فهرست مطالب

سد و نیروگاه برق آبی ایران - پیاپی 12 (بهار 1396)

نشریه سد و نیروگاه برق آبی ایران
پیاپی 12 (بهار 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/03/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهندس محمدرضا محمدی نایینی صفحات 1-9
    راندمان تبدیل انرژی درتوربین آبی به مسیر عبور جریان آب روی تیغه چرخ توربین بستگی دارد. در توربین پلتن مقدار نیرو و گشتاور تولید شده و در نتیجه میزان انرژی هیدرولیکی منتقل شده علاوه بر اینکه تابع پروفیل جت آزاد آب و هندسه تیغه توربین و موقعیت نسبی جت آب و تیغه توربین نسبت به هم می باشد، به میزان استهلاک انرژی در عبور جریان روی سطح تیغه نیز بستگی دارد. حرارت تولیدی در اثر برخورد آب با تیغه توربین، اصطکاک آب در حین عبور از روی سطح تیغه توربین، افت هد در نازل و مقاومت اصطکاکی هوا منابع ایجاد هدر رفت انرژی در توربین پلتن هستند. وقتی جت آب حول سطح تیغه توربین عبور می کند، برخلاف جریان ایده آل به دلیل عدم لغزش از سطح جدا شده و در نتیجه لایه مرزی به وجود می آید. تشکیل شدن لایه مرزی و ضخامت آن به میزان زبری سطح تیغه نیز بستگی دارد. در این پژوهش به کمک روابط ریاضی لایه مرزی، مدلی برای محاسبه توان هدر رفته در جریان عبوری از تیغه توربین پلتن ارائه شده است که در آن اثر اصطکاک و تغییرات فشار در طول مسیر جریان روی تیغه به حساب آمده است.
    کلیدواژگان: توربین پلتن، اصطکاک، راندمان، لایه مرزی، جت آزاد، افت انرژی
  • مهندس فریبا حیدرپور، غضنفر شاهقلیان صفحات 10-20
    سیستم تنظیم توربین آبی یک سیستم دینامیکی پیچیده غیرخطی و متغیر بازمان با مشخصه غیرحداقل فاز است و نقش مهمی در کنترل فرکانس و توان خروجی واحد تولید برقآبی دارد. کنترل مد لغزشی یک روش کنترل مقاوم با فیدبک حالت است که ساختار آن برای رسیدن به عملکرد مطلوب تغییر پیدا می کند. در این مقاله کنترل کننده مد لغزشی ارائه شده که در آن پدیده چترینگ حاصل از مدل لغزشی با استفاده از کنترل فازی به حداقل می رسد و قوانین منطق فازی از قضیه پایداری لیاپانوف برای اطمینان از ثبات سیستم تنظیم توربین آبی قابل استخراج است. معادلات حالت توصیف کننده مدل دینامیکی غیرخطی با مخزن اضافی بیان شده و رفتار دینامیکی سیستم با پارامترهای مختلف بررسی شده است. نتایج شبیه سازی سه روش کنترلی PID، کنترل مد لغزشی (SMC) و روش کنترل مد لغزشی فازی (FSMC) ارائه شده است.و همچنین از نظر بهبود عملکرد و پایداری بررسی شده است.
    کلیدواژگان: سیستم تنظیم توربین آبی، کنترل فرکانس بار، کنترل مد لغزشی، کنترل منطق فازی
  • مجتبی معصومی، محمد جواد خانجانی، کورش قادری صفحات 21-32
    کیسونهای مکشی، سازههای بزرگی هستند که بخش مهمی از سیستم مهاربندی و یا فونداسیون تاسیسات دریایی از قبیل اسکله ها، پل ها و نیروگاه ها را تشکیل میدهند. ظرفیت بالابرندگی کیسون ها پارامتر مهمی در پایداری آنها می باشند. پنانچه این پارامتر به درستی پیش بینی نشود به شکست کل سازه منجر می گردد. اخیرا استفاده از روشهای هوشمند در پیش بینی ظرفیت بالابرندگی کیسونهای مکشی متداول شده است. یکی از این روش ها، دسته بندی گروهی داده ها[1] (GMDH) می باشد. در مقاله حاضر مدلی مبتنی بر روش هوشمند داده محور GMDH و روش هوشمند مختلط GMDH – ANN برای پیش بینی ظرفیت بالابرندگی کیسون ها در قسمت برنامه نویسی نرم افزار MATLAB توسعه داده شده است. به منظور ارزیابی پیش بینی، نتایج مدلهای توسعه داده شده با چندین شاخص آماری و همچنین با نتایج دیگر روش ها مانند، شبکه عصبی مصنوعی و المان محدود مقایسه شده است. بررسی مقادیر شاخصهای آماری محاسبه شده و هم چنین مقایسه نتایج بدست آمده با دیگرروشها بیانگر عملکرد مناسب مدلهای توسعه داده شده در پیش بینی ظرفیت بالابرندگی کیسونها میباشند.
    [1] Group Method of Data Handling
    کلیدواژگان: کیسون های مکشی، شبکه عصبی مصنوعی، ظرفیت بالابرندگی، نیروگاه برقابی
  • مجید معظمی، هادی حیدری صفحات 33-43
    در حال حاضر یک نگرانی فزاینده در مورد آلودگی های محیطی نیروگاه های حرارتی در دنیا وجود دارد. از این رو منابع انرژی تجدید پذیر به یک بخش مهمی از تولید انرژی در بسیاری از کشورها تبدیل شده است. در این میان می توان به انرژی باد به عنوان منبعی که سریع ترین رشد را در استفاده از منابع انرژی تجدید-پذیر دارد اشاره کرد. انرژی بادی به دلیل عدم قطعیت تولید سبب چالش های بزرگی در سیستم های قدرت می شود. برای مقابله با این چالش ها از واحد های تلمبه ذخیره ای در کنار مزارع بادی استفاده می شود. در این مقاله یک روش جدید برنامه ریزی امنیت مقید مشارکت واحدهای حرارتی در حضور واحدهای بادی و تلمبه ذخیره ای با در نظر گرفتن نحوه مشارکت واحدهای حرارتی جهت تامین انرژی مورد نیاز پمپاژ آب پیشنهاد شده است. مدل پیشنهادی یک مدل تصادفی خطی آمیخته با اعداد صحیح (MILP) است. برای بررسی کارایی مدل ارائه شده از شبکه تست استاندارد 6 باس IEEE استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که اگر واحدهای حرارتی در تامین توان لازم برای پمپاژ آب شرکت کنند، هزینه بهره برداری و میزان آلودگی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی امنیت، مقید مشارکت واحد ها، نیروگاه تلمبه ذخیره ای، بهینه سازی ترکیبی آمیخته با عدد صحیح
  • علی عالی انوری، مهندس محمد هاشمی صفحات 44-52
    باتوجه به ویژگی های ژئومکانیکی توده سنگ دربرگیرنده فضاهای زیرزمینی نیروگاه تلمبه ذخیره ای آزاد کردستان که شامل تناوبی از لایه های ماسه سنگ دگرگون شده با میان لایه های اسلیت و فیلیت است و همچنین ابعاد نسبتا بالای این سازه ها، چگونگی قرارگیری این سازه ها نسبت به یکدیگر به گونه ای که پایداری یکدیگر را تحت الشعاع قرار ندهند بسیار حائز اهمیت است. با توجه به اهمیت اندرکنش سازه های زیرزمینی و تعیین فاصله مناسب بین آنها به منظور جلوگیری از تداخل میدانهای تنش و زون های پلاستیک تشکیل شده در اطراف آنها تعیین فاصله بهینه بین مغار نیروگاه با مغار ترانسفرمر که مهمترین سازه موجود در کنار مغار نیروگاه می باشد ضروری است. در این مقاله با استفاده از روش های عددی المان مجزا و با در نظر گرفتن ساختارهای زمین شناسی حاکم بر محیط از قبیل سیستم ناپیوستگی ها و تفاوت ویژگی های ژئومکانیکی توده سنگ ها، پایداری و فاصله بهینه مغارها مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیل ها نشان می دهند فاصله بهینه میان مغار ترانسفورمر و مغار نیروگاه در حدود 40 متر می تواند تاثیر تنش ها را تا حد زیادی کاهش داده و با اعمال یک سیستم نگهداری مناسب اثرات مخرب تنش ها را به کمترین حد ممکن رسانید.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، نیروگاه تلمبه ذخیره ای، سد آزاد کردستان، تحلیل پایداری، تجزیه تحلیل عددی
  • یوسف سنگ سفیدی، پروفسور مسعود قدسیان، مجتبی مهرآیین صفحات 53-65
    یکی از راه های افزایش ظرفیت آبگذری سرریزها، استفاده از سرریزهای کنگره ای است ‏که از طریق افزایش طول تاج در یک عرض مشخص، دبی بیشتری را بازای بار هیدرولیکی یکسان از خود عبور می دهند. قوسی ‏کردن سرریز کنگره ای می تواند افزایش کارآیی آن را در مقایسه با سرریز کنگره ای خطی در پی داشته باشد، چراکه این امر موجب افزایش ‏مضاعف طول تاج و نیز بهبود جهت گیری سیکل های سرریز نسبت به جریان ورودی می گردد. این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی ‏عملکرد هیدرولیکی سرریزهای کنگره ای قوسی می پردازد. ضریب آبگذری این سرریزها بعنوان تابعی از نسبت بار هیدرولیکی به ارتفاع ‏تاج سرریز، زاویه دیوار جانبی سرریز با راستای اصلی جریان در پایین دست و زاویه انحنا سرریز ارائه شده است. تاثیر ‏پارامترهای مورد اشاره بر روی کارآیی سرریزهای مورد مطالعه نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که قوسی کردن سرریز کنگره ای می تواند کارآیی آن را تا حدود 50 درصد بهبود بخشد. همچنین استفاده از سرریز کنگره ای قوسی می تواند ظرفیت ‏آبگذری را تا حدود چهار و نیم برابر یک سرریز خطی افزایش دهد. این در حالی است که با افزایش بار هیدرولیکی مزایای استفاده از این سرریزها نزول می یابد. در انتها، بر اساس محدودیت های تحقیق حاضر روشی برای طراحی سرریزهای مورد مطالعه پیشنهاد شده است.‏
    کلیدواژگان: سرریز، دبی، ضریب آبگذری، بار هیدرولیکی، سرریز کنگره ای قوسی
|
  • Pages 1-9
    Energy conversion efficiency of water to the water flow depends on the blade of the turbine wheel depends on the blade surface. Heat water in a collision with turbine blades, friction on the surface of the water during passage through the turbine blades, nozzle head loss and air friction resistance pelton turbine energy resources are wasted. When the water jet passes around the turbine blades, ideal against the current because of non-slip surface and thus the boundary layer is created. The formation of the boundary layer and its thickness depends on the blade surface roughness. In this research the mathematical relationships to help the border layer, a model for the calculation of the flow passing through the wasted power of pelton turbine blade is presented in which the effect of the friction and pressure changes on the flow along the path of the blade come into account.
    Keywords: pelton turbine, friction, efficiency, boundary layer, free jet, energy loss
  • Fariba Hedarpour, Dr. Ghazanfar Shahgholian Pages 10-20
    Hydro-turbine governing system (HTGS) is a nonlinear complex and time variable dynamical system with non-minimum phase parameter. It has an important role in controlling the frequency and power output of hydropower generating units (HGU). Sliding mode control is a resistant control method with state feedback, which the structure will change to achieve optimal performance. In this paper, the sliding mode controller is presented in which the chattering phenomenon of sliding mode using phase control is minimized and the fuzzy logic rules were derived from the sense of Lyapunov stability theorem to ensure the stability of HTGS system. State equations describing non-linear dynamic modal with additional tank has been expressed and the dynamic behavior of system with different parameters is investigated. The simulation results of three methods PID control, sliding mode control (SMC) and the fuzzy sliding mode control (FSMC) are presented and also in terms of improved performance and stability have been investigated.
    Keywords: hydro-turbine governing system, load frequency control, sliding mode control, fuzzy logic control
  • Mojtaba Masoumi, Dr. Mohammad Javad Khanjani, Dr. Kourosh Qaderi Pages 21-32
    Suction caissons generally used as anchor for large offshore structures. Uplift capacity is the main issue in their stabilities. If this issue doesn’t calculate correctly, suction caisson may be collapsed. During recent years, many Artificial Intelligence (AI) has been used for suction caisson uplift capacity prediction. One of this method is Group Method of Data Handling (GMDH). In this study, a model based on GMDH and a hybrid model GMDH-ANN were developed using programing code in MATLAB software. For validating developed methods, several statistical indices are calculated. Also the results of Finite Element Method (FEM) and Artificial Neural Network (ANN) were compared with developed methods. Comparison of these results showed that these developed methods had good performance in suction caisson uplift capacity.
    Keywords: Suction caisson, GMDH, ANN, uplift capacity, power planet
  • Majid Moazzami, Hadi Heidari Pages 33-43
    Currently there is an increasing concern about the emission impact of thermal power plants in the world. Therefore, renewable energy resources become one of the important portions of the energy generation in many countries. Wind energy has the fastest growing rate over the other renewable energy resources. Wind power generation uncertainty creates big challenges in power systems. To overcome these challenges, pumped storage units beside the wind unit are used. This paper presents a new security unit commitment approach of thermal units in the presence of wind and pumped storage units considering the status of thermal units for energy providing of water pumping. The proposed model is a mixed-integer linear programming. 6 bus standard IEEE test system is employed to verify the effectiveness of the proposed method. Simulation results show that if thermal units are participated for energy providing of water pumping, the operation cost and emissions are reduced.
    Keywords: Security constraint unit commitment, Pumped storage unit, Mixed integer linear programming
  • Pages 44-52
    Due to the sensitivity and special use of these spaces, stability analysis and ensuring the safety of carven is very important.Nowadays, using the surface storage tanks is very costly; Therefore, the use of underground cavernsin large volumeseven in weak rock mass, is more economical than surface reservoirs. Totally, we can classify the main applicable caverns in five groups, including the hydropower plants and pumped storage, liquid storage, storage of nuclear waste disposal, waste water and sewage systems and alsomiscellaneous applications. The aim of studying Pumped Powerhouse - open-damstorage project isexploring the possibility of establishing Pumped - storage powerhouse systems inopen range of reservoir dam and assessing the potential of hydroelectric energy generation in this system. Open Reservoir Dam, is under construction inKurdistan and on Kumasi river (Cham Goure) of the major branches of Sirvanriver and near the Bani village.Pumped-storage power plant include the reservoir zone of power plant,lateral constructions and water tunnel on plant, which is following we will addressed the stability analysis and calculating the optimal distance of powerhouse cavernand transformer by using numerical and experimental analysis.The optimal distance of about 40 meters is estimated.
    Keywords: Optimization, Pumped-storage power plant, Kurdistan open-dam, stability analysis, numerical analysis
  • Yousef Ý Sangsefidi_Masoud Ghodsian_Dr Mojtaba Mehraein Pages 53-65
    Labyrinth weir is an effective option to increase the discharge capacityý. This increases the crest length for a ýgiven width and head. The efficiency of a labyrinth weir can be increased with an arced configuration by improving the orientation of the weir cycles to the approach flow and to further increase the weir crest length. In this study, the hydraulic performance of the arced ýlabyrinth weirs is studied experimentally.ý The discharge coefficient is correlated to headwater ratio, downstream sidewall angle, and weir arc ýangle. Their effects on the weir efficiency are also investigated. The results ýindicate that by increasing the arc angle, the efficiency of the labyrinth weir can be increased ýup to 50%.ýþ þIn addition, the efficiency of the arced labyrinth weir can be increased up to ýalmost 4.5 times of that of a linear weir. Finally, according to the limitations of present study, ýa method is proposed for designing arced labyrinth weirs.ý
    Keywords: Weir, ý Discharge capacityý, Discharge coefficientý, Headwater ratioý, Arced labyrinth weirs