عنوان
بكارگيري روش "حس بار" در طراحي واحد كنترل سوخت موتور توربوشفت
نويسنده اصلي
امين صالحي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
مطالعه بر روي سيستم‌هاي كنترل سوخت موتورهاي توربين گازي از زمينه‌هاي فعال تحقيقاتي در آزمايشگاه تحقيقاتي شبيه‌سازي و كنترل سيستم‌ها در دانشگاه علم و صنعت مي‌باشد و در سال‌هاي اخير نيز طرح تحقيقاتي "طراحي و ساخت واحد كنترل سوخت مدرن براي يك موتور توربوشفت" در اين آزمايشگاه در حال انجام بوده است. در اين پروژه هدف جايگزيني سيستم كنترل فعلي اين موتور كه يك سيستم هيدرومكانيكي است با يك سيستم كنترل مدرن مي‌باشد. در سيستم كنترل فعلي محاسبات الگوريتم كنترلي توسط مكانيزم‌هاي مكانيكي و هيدروليكي انجام مي‌شود كه اين امر سبب پيچيدگي ساختاري سيستم كنترل، عدم امكان توسعه و نگهداري مشكل سيستم مي‌شود. با توجه به بررسي‌هاي انجام‌شده ساختاري جديد شامل يك واحد كنترل الكترونيكي (ECU) و يك واحد كنترل سوخت (FCU) شامل پمپ جابجايي متغير پيشنهاد گرديد. رساله¬ي حاضر در راستاي طراحي و ساخت واحد كنترل سوخت براي اين موتور تعريف و انجام‌شده است.
در سال¬هاي اخير ايده بكارگيري روش "حس بار" در هيدروليك صنعتي براي تنظيم دبي و فشار پمپ‌هاي جابجايي متغير و افزايش راندمان آن مطرح شده است. در اين روش فشار خروجي سيال به‌عنوان نماينده بار به‌صورت هيدروليكي اندازه‌گيري شده و براي كنترل فيدبك پمپ جابجايي متغير مورداستفاده قرار مي‌گيرد. در اين رساله پيشنهاد شده است تا اين ايده در طراحي واحد كنترل سوخت موتور توربوشفت بكار گرفته شود و با انجام تست‌هاي تجربي مورد بررسي قرار گيرد. بدين منظور ابتدا دياگرام مدار واحد كنترل سوخت موتور بر اساس روش حس بار طراحي و ارائه شده است. آنگاه تجهيزات موردنياز آن خريداري و ساخته‌شده است. جهت بررسي عملكرد طرح پيشنهادي براي FCU يك بستر تست ايجاد شد و با استفاده از آن بكارگيري دو روش حس بار هيدرومكانيكي و حس بار الكتروهيدروليكي در طراحي واحد كنترل سوخت مورد ارزيابي قرار گرفته است. سيستم تست شامل مجموعه محرك پمپ، مخزن و لوله‌كشي‌هاي هيدروليك، سنسورهاي فشار و دبي، كارت‌هاي داده‌برداري جهت انتقال اطلاعات بين قسمت‌هاي نرم‌افزاري و سخت‌افزاري، مدارات واسط جهت پردازش سيگنال‌ها و كامپيوترهاي صنعتي و PC مي‌باشد.
جهت طراحي كنترلر فشار از روش شناسايي سيستم براي مدل‌سازي FCU و از روش‌هاي كنترل كلاسيك و فازي- عصبي-تطبيقي استفاده گرديده است. در ادامه از روش شبيه‌سازي سخت‌افزار در حلقه جهت تست FCU استفاده‌شده است. اين روش امكان تست FCU در شرايط عملكردي نزديك به واقعيت را فراهم مي‌سازد. در پلتفرم سخت‌افزار در حلقه FCU، مدل موتور توربوشفت و ECU به‌صورت زمان واقعي در كامپيوتر شبيه¬سازي و اجرا مي¬شوند و نتايج حاصل از شبيه‌سازي به FCU منتقل و در انتها پاسخ FCU به قسمت شبيه‌سازي وارد مي‌شود و از اين طريق يك شبيه‌سازي كامل از سيستم كنترلي انجام مي‌گيرد. تست¬هاي انجام‌شده و مقايسه نتايج با نتايج بدست آمده از شبيه‌سازي نرم‌افزاري كه درواقع پاسخ‌هاي مطلوب در طراحي مي‌باشند نشان‌دهنده عملكرد مناسب FCU طراحي‌شده مي‌باشد. در انتها نيز مصرف انرژي و تلفات FCU طراحي‌شده با شبيه‌سازي طرح‌هاي مرسوم از FCU مورد مقايسه قرار گرفت كه نتايج اين مقايسه حاكي از عملكرد مناسب FCU طراحي‌شده با تلفات بسيار كمتر نسبت به طرح‌هاي مشابه مي‌باشد.
شماره ركورد
193686
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مكانيك
استاد راهنما
دكتر مرتضي منتظري