیرسیستم مدیریت داده 51

    5-2-3زیر سیستم مدیریت مدل. 51

    5-3….. ساختار برنامه کاربردی. 51

    5-4….. مشخصات برنامه کاربردی. 55

    5-5….. ارزیابی. 60

    فصل ششم: نتیجه­گیری وبحث. 62

    6-1….. نتیجه­گیری. 63

    6-2….. پیشنهادات.. 64

    مراجع. 65

    واژه­نامه. 72

     

     

     

     

    فهرست جدول­ها

    عنوان                                                                                             صفحه

    جدول ‏1‑1 مقایسه ای بین سیستم­های توصیه­گر در زمینه گردشگری. 8

    جدول ‏2‑1 مقایسه ای بین روش­های موجود در سیستم­های توصیه­گر. 21

    جدول ‏4‑1 معیارهای تاثیرگذار در سیستم 37

    جدول ‏4‑2 مجموعه قیود برای یک آیتم 40

    جدول ‏4‑3 تعدادی از قیود تعریف شده 41

    جدول ‏5‑1 اقامتگاه­های در نظر گرفته شده در این تحقیق. 49

    جدول ‏5‑2 نمادهای مربوط به انواع اقامتگاه­ها روی نقشه 60

    جدول ‏5‑3 نتیجه پرسشنامه­ها 60

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    فهرست شکل­ها

    عنوان                                                                                                               صفحه

    شکل ‏2‑1 شمای کلی سیستم توصیه­گر. 14

    شکل ‏2‑2سیستم توصیه­گر محتوا محور. 16

    شکل ‏2‑3 سیستم توصیه­گر پالایش مشارکتی. 17

    شکل ‏3‑1 تقسیم بندی سیستم­های بافت آگاه 27

    شکل ‏3‑2معماری کلی سیستم­های بافت آگاه 28

    شکل ‏3‑3 سطوح مختلف سازگاری. 33

    شکل ‏4‑1گام­های پژوهش.. 36

    شکل ‏4‑2روش پیش پالایش بافت.. 42

    شکل ‏4‑3روش پس پالایش بافت.. 42

    شکل ‏4‑4روش مدل بافتی. 43

    شکل ‏4‑5الگوریتم پیاده سازی. 44

    شکل ‏4‑6 معماری سیستم پیشنهادی. 47

    شکل ‏5‑1 بسته­ها و کلاس­های برنامه کاربردی. 52

    شکل ‏5‑2 نمونه از پایگاه داده ایجاد شده برای اقامتگاه­ها 53

    شکل ‏5‑3 استخراج جهت از مختصات.. 53

    شکل ‏5‑4 نمایش منوی اصلی برنامه کاربردی. 56

    شکل ‏5‑5 نمایش تعدادی از اقامتگاه­ها در سطح شهر کرمان. 57

    شکل ‏5‑6 تغییر اندازه آیکون­ها با توجه به جهت کاربر. 57

    شکل ‏5‑7 انتخاب ویژگی­های اقامتگاه 58

    شکل ‏5‑8 نمایش اقامتگاه پیشنهادی و مسیر رسیدن به آن. 59

    شکل ‏5‑9 نمونه ­ای از رویدادها 59

     

     

     

     

    فصل اول

    معرفی

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1-1       مقدمه

    سیستم اطلاعات مکانی همراه یک چارچوب سخت­افزاری و نرم­افزاری می­باشد که دسترسی به داده­ ها و سرویس­های مکانی را با بهره گرفتن از دستگاه­های همراه و از طریق شبکه ­های ارتباطی بی­سیم فراهم می­ کند. این سیستم دارای خصوصیت سیالیت می­باشد که بر امکان شکسته شدن محدودیت­های مکانی در استفاده کاربران از خدمات این نوع کاربردها تاکید دارد. یکی از زمینه ­های کاربرد سیستم­های اطلاعات مکانی همراه، فرایند گردشگری می­باشد. وقتی گردشگر مقصدی را برای سفر انتخاب می­ کند، می ­تواند سایت­های زیادی را برای دریافت اطلاعات در زمینه مکان­های دیدنی شهر، رستوران­ها و اقامتگاه­ها بیابد. اطلاعات این سایت­ها ثابت هستند و برای همه به یک شکل نمایش داده می­شود و همینطور حجم اطلاعات زیاد است و کاربر باید زمان نسبتا زیادی را صرف جستجوی اطلاعات مورد علاقه خود کند.

    سیستم­های توصیه­گر، سیستم­های هوشمندی هستند که با شناسایی علایق و اولویت­های کاربر، اطلاعات موجود را پالایش کرده و پیشنهادات مناسب و مرتبط را به تک تک کاربران ارائه می­ کنند. سیستم­های توصیه­گر ابزاری برای هرچه توانمند کردن شهروندان در بهره ­برداری از فضای اینترنت محسوب می­شوند. با بهره گرفتن از سیستم­های توصیه­گر، امکان جستجو به دنبال مفاهیمی وجود دارد که در جستجوی عادی داده­ ها دسترسی به ­آنها مشکل است [1].

    پیاده­سازی سیستم­های توصیه­کننده در محیط­های سیار بدون در نظر گرفتن پارامترهای تاثیرگذار در این محیط چندان مناسب نمی­باشد. مجموعه این پارامترها، اطلاعات بافتی را تشکیل می­دهد. بافت اطلاعات ضمنی در مورد موقعیت و محیط اطراف کاربر در نظر گرفته می­شود. در سال­های اخیر این نوع سرویس­ها به صورت فراگیر مورد استفاده قرار گرفته­اند و براساس بافت کاربر، اطلاعات شخصی شده­ای را به وی ارائه می­دهند. نمونه­هایی از این سرویس را می­توان راهنمای گردشگری، یافتن نزدیکترین رستوران یا سایر مکان­های جاذب، ناوبری یا راهنمای مسیر نام برد.

    1-2       اهداف تحقیق

    با توسعه ارتباطات بی­سیم و استفاده از وسایل همراه، بافت­آگاهی و استفاده از آن در سیستم­ها و کاربردهای همراه رشد روزافزونی داشته است. مساله­ای که امروزه به علت رشد روزافزون تکنولوژی و حجم عظیمی از اطلاعات خود را نمودار می­ کند نیاز به سیستم­هایی است تا بتوانند مناسب­ترین خدمات و محصولات را  در حجم بالای اطلاعات دریافتی به كاربر توصیه كنند. سیستم­هایی كه این وظیفه را انجام می­ دهند سیستم­های توصیه­گر نامیده می شوند. این سیستم اطلاعات را با توجه به شرایط ارائه می­دهد و آیتم­های نامناسب را حذف و بهترین را بر اساس اولویت کاربر پیشنهاد می­دهد. سیستم وقتی مبتنی بر بافت­آگاهی باشد عملکرد بهتری ازخود نشان می­دهد [2]. بافت­آگاه بودن سیستم به این معناست که سیستم بر اساس آخرین موقعیت کاربر، به بازنگری در پیشنهادهای قبلی و مطرح کردن توصیه­های جدید اقدام می­ کند. سیستم توصیه­گر بافت­آگاه سیستمی است که هدف آن ارائه توصیه­های شخصی برطبق وضعیت بافتی جاری کاربر می­باشد [3].

    گردشگر نیاز به دستیابی به اطلاعات بهنگام و شخصی­شده­ای دارد که در هر زمان و هرجا برای او قابل دسترس باشد. سیستم­های راهنمای گردشگر در محیط همراه امکان دستیابی هرجاگاهی را به کاربر می­دهند. یکی ازضروری­ترین مسائلی که گردشگر با آن مواجه است یافتن مکان مناسب برای اقامت می­باشد.

    هدف از این پژوهش طراحی و پیاده­سازی سیستم توصیه­­گر بافت­آگاه برای اقامتگاه گردشگر در محیط همراه پرداخته است. این سیستم براساس بافت­های کاربر مانند نوع سفر، موقعیت، زمان و علایق کاربر توصیه­هایی را به وی ارائه می­ کند. این توصیه­ها شامل مناطق اسکان مانند هتل­ها، مهمان پذیرها، پانسیون و خوابگاه می­باشد. برای رسیدن به این هدف کلی اهداف جزیی زیر مدنظر است:

    شناسایی بافت­های موثر در مساله

    بررسی نقش بافت­های موقعیت، زمان، هدف سفر و علاقه­مندی کاربر در مساله

    پیاده­سازی سیستم و ارزیابی سیستم پیاده­سازی شده

    سیستم مورد نظر با توجه به بافت کاربر برخی خدمات گردشگری(مانند محل اقامت و ارائه نقشه راه­ها) را با بکارگیری یک سیستم توصیه­گر به کاربر پیشنهاد می­دهد و همچنین در یافتن مسیر کمک می­ کند.

    1-3       تعریف مساله و پرسش­های تحقیق

    اولین مساله ای که یک گردشگر با آن روبروست مکان مناسب برای اسکان و اقامت است. در سیستم­های گردشگری فعلی موقعیت­یابی تمام اقامتگاه­ها واقع در نزدیکی موقعیت گردشگر به راحتی امکان پذیر می­باشد. اما گردشگر می­خواهد مکانی را پیدا کند که متناسب با اولویت­ها و ترجیحات او باشد به بیانی دیگر بهترین تطبیق را با آن داشته باشد و هم­چنین هزینه اقامت متناسب با میزان هزینه­ای که خواهان پرداخت آن است و میزان امکانات رفاهی و خدماتی نیز برآورده کننده نیاز او باشد.

    فرض کنید برای اولین بار به شهری مسافرت کنیم چندین سئوال وجود دارد که تمایل داریم فرد یا افرادی دریافتن پاسخ به ما مشورت بدهند. به عنوان مثال در کدام قسمت شهر بدنبال مکان جهت اقامت باشیم؟ و کدام محل و با چگونه امکاناتی برای ما مناسب می­باشد؟ و یا اولین مکان مناسب­ترین می­باشد و یا در صورت گذشتن از آن مکان،مورد مناسب بهتری یافت می­گردد؟

    هر فعالیتی که به طور آشکار و نهان از انسان سر می­زند در نتیجه­ی یک تصمیم است. به عبارت دیگر تصمیم ­گیری به معنی انتخاب کردن یک راه از میان راه­های متفاوت است.

    بنابرین سوالات مرتبط با تحقیق شامل موارد زیر می­باشد:

    بافت­های تاثیرگذار کدامند؟

    چگونه گردشگر می ­تواند بهترین اقامتگاه را مطابق با ترجیحات شخصی­اش پیدا کند؟

    گردشگر از چه معیارهایی باید برای ارزیابی ­اقامتگاه­ها استفاده نماید؟

    تعداد صفحه :76

    قیمت :37500 تومان

    بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

    و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

    پشتیبانی سایت  asa.goharii@gmail.comپایان نامه 

    دانلود پایان نامه:شناسایی و رتبه بندی عوامل موثر بر جذب سرمایه های اجتماعی و سطح وفا داری مشتریان با تکنیک تصمیم گیری چند شاخصه ANP (مورد مطالعاتی: بانک مهر اقتصاد)

    متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :صنایع

    عنوان :شناسایی و رتبه بندی عوامل موثر بر جذب سرمایه های اجتماعی و سطح وفا داری مشتریان با تکنیک تصمیم گیری چند شاخصه  ANP (مورد مطالعاتی: بانک مهر اقتصاد)

    گرایش:مدیریت سیستم و بهره وری

    Continue reading “دانلود پایان نامه:شناسایی و رتبه بندی عوامل موثر بر جذب سرمایه های اجتماعی و سطح وفا داری مشتریان با تکنیک تصمیم گیری چند شاخصه ANP (مورد مطالعاتی: بانک مهر اقتصاد)”

    دانلود پایان نامه:سر مایه گذاری موفق در بازار بورس با بهره گرفتن از اتوماتای یادگیری سلولی

    متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی رشته : کامپیوتر

    عنوان :سر مایه گذاری موفق در بازار بورس با بهره گرفتن از اتوماتای یادگیری سلولی

    گرایش:نرم افزار

    Continue reading “دانلود پایان نامه:سر مایه گذاری موفق در بازار بورس با بهره گرفتن از اتوماتای یادگیری سلولی”