بهینه سازی جستجوی الگوی بکار رفته در پخش بار اقتصادی محدب و غیر محدب
| دسته بندی | مقالات ترجمه شده |
| بازدید ها | 4 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 116 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 6 |
Pattern Search Optimization Applied to Convex and Non-Convex Economic Dispatch
Abstract—Economic Dispatch is a classic power system
problem. It is formulated with either a non-linear quadratic
objective function only or by adding another sinusoidal term to
the quadratic function in order to incorporate the valve-point
effect. Both formulations are subjected to equality and nonequality
constraints. In solving such optimization problem, deterministic
and heuristic methods were utilized. Direct Search–
Pattern Search is a novel heuristic technique used in solving the
economic dispatch problems in this paper. This derivative-free
method shows optimistic results in dealing with simple and large
power systems. The proposed approach has been been tested
on three, six and twenty generation units to validate usage of
this heuristic technique in the economic dispatch area. Results
are compared with deterministic and other heuristic methods.
بهینه سازی جستجوی الگوی بکار رفته در پخش بار اقتصادی محدب و غیر محدب
چکیده
پخش بار اقتصادی یک مساله کلاسیک در سیستم های قدرت است . پخش بار اقتصادی با یک معادله تابع هدف غیر خطی درجه دوم و یا با اضافه کردن یک عبارت سینوسی به تابع درجه دوم به منظور گنجاندن اثر دریچه-نقطه ای فرمول نویسی می شود. هر دو فرمولاسیون تحت قیودهای تساوی و نامساوی قرار دارند. در حل چنین مساله بهینه سازی ،روش های بهینه سازی قطعی و اکتشافی مورد استفاده قرار گرفتند. جستجو مستقیم – جستجوی پاترن یک تکنیک اکتشافی جدید است که برای حل مساله پخش بار اقتصادی در این مقاله استفاده می شود. این روش مشتقی-آزاد نتایج بهینه ای در برخورد با سیستم های قدرت ساده و بزرگ نشان می دهد. روش پیشنهاد شده بر روی سه ، شش و بیست واحدتولیدی برای اعتبار استفاده از این روش اکتشافی در ناحیه پخش بار اقتصادی آزمایش شده است. نتایج با روش های قطعی و دیگر روش های اکتشافی مقایسه می شوند.
گزارش کاراموزی آشنایی با صنعت سیمان و دستگاههای بکار رفته در این صنعت
| دسته بندی | کارآموزی |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 302 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 25 |
گزارش کاراموزی آشنایی با صنعت سیمان و دسنتگاههای بکار رفته در این صنعت در 25 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست :
بخش اول : آشنایی با صنعت سیمان
بخش دوم : مرور اجمالی در آشنایی با موتورهای برق
بخش سوم : کارهای انجام شده توسط کارآموز
بخش اول : آشنایی با صنعت سیمان :
سیمان از انواع مصالح ساختمانی و گردی است نرم که دارای چسبندگی زیاد بوده و به عنوان یک چسب ساختمانی بکار می رود. این ماده مهم که سالانه میلیونها تن از آن در کشور تولید و به مصارف گوناگون می رسد در مقابل هوا و همچنین در زیر آب خود را گرفته، استحکام بیشتری پیدا نموده و مدت دوام آن نامحدود است.
سیمان به خودی خود مقاومت زیادی در مقابل فشار نداشته، لیکن پس از ترکیب با شن، ماسه و آب و تهیه ملات و بتون، با گذشت زمان مقاومت موردنظر را ایجاد می نماید.
به عبارت دیگر سیمانها مواد چسبنده ای هستند که قابلیت چسباندن ذرات به یکدیگر و به وجود آوردن جسم یکپارچه از ذرات متشکله را دارند. از نظر علمی سیمان ترکیبی است از اکسید کلسیم (آهک) با سایر اکسیدها نظیر اکسید آلومینیوم، اکسید سیلیسیم و اکسید آهن که میل ترکیب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زیر آب به مرور سخت می گردد و دارای مقاومت می شود. این سخت شدن مثل بستن گل هنگام از دست دادن آب نیست، بلکه واکنشی شیمیایی است که طی آن شکل جدیدی از ماده پدیدار می شود و سیمان سخت شده قابلیت نرم شدن مجدد با آب را ندارد.
کلمه سیمان اغلب در مفهوم کلی برای توصیف تمامی انواع مواد چسبنده بکار می رود، ولی در مفهومی دقیقتر به مواد چسبناکی اطلاق می گردد که در ساختمان و بناهای ساخته شده در مهندسی عمران به کار می رود.
سفت و محکم شدن سیمان در نتیجه هیدراسیون (ترکیب با آب) ایجاد می گردد، که ترکیب شیمیایی مخلوط سیمان با آب است و موجب تشکیل بلورهای شبه میکروسکوپی یا ماده شبه ژلاتینی می گردد. سیمان ساخت و ساز به خاطر خواص ترکیب با آب خود، که حتی در زیر آب نیز سفت می شود، اغلب سیمان هیدرولیکی نامیده می شود.
لغت «سیمان» از کلمه یونانی caementum مشتق شده است که به معنی تکه تکه کردن سنگ است، یعنی همانگونه که در ملات رومی بکار می رفته، و ارتباطی با خود ماده چسبنده ندارد.
چگونگی تولید سیمان :
براساس طبقه بندی بین المللی، صنعت سیمان جزء گروه صنایع کانی غیرفلزی محسوب می شود. اصولاً سه روش برای تولید سیمان وجود دارد :
1 ) روش تر 2 ) روش نیمه تر 3 ) روش خشک
این روشها بستگی به مواد خام ورودی به کوره از نظر غلظت و میزان آب اضافه شده به آنها دارد. مهمترین و پرکاربردترین روش تولید سیمان در جهان روش خشک است. سیستم پخت اکثر کارخانه های سیمان کشور ما نیز بر این روش استوار است.
در فرآیند نخست (تر) مواد خام به طور مرطوب به داخل کوره تغذیه می گردد. در فرآیند تولید سیمان به صورت خشک، مواد خام خشک، آسیاب شده و به صورت پودر خشک به درون کوره تغذیه می شود. در فرآیند نیمه تر مواد خام ابتدا به صورت خشک آسیابشده و سپس گویچه های حاصله به درون کوره تغذیه می شود.
خط تولید سیمان از معدن شروع و به بارگیرخانه و بسته بندی سیمان خاتمه می یابد. در تولید سیمان به روش خشک نخست مواد خام و اولیه نظیر سنگ آهک، خاک رس، مارل (خاک آهکدار)؛ سنگ گچ، سنگ آهن و سنگ سلیس از معادن استخراج می گردند. در استخراج موادی نظیر سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نیاز به چال زنی و ایجاد انفجار به وسیله دینامیت و مواد منفجره است. موادی نظیر خاک رس و مارل (خاک آهکدار) نیاز به چال زنی و انفجار ندارند و صرفاً از بولدوزرها و یا دستگاههای مشابه جهت دپو کردن مواد استفاده می شود.
چهار مرحله اصلی در تولید سیمان پرتلند وجود دارد (روش خشک) :
الف ) خرد کردن و آسیاب کردن مواد خام
ب ) ترکیب مواد به نسبت مناسب
ج ) پخت مخلوط تهیه شده در کوره (سیستم پخت)
د ) آسیاب کردن (نرم کردن) محصول پخته شده که به «کلینکر» معروف است.
الف ) خرد کردن و آسیاب کردن مواد خام :
در ابتدا مواد اولیه بایستی خرد شوند و به ابعادی تا حدود کمتر از ده میلی متر برسند. برای خرد کردن سنگ آهک، سنگ آهن، سنگ سیلیس و کلوخه های درشت و خرده سنگهای خاک رس از دستگاههای سنگ شکن یا خردکن استفاده می شود. در صورت ضرورت و همچنین در صورتیکه مقدار رطوبت مواد بالا باشد، می بایستی خشک شوند.
پس از خرد شدن و خشک شدن، در سیستمهای مدرن، مواد اولیه اصلی ضمن افزوده شده مواد اولیه فرعی به نسبتهای لازم با یکدیگر مخلوط مقدماتی شده و سپس در سیلوهای مشخص و معینی ذخیره می شوند و آنگاه جهت پودرشدن راهی «آسیابهای مواد خام» می گردند. در روش خشک تولید سیمان، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره به صورت پودر درآیند، همچنین برای جلوگیری از کلوخه شدن و پایین آوردن چسبندگی مواد، می بایستی تا حد امکان قبل از فرستادن پودر مواد خام به سیلوهای ذخیره، خشک و رطوبت گیری شوند.
ب ) ترکیب مواد به نسبت مناسب :
اولین ترکیب شیمایی موردنیاز نوع به خصوصی از سیمان، از طریق استخراج گزینشی و کنترل مواد خامی حاصل می گردد که به درون دستگاه خردکننده و آسیاب وارد می شوند. نظارت دقیق تر از طریق به دست آوردن دو یا چند دسته مواد حاوی مخلوط خامی که ترکیب شیمایی آن اندکی متفاوت است حاصل می گردد.
در فرآیند خشک این مخلوطها در سیلو ذخیره می شود، در فرآیند تر مخازن دوغاب بکار می رود. برای اطمینان از مخلوط شدن کامل مواد خشک در سیلو، هوای متراکم به درون مخزن وارد شده و موجب چرخش شدید و بهم خوردن مواد می گردد. در فرآیند تر، مخازن دوغاب با استفاده از وسایل مکانیکی یا هوای خشک، و یا هر دو هم زده می شود.
دوغاب که حاوی 35 الی 45 درصد آب است، گاهی از صافی گذرانیده می شود، که در نتیجه 20 الی 30 درصد محتوی آب آن کاهش می یابد. آنچه که از صافی گذشته، سپس به درون کوره تغذیه می شود. این کار موجب کاهش مصرف سوخت موردنیاز برای پخت می گردد. در قسمت آسیابهای مواد خام تنظیم نهایی مخلوط مواد خام که به نام «خوراک کوره» موسوم است، انجام شده و مخلوط حاصله که به صورت گردی نرم و حاوی ترکیبات لازم است، آماده تغذیه به کوره می باشد.
در کارخانه های سیمان آسیابهای گلوله ای و غلتکی کاربرد بیشتری دارند. پس از پودر شدن مواد خام از طریق این آسیابها، پودر حاصله را در «سیلوهای مواد خام» ذخیره می نمایند.
عامل مهمی که در یکنواخت کار کردن کوره و بالا بردن کیفیت کلینکر و در نتیجه سیمان مؤثر است، یکنواختی ترکیب خوراک کوره، خوب مخلوط شدن و همگن بودن آن می باشد. به منظور همگن یا هموژنیزه کردن مطلوب مواد خام، از سیلوهای ذخیره مجهز به سیستمهای «پنوماتیک» استفاده می شود. مواد خام از بالای سیلوهای ذخیره وارد سیلوهای تنظیم می شود و پس از تنظیمات لازم، از پایین سیلو تخلیه و به کوره تغذیه می گردد.
ج ) پخت مخلوط تهیه شده در کوره (سیستم پخت) :
کوره های اولیه ای که سیمان در آن پخته می شد، کوره های بطری شکل عمودی بوند. پس از آنها کوره های محفظه ای و سپس کوره های استوانه ای یکسره بکار گرفته شد. لیکن وسیله اصلی پخت سیمان در حال حاضر، کوره های استوانه ای دوار است.
سیستم پخت سیمان شامل سه قسمت «پیشگرمکن» ، «کوره» و «خنک کن» است. وظیفه پیشگرمکن، گرفتن رطوبت سطحی باقیمانده در مواد خام، آب تبلور و تجزیه کردن مقدماتی سیلیکاتها و همچنین کلسینه (آهک کردن) بخشی از کربناتهای موجود در مواد خام است.
قسمت اصلی عمل پخت در کوره صورت می گیرد. کوره های پخت سیمان استوانه های فلزی بزرگی هستند که طول و قطر آنها متناسب با ظرفیت کارخانه می باشد. این استوانه با شیب حدود 3 تا 4 درصد روی چند پایه مجهز به غلتک، قرار گرفته و دارای حرکت دورانی می باشد. مواد خام پس از طی مسیر پیشگرمکن از انتهای کوره، وارد کوره می شوند و به دلیل وجود شیب و حرکت دورانی مواد به سمت خروجی کوره و منطقه پخت سرازیر می شوند.
در انتهای کوره یک مشعل تعبیه شده که با استفاده از سوختهای مختلف، ایجاد محیط حرارتی با درجه حرارت بالای 1400 درجه سانتی گراد را می نماید. برای حفاظت از بدنه کوره در مقابل این حرارت بسیار زیاد، مناطق مختلف کوره با استفاده از انواع آجرهای نسوز، بتون و جرمهای نسوز پوشیده می شوند. محصول سیستم پخت که از کوره خارج می گردد «کلینکر» نام دارد که به صورت دانه های خاکستری یا قهوه ای رنگ می باشد و برای پختن هر کیلوگرم آن حدود 800 کیلوکالری انرژی حرارتی صرف می گردد.
کلینکر خروجی از کوره دارای درجه حرارتی حدود 1000 تا 1200 درجه سانتی گراد است. بازیابی این مقدار حرارت و همچنین مشکل بودن جابجا کردن «کلینکر» داغ، ضرورت سرد کردن آنرا ایجاب می نماید. خاصیت اساسی دیگر مربوط به سرد کردن «کلینکر» تکمیل تشکیل کریستالهای «کلینکر» و بالا رفتن کیفیت آن می باشد.
عمل سردکردن کلینکر توسط دستگاه خنک کن (کولر) انجام می پذیرد. کلینکر تولیدی یا محصول سیستم پخت قبل از ورود به آسیاب سیمان در سیلو، انبار و یا سالنهای مربوطه ذخیره می گردد. به موازات رشد و توسعه صنعت سیمان و پیشرفت تکنولوژی، جهان امروز شاهد فعالیت کوره هایی با ظرفیت تولیدی 5000 تن در روز است.
بخش دوم : مرور و آشنایی با موتورهای برق :
انواع موتورهای الکتریکی :
موتورهای DC :
یکی از اولین موتورهای دوار، توسط میشل فارادی در سال 1821 م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه ور بود، می شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود.
وقتی که جریانی از سیم عبور می کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می آمد و نشان می داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایرهای اطراف سیم می شود. این موتور اغلب در کلاس های فیزیک مدارس نشان داده می شود، اما گاهاً به جای ماده سمی جیوه، از آب نمک استفاده می شود. موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند.
سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبور از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد. سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپ ها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، کنترل می شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لوکوموتیوها استفاده می کنند.
اما به هر حال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیت ها ناشی از نیاز به جاروبک هایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک ها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می کند و هرچه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک ها می بایست محکم تر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند.
نه تنها این اصطکاک منجر به سروصدای موتور می شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می کند و به این معنی است که جاروبک ها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می روند، با قراردادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچ ها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می رسیم.
موتورهای میدان سیم پیچی شده :
آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را می توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می توانیم نسبت سرعت / گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت.
می توانیم برای به دست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکنش الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده آل است و کاربرد این تکنیک می تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.
موتورهای یونیورسال (universal motors) :
یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور یتیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می توان هم با جریان DC و AC بکار برد، اگرچه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می کنند.
اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان AC سازگاری داشته باشد (امپدانس / رلوکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند)؛ و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود. مزیت این موتورها این است که می توان تغذیه ی AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می شوند اما عمومی ترین موتورهای AC در دستگاه هایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی ای که گاهاً استفاده می شوند، هستند.
موتورهای AC :
عموماً ما دارای دو نوع از موتورهای AC هستیم : تک فاز و سه فاز .
موتورهای AC تک فاز :
معمول ترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاههایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه های برقی، اجاق های ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک.