دانلود پایان نامه
شکل 4-25-نمودار مربوط به پارامترهای دما و پارامترهای مصرف انرژی به صورت توام در روش PID با اعمال محدودیت توان
4-9- آزمایش پنجم: بررسی روند مصرف انرژی در روش PID همراه با اعمال محدودیت توان براساس پیش بینی کوتاه مدت
4-9-1-طراحی نرم افزار جهت انجام آزمایش پنجم
با توجه به نمودار های آزمایش چهارم مشخص شد که مقدار حداکثر توان محاسبه شده برای هر مرحله به تنهایی جهت برآورد مقدار توان مورد نیاز کافی نبوده است و بهتر است الگوریتمی طراحی گردد که بتواند توان مورد نیاز سیستم را در زمان کوتاه مدت محاسبه ودر سیستم اعمال نماید. برای انجام این هدف یک سیستم محاسبه گر که بتواند پیش بینی کوتاه مدت انجام دهد در نرم افزار SpecView طراحی گردید .عملکرد این سیستم محاسبه گر بدین صورت است که بعد ازدریافت مقدار توان لحظه ای که توسط آنالایزر انرژی به سیستم اعمال می شود در یک بازه زمانی مشخص بر روی این پارامتر عمل انتگرال گیری انجام می دهد بعد از محاسبه این انتگرال که در پارامتر Pave ذخیره می شود با ضرب آن در عدد 1.5 Pmax را محاسبه کرده و در بازه زمانی بعدی این مقدار بیشینه را اعمال می نماید جهت جلوگیری از خطای سیستم این مسئله پیش بینی شده که در صورت کمبود توان و افزایش خطا به بیش از 2 درجه سانتی گراد مقدار Pmax آزمایش های قبلی در هرSegmentبه عنوان حداکثر توان مجاز در نظر گرفته شود.جهت انجام عمل انتگرال گیری مقدار توان بازه زمانی 300 ثانیه در نظر گرفته شد و کنترولر PID طراحی شده در آزمایش دوم مجددا مطابق شکل زیر اصلاح گردید.
شکل 4-26-طراحی یک سیستم کنترل PID با امکان پیش بینی کوتاه مدت مقدار توان مورد نیاز
4-9-2-بررسی و تحلیل نمودار های آزمایش پنجم
بعد از اعمال تغییرات در نرم افزار فرآیند گرمایشی با روش کنترلی PID همراه با پیش بینی کوتاه مدت مقدار توان انجام و نمودار های مورد نیاز رسم گردید .نمودار مربوط به پارامتر های دما مطابق شکل می باشد با بررسی نمودار دما مشخص می شود که میزان دقت انجام فرآیند نسبت به آزمایش چهارم بهبود یافته است و تقریبا منحنی SP بر منحنی AT منطبق شده است و مقدار نوسان دما کاهش پیدا کرده است .(شکل 4-27-)
در بررسی نمودار پارامترهای انرژی مشخص می شود که مقدار نوسان منحنی توان لحظه ای نسبت به آزمایش چهارم کاهش پیدا کرده است و مقدار حداکثر اوج بار 1460 وات می باشد که به نسبت آزمایش اول که 5100 وات بود به میزان 71 درصد کاهش پیدا کرده است و مقدار توان در این فرآیند نسبت به حالت قبل کمتر درحالت بیشینه قرار می گیرد.
شکل 4-27- نمودار پارامترهای دما در آزمایش پنجم
و مقدار انرژی مصرفی در حالت چهارم 6/3 کیلوات ساعت است که تفاوتی با آزمایش چهارم ندارد .
4-28-نمودار پارامترهای انرژی در آزمایش پنجم
ولی نسبت به آزمایش اول 7/7 درصد کاهش داشته است .بنابراین مزیت این روش نسبت به روش آزمایش چهارم کاهش نوسانات در منحنی توان می باشد که موید این است پیش بینی مقدار توان نسبت به آزمایش چهارم دقیق تر بوده است .
در مرحله بعد نمودار پارامترهای دما و انرژی به صورت توام مورد بررسی قرار می گیرد.در بررسی این نمودار مشخص می گردد که در مراحل بالا رفتن دما به تدریج نیاز به توان بیشتر می شودو میانگین مصرف توان افزایش می یابد و در مراحل ایست که دما ثابت است بتدریج مقدار نیاز به توان کاهش می یابد .
شکل 4-29-نمودار توام پارامترهای دما و پارامترهای انرژی در آزمایش پنجم
در این مرحله می خواهیم عملکردپیش بینی کوتا ه مدت توسط نرم افزار را مورد تحلیل قرار دهیم بنا براین در منحنی مربوط به توان لحظه ای دو پارامتر جدید به نام PA و PD اضافه می نماییم PA همان انتگرال محاسبه شده برای منحنی توان در هر دوره زمانی است که مقدار آن برابر با Pave است و PD مقدار حداکثر توان محاسبه شده در هر دوره زمانی است که برابر با Pave*1.5 می باشد . در نمودار شکل 4-29-توان مصرفی واقعی با رنگ قرمز و توان میانگین محاسبه شده توسط نرم افزار PA با رنگ قهوه ای و حداکثر توان پیش بینی شده PD با رنگ آبی رسم می گردد .با بررسی نمودار مشخص می گردد که روند افزایش یا کاهش مصرف توان به صورت تقریبی از روند مقادیر پیش بینی شده تبعیت می نماید .
شکل 4-30- بررسی عملکرد پیش بینی کوتاه مدت توان
با بررسی نمودار بدنه بیرونی مربوط به آزمایش پنجم و آزمایشهای قبلی مشخص می گردد که با بالا رفتن دما دمای بدنه بیرونی به صورت خطی افزایش می یابد و نوسان های دمایی داخل کوره تاثیر چندانی بر آن ندارد.با کمتر شدن دمای محیط ، مقدار دمای نهایی جداره خارجی هم کاهش می یابد .
4-10-نتیجه گیری فصل
در این فصل یک فرآیند آزمایشی مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی جهت کوره های صنعتی با هدف کاهش انرژی و کاهش اوج بار مصرفی پیاده سازی و اجرا گردید . ابتدا با استفاده از تجهیزات لازم و امکاناتی که در نرم افزار های SCADA وجودارد یک سیستم آزمایشگاهی برای انجام آزمایشات مدیریت مصرف انرژی طراحی گردید و روند مصرف انرژی در 5 فرآیند آزمایشی که برمبنای روش های کنترل متداول در کوره های صنعتی الکتریکی طراحی شده اند با استفاده از نتایج عددی و نمودارها مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که اعمال روش های کنترلی و نرم افزار ی با استفاده از سیستم های نرم افزاری SCADA در سیستم مورد آزمایش منجر به کاهش 7/7 درصدی در مصرف انرژی کل و کاهشی به میزان 71 درصد در اوج بار مصرفی گردید و علاوه بر کاهش مصرف انرژی دقت و عملکرد فرآیند را تا حد قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد.
5-بحث و نتیجه گیری و پیشنهاد ها
5-1-مقدمه
در تحقیق حاضر جنبه های مختلف کاربرد علم فناوری اطلاعات و سیستم های SCADA در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی مورد بررسی قرار گرفت ودر بررسی تحقیقات پیشین در مورد انواع راهکارهای بهینه سازی و مدیریت مصرف انرژی با استفاده از سیستم های SCADA تحقیق و بررسی گردید و از میان استراتژ های موجود در بهینه سازی مصرف انرژی دو استراتژی کاهش مصرف انرژی و کاهش اوج بار ، در طراحی یک سیستم کاربردی جهت بهینه سازی مصرف انرژی در کوره های الکتریکی مورد استفاده قرار گرفتند در ادامه با توجه به روش های متداول کنترل توان در کوره های الکتریکی صنعتی دو روش کنترلی ON/OFF وPID انتخاب گردید و سپس با استفاده از تجهیزات لازم و امکانات نرم افزار SpecView تعداد پنج فرآیند آزمایشی جهت بررسی روند مصرف انرژی در روش های کنترلی متداول در صنعت طراحی گردید .از آنجا که یکی از اصول مدیریت مصرف انرژی بازبینی و اصلاح مستمر فرآیند می باشد در این تحقیق سعی شد به صورت مرحله ای با بررسی و تحلیل مشکلات موجود در هر آزمایش طراحی سیستم کنترل نرم افزاری تا حد امکان اصلاح گردد در قسمت بعدی نتایج بدست آمده از فرآیند آزمایشی بیان می گردد.