شناسایی غیر خطی سیستم برج جداکننده دی بوتانایزر واقع در پالایشگاه گازی در پارس جنوبی با استفاده از داده های تجربی :پایان نامه ارشد مهندسی برق

پایان نامه ای که به شما همراهان صمیمی فروشگاه دیجی لود معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته  مهندسی برق و با عنوان شناسایی غیر خطی سیستم برج جداکننده دی بوتانایزر واقع در پالایشگاه گازی در پارس جنوبی با استفاده از داده های تجربی در 92 صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب مهندسی برق قرار گیرد.

چکیده شناسایی غیر خطی سیستم برج جداکننده دی بوتانایزر واقع در پالایشگاه گازی در پارس جنوبی با استفاده از داده های تجربی:

امروزه علم شیمی و استخراج نفت و گاز و پالایش آن یکی از مهمترین نکته اتکای اقتصادی و تولیدی کشورها می‌باشد. یکی از معمول‌ترین فرایند هایی که در پالایشگاه ها انجام می‌شود جداسازی مواد شیمیایی می‌باشد.این کار با استفاده از برج های جدا کننده صورت می‌پذیرد. برج دی‌بوتانایزر یکی از برج‌هایی است که در پالایشگاه گازی برای جداسازی بوتان از گاز ترش در واحد بوتان‌زدایی استفاده می‌شود.

در صورتی که سیستم کنترل مناسب و خوب برروی این سیستم حاکم باشد می‌توانیم محصولات با کیفیت بالا با صرف حداقل انرژی و کمترین هزینه تولید نماییم که طراحی این سیستم کنترل با شناسایی قابل اتکا از سیستم حاکم بر فرایند با بهره گیری از اطلاعات موجود از ورودی و خروجی نمونه برداری شده از سیستم میسر خواهد بود.

روش های مختلفی برای شناسایی سیستم‌های دینامیکی فرایندی ارائه شده است.ما در این رساله به بررسی روش های موجود برای شناسایی سیستم حاکم بر این فرایند خواهیم پرداخت و دو گروه از روش‌های شناسایی:1- خطی 2- غیر خطی  را مورد بررسی قرار خواهیم داد و سیستم را با روش های مورد مطالعه شناسایی و شبیه سازی خواهیم نمود.

در انتها بعد از بررسی روش فازی-عصبی از دسته روش های شناسایی سیستم به صورت غیر خطی، روشی برای بهبود عملکرد شناسایی با این روش ارائه نموده و با مقایسه نتایج از شبیه‌سازی های به عمل آمده توسط روش‌های مختلف در شناسایی سیستم، با استفاده از داده‌های تجربی که با نمونه‌برداری از یک پالایشگاه گازی در حال عملیات به دست آمده‌اند،در مورد چگونگی وضعیت سیستم‌های شناسایی شده  فرایند یک برج جداکننده دی‌بوتانایزر بحث خواهیم نمود.

مقدمه

امروزه علم شیمی و استخراج نفت و گاز و پالایش آن یکی از مهمترین نکته اتکای اقتصادی و تولیدی کشورها می‌باشد. یکی از معمول‌ترین پروسه‌هایی که در پالایشگاه ها انجام می‌شود جداسازی مواد می‌باشد.این کار با استفاده از برج های جدا کننده صورت می‌پذیرد]1[. برج دی بوتانایزر یکی از برج‌هایی است که در پالایشگاه گازی برای جداسازی بوتان از گازترش در واحد بوتان‌زدایی استفاده می‌شود.

این برج از یک خط ورودی خوراک از وسط برج و دو خط خروجی مواد تولید شده در پایین و بالای برج تشکیل شده است. سیستم حاکم بر چنین برجی در منابع مختلف به صورت یک سیستم چند ورودی-چند خروجی بیان شده است که ما می توانیم چندین ورودی قابل کنترل ماننددبی خوراک ورودی برج،فشار برج و… وچندین خروجی مانند دمای پایین و بالای برج که تاثیر مستقیمی در کیفیت محصول تولید شده از فرایند دارند را داشته باشیم.در صورت اینکه سیستم کنترل مناسب و خوب برروی این سیستم حاکم باشد می‌توانیم محصولات با کیفیت بالا با صرف حداقل انرژی و کمترین هزینه تولید نماییم که طراحی این سیستم کنترل با شناسایی قابل اتکا از سیستم حاکم بر پروسه با بهره گیری از اطلاعات موجود از ورودی و خروجی نمونه برداری شده از سیستم میسر خواهد بود.

هدف ما در این رساله شناسایی سیستم به بهترین کیفیت با استفاده از روش های موجود برای شناسایی سیستم های دینامیکی غیر خطی چند ورودی-چند خروجی خواهد بود.

شناسایی و مدل سازی ریاضی سیستم یعنی به دست آوردن یک رابطه بین ورودی و خروجی سیستم به طوری که اگر سیگنال ورودی مشابه به سیستم و مدل شبیه سازی شده اعمال گردد خروجی های سیستم اصلی و مدل شده تقریبا یکسان باشند.

شناسایی به سه دسته الف)جعبه سفید یا مدل‌سازی تحلیلی  ب)جعبه سیاه یا مدل‌سازی آزمایشی ج)جعبه خاکستری یا مدل ترکیبی تقسیم می شوند.

الف)جعبه سفید یا مدل‌سازی تحلیلی

مدل‌سازی تحلیلی به معنی به دست آوردن رابطه ریاضی بین متغیر‌های سیستم بر اساس قوانین فیزیکی است.آن‌چه در روش مدل‌سازی تحلیلی مشکل ساز است تعیین پارامتر ها می‌باشد.به دلیل متنوع بودن پارامتر‌های سیستم های مختلف،روش مشخصی برای تعیین پارامتر،در مدل‌سازی تحلیلی وجود ندارد]2[.

ب)جعبه سیاه یا مدل‌سازی آزمایشی

مدل‌سازی آزمایشی به دست آوردن یک مدل ریاضی برای سیستم با استفاده از نتایج انجام یک آزمایش است.در مدل‌سازی آزمایشی کاری نداریم که در داخل سیستم چیست و از چه اجزایی تشکیل شده است.در این روش با نمونه برداری از سیگنال های ورودی و خروجی به وسیله نمونه بردار، مقادیر عددی در اختیار کامپیوتر قرار می‌گیرد تا مدل ارتباط بین ورودی ها و خروجی ها به‌ دست آید به طوری که اگر ورودی دیگری به سیستم اعمال شود، بتوانیم خروجی را توسط مدل به دست آمده تخمین بزنیموخروجی تخمین زده شده توسط مدل نزدیک به پاسخ خروجی خود سیستم باشد]2[.

ج)جعبه خاکستری یا مدل ترکیبی  

در این روش ساختار مدل با استفاده از قوانین فیزیکی به دست می‌آید، ولی به جای به دست آوردن تک تک پارامتر ها از طریق آزمایش های جداگانه، از سیگنال های ورودی و خروجی نمونه برداری کرده و بردار خروجی و ورودی را که همان اعداد نمونه برداری شده می‌باشند محاسبه کرده و با استفاده از این دو بردار، سعی می‌شود مقادیر پارامتر های ساختار تخمین زده شوند]2[.

ما در این رساله به دلیل پیچیدگی فراوانی که سیستم بررسی شده، برج دی بوتانایزر، دارد( درادامه به تفصیل بحث خواهد شد) روش شناسایی جعبه سیاه را برای ادامه کار در نظر گرفته و انتخاب نموده‌ایم.

برای شناسایی چنین سیستم هایی به روش جعبه سیاه روش های مختلفی ارائه شده است که در این رسالهتعدادی از این روش ها معرفی می‌گردد.

در ادامه با معرفی برج جداکننده و برج دی بوتانایزر به عنوان نوعی از برج‌های جدا کننده با نگاهی به کارهای گذشته در این زمینه به بررسی تفصیلی هر یک از روش های شناسایی اشاره شده خواهیم پرداخت و سیستم مورد مطالعه را با این روش ها شناسایی خواهیم نمود.

فرایند جداسازی و نگاهی به گذشته

جدا کردن یکی از فرایند‌های معمول در علم شیمی می باشد که از یک مخلوط مایع همگن،دو یا چند مایع از هم تفکیک و به صورت جداگانه مورد استفاده قرار می‌گیرد.امروزه در پالایشگاه‌ها و پتروشیمی برای تفکیک مواد شیمیایی وتولید محصولات از این برج ها استفاده می‌شود]3،4[.

در زمان های قدیم از جداسازی برای تغلیظ الکل در نوشیدنی ها استفاده می‌شد]5[.شکل(1-1) اولین بار جداسازی در بین النهرین به کار بسته شد ولی یونانی ها کسانی بودند که این علم را به اروپا منتقل نمودند. کمابیش اثرات استفاده از این علم درقبایلآفریقایی و آمریکایی، در اکتشافات به عمل آمده نیز مشاهده شده است.]5[

شکل(1-1):استفاده از جدا سازی به جهت تغلیظ نوشیدنی های الکلی در زمان‌های قدیم

تقطیر مداوم ستونی برای اولین بار در اوایل قرن 19 میلادی توسط کلیر بلومنتال در فرانسه انجام پذیرفت و سپس توسط افراد دیگر با اضافه نمودن اجزای داخلی، مثل سینی ها و … ساختار معرفی شده توسط ایشان را به تکامل رساندند]6[.

در اواخر قرن 19 میلادی اولین کتاب در مورد اصول تقطیر و جداسازی مایعات مخلوط منتشر شد که این عمل باعث توسعه این علم به سایر مناطق در جهان و باعث ایجاد پیشرفت های اساسی در جهت ایجاد صنعت پتروشیمی در مناطق نفت خیز گردید.

مروری بر کارهای گذشته

در گذشته کارهای متعددی به صورت مقاله یا رساله کارشناسی ارشد در سرتاسر جهان در مورد شناسایی سیستم وکنترل سیستم حاکم بر برج های جدا کننده ارائه شده است.در این مبحث به صورت اجمالی به بحث و بررسی تعدادی از این فعالیت های علمی خواهیم پرداخت.

در سال 1986 آقای گانی¹ به همراه رویز² مقاله ای به چاپ رساندند و به بررسی یک مدل گسترده از یک برج جدا کننده پرداختند.در این مطالعه به بررسی مدل دینامیکی یک برج جداکننده پرداخته و پاسخ های حلقه باز و حلقه بسته و مشکلات موجود در این روش‌ها را مورد بحث قرار داده‌اند]7[.

در سال 1998 گروه مطالعاتی آقای کیرباشلار³ در کشور ترکیه مقاله ای را به مضمون شناسایی برج جداکننده با استفاده از پاسخ ضربه ارائه نمودند و با نمونه گیری و به دست آوردن پاسخ ضربه از سیستم واقعی،سیستم را با روش پاسخ ضربه شناسایی نموده و در آخر به مقایسه پاسخ سیستم شناسایی شده و پاسخ به دست آمده از سیستم واقعی پرداخته‌اند]8[.

در سال 2003 آقای امجد⁴ از دانشگاه شاه فهد عربستان با دفاع از رساله کارشناسی ارشد به مضمون -شناسایی حلقه بسته برای کنترلر تخمینگر مدل-یک برج جدا کننده دی‌متانایزر را مورد بررسی قرار داده و با جمع آوردی داده برای ورودی و خروجی به دو روش حلقه باز و حلقه بسته از برج  ——————————————————————-

1- R.Gani 2-C.A.Ruiz  3-I.Kirbashlar  4-S.Amjad

مورد مطالعه، و با استفاده از روش های شناسایی زیر فضا و ARX به شناسایی مدل پرداخته و سپس کنترل کننده‌ای برای مدل شناسایی شده طراحی نموده است]9[.

در سال 2008 گروه مطالعاتی آقای رامش¹ از کشور مالزی مقاله ای با مضمون-توسعه مدلARXغیر خطی  برای یک برج جدا کننده به همراه بررسی تاثیر رگرسورها در مدل- ارائه نموده و به شناسایی سیستم به این روش پرداخته و مدل به دست آمده را مورد مطالعه قرار داده است]10[.

در سال 2008 آقای هرنان گوای-دی² در کشور آفریقای جنوبی با دفاع از رساله کارشناسی ارشد با عنوان شناسایی به روش حلقه باز و حلقه بسته و تست صحت سنجی به مطالعه در مورد یک برج جدا کننده پرداخته و سیستم حاکم را به روش های ARX³وNLARX⁴شناسایی نموده و با به دست آوردن مدل، پاسخ سیستم برای مدل به دست آمده را با پاسخ واقعی مقایسه و مورد بحث قرار داده است]11[.

در سال 2009 آقای باروسو⁵ از دانشگاه لیسبون پرتقال با دفاع از پایان نامه کارشناسی ارشد با عنوان مدل سازی و کنترل هوشمند یک برج جدا کننده به بررسی اجمالی برج های جدا کننده پرداخته و با روش های خطی و غیر خطی(فازی و عصبی) به شناسایی سیستم پرداخته و در انتها با طراحی یک کنترل کننده، پاسخ های کنترل کننده حاکم بر سیستم مدل شده را مورد بررسی قرار داده است]12[.

در سال 2009 آقای مورتن بِیک⁶ از دانشگاه تکنولوژی نروژ با دفاع از رساله کارشناسی ارشد  به عنوان شناسایی به روش زیر فضا با استفاده از داده های حلقه بسته به مطالعه بر روی یک برج جدا کننده دی بوتانایزر- که به وسیله یک نرم افزار طراحی شده است- پرداخته و سیستم این برج را شناسایی و پاسخ آن را بررسی نموده است]13[.

در سال 2011 سشو کومار⁷ وگروهش مقاله‌ای با مضمون شناسایی و کنترل فرایند جداسازی باروشحداقل مربعات خطای جزئی در شبکه های عصبی منتشر نموده اند که در این مقاله به بررسی روش

حداقل مربعات خطا به روش جزئی در شبکه های عصبی پرداخته و یک برج جداکننده را با روش مطرح شده شناسایی نموده و بعد از به‌دست آمدن سیستم به بررسی پاسخ سیستم و مقایسه آن با پاسخ واقعی سیستم پرداخته اند]14[.

در سال 2012 در یک مقاله کنفرانسی آقای مناکشی¹ از کشور هند، به شناسایی سیستم یک برج جدا کننده با استفاده از سیستم زیر فضا پرداخته و با طراحی یک کنترلکننده پاسخ های پله را برای سیستم شناسایی شده به‌دست آورده است]15[.

مقالات و کارهای علمی دیگری نیز به همین منوال منتشر شده اند که در همه آنها به شناسایی سیستم برج‌های جداکننده پرداخته و نهایتا یک کنترل کننده برای سیستم طراحی نموده و پاسخ کنترل کننده را به دست آورده‌اند.در کارهای انجام شده برای شناسایی سیستم اکثرا در مقایسه پاسخ سیستم شناسایی شده و پاسخ سیستم واقعی به همان داده های مورد استفاده جهت شناسایی اکتفا شده است که برای سیستم های دینامیکی دید روشن و درستی از صحت عملکرد سیستم نخواهد بود. در این رساله با بررسی روش‌های شناسایی و پیاده سازی آنها، علاوه بر استفاده از داده های شناسایی، پاسخ سیستم‌های به‌دست آمده را برای تعدادی داده، که در روند شناسایی استفادهنشده‌اند(داده‌های نامعلوم) به دست خواهیم آورد تا قضاوت در مورد صحت عملکرد سیستم شناسایی شده روشن‌تر گردد.

 فهرست مطالب تحقیق شناسایی غیر خطی سیستم برج جداکننده دی بوتانایزر

فهرست شکل ها

فهرست جدول ها

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.