مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی سیستم کنترل پسخور-پیشخور و بهینه‌سازی عملکرد کوره فرآیندی نفت خام با استفاده از الگوریتم ژنتیک برای مدیریت شرایط غیرعادی

نویسندگان
دانشگاه گیلان
چکیده
در این تحقیق، طراحی سیستم کنترل پسخور-پیشخور و بهینه‌سازی عملکرد کوره فرآیندی نفت خام برای بازیابی از شرایط غیرعادی احتمالی، مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با توسعه یک مدل تحلیلی غیرخطی دقیق، اثرات تغییرات پارامترهای ورودی و شرایط مختلف عملکردی بر خروجی سیستم تعیین شده است. سپس به منظور حذف اثر اغتشاشات وارده به کوره، یک ساختار کنترلی پیشخور-پسخور برای کنترل احتراق پیشنهاد و با استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA) عملکرد کنترلرها، بهینه‌سازی شده است. همچنین، به منظور افزایش پایداری حرارتی سیستم و حفظ کیفیت محصول خروجی، سیستم کنترل اختلاف دما بر اساس تقسیم بار بین مسیرهای کوره بکار گرفته شده است. به علاوه یک سیستم کنترل نظارتی برای تنظیم مقادیر مطلوب آتشباری، به منظور بازیابی سیستم از شرایط غیرعادی ناشی از خرابی مشعل‌ها، ارائه شده است. با توجه به سناریوهای مختلف خرابی، مقادیر بهینه آتشباری توسط مشعلها، با اعمال الگوریتم ژنتیک به مدل سیستم، بدست آمده است. از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه به عنوان هسته مرکزی این کنترلر و میان‌یابی بین شرایط مختلف استفاده شده است. نتایج بدست آمده در شرایط مختلف، عملکرد مناسب سیستم‌های کنترلی طراحی شده را تایید می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Feedback-Feedforward Control System Design and Optimizing the Performance of Crude Oil Fired Heater Furnace Using Genetic Algorithm for Abnormal Conditions Management

نویسندگان English

Ali Chaibakhsh
Zohreh Rostamnezhad
Tahmineh Adili
Ali Jamali
University of Guilan
چکیده English

In this study, feedback-feedforward control system design and optimizing the performance of crude oil furnace process was investigated in order to be recovered from possible abnormal conditions. First, by developing an accurate nonlinear analytical model, the effects of changes in input parameters and operating conditions on the system’s outputs were determined. Then, in order to eliminate the effects of disturbances on furnace, a feedback- feedforward control system for combustion management was suggested, where its performances were optimized genetic algorithm (GA). In addition, to enhance the thermal stability and to maintain product quality, output difference temperature control system was considered for load distribution between furnace’s streams. Also, in order to recover the furnace from abnormal conditions due to burners’ failures, a supervisory system was designed to change the firing rate setpoints. With respect to different failure scenarios, the optimal burners’ firing rate were captured by applying genetic algorithms to the system model. A multilayer perceptron neural network was employed as the core of the controller to interpolate between different conditions. The obtained results indicate the superior performances of the designed control systems.

کلیدواژه‌ها English

Fired-heater furnace
feedback-feedforward control
Optimization
abnormal conditions
genetic algorithm