متخصصان دانشگاه صنعتی شریف موفق به تولید یک نرم‌افزار صنعتی برای بررسی مهمترین بخش یک نیروگاه گازی واقعی شدند.
به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، دکتر امین نوبختی، سرپرست این پروژه با بیان این که از شبیه‌ساز مهمترین بخش سامانه‌های توربین گازی در دانشگاه صنعتی شریف بهره‌برداری شده است، اظهار کرد: این نرم‌افزار رفتار توربین گازی نیروگاه در تمامی حالت‌های کاری و اضطراری که سامانه واقعی در معرض آن قرار خواهد گرفت را شبیه‌سازی می‌کند. کارشناسان می‌توانند با کمک این شبیه‌ساز به بهبود عملکرد سیستم کنترل توربین‌های گازی کشور بپردازند.
وی افزود: توربین گازی، هسته مرکزی بخش تولید انرژی الکتریکی در نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی (گازی و بخاری) است که بدون آن نیروگاه قادر به انجام کوچکترین فعالیتی نیست. این نیروگاه‌ها در حال حاضر ۸۵ درصد انرژی الکتریکی کشور را تامین می‌کنند.
نوبختی تصریح کرد: به طور کلی تمام عملیاتی که اپراتورهای توربین می‌توانند به طور فیزیکی از طریق اتاق فرمان و برد کنترلی از زمان استارت توربین، شتاب‌گیری، پارالل سازی تا خاموش کردن و همچنین عملیات تغییر خودکار سوخت انجام دهند، در این شبیه‌ساز تعبیه شده است.
به گفته این استاد دانشگاه صنعتی شریف، شبیه‌ساز طراحی شده اولین شبیه‌ساز جامعی است که در کشور برای سیستم کنترل توربین گازی تهیه شده است.
وی افزود: سابقا در کشور تعداد کمی شبیه‌سازهای سخت افزاری خارجی با امکانات محدود موجود بودند، لیکن با توجه به محدودیت شدید عملیاتی و همچنین نیاز به خارج کردن واحد از شبکه برای استفاده از آن، عملا هیچ‌گاه مورد استفاده مفیدی واقع نشدند.
سرپرست این پروژه، با اشاره به بخش‌های مختلف شبیه ساز توربین گاز گفت: این شبیه‌ساز از سه بخش عمده تشکیل شده است. قسمت دیجیتال سیستم کنترلی که مسؤولیت تمامی مراحل راه اندازی، بارگیری، حفاظت و هشدارها را بر عهده دارد. قسمت آنالوگ که مسؤولیت کنترل سرعت، توان، دما و سایر پارامتراهای توربین را با استفاده از تغییرات میزان سوخت دارد و در نهایت یک مدل جامع از توربین که رفتار توربین را برای تمامی نقاط کار و نه فقط در دور نامی، شامل می‌شود.
وی همچنین درباره ویژگی‌های برجسته شبیه‌ساز تولید شده پس از یک سال تحقیق و پژوهش در دفتر خدمات دانش بنیان سامانه‌های مهاربان دانشگاه صنعتی شریف، گفت: مدل‌های توربین که پیش از این به وفور در کشور طراحی شده‌اند، فقط دینامیک خود توربین را شبیه سازی می‌کنند و این کار را تنها برای یک نقطه کار مشخص انجام می‌دهند، اما نکته بارز و قابل توجه در مورد این شبیه‌ساز، قابلیت آن برای شبیه‌سازی تمامی اجزای سخت افزاری سامانه کنترلی از جمله کارتهای کنترلی، ورودی، خروجی، زمان سنج‌ها، پردازنده‌ها و غیره در محیط نرم افزار است، به طوری که بر خلاف سایر شبیه‌سازها، تمامی سیگنالهای داخلی شبیه‌ساز، مطابقت یک به یک با سیگنالهای داخل سیستم کنترلی دارد.
نوبختی ادامه داد: در واقع نه تنها رفتار سیستمی شبیه‌ساز با سیستم کنترل واقعی توربین مطابقت دارد، بلکه با توجه به اینکه تک تک عناصر سخت افزاری سیستم کنترلی شبیه سازی شده‌اند، تمامی سیگنالهای فیزیکی موجود در سیستم کنترلی، چه در قسمتهای ورودی و خروجی و چه سیگنالهای داخلی سامانه کنترلی، در شبیه‌ساز نیز موجود و قابل نمونه برداری مجازی هستند.
وی تصریح کرد: این نکته از آن رو حائز اهمیت است که امکان فوق‌العاده بالایی را جهت تشخیص و شناسایی عیوب فراهم می‌کنند. کارشناسان می‌توانند با استفاده از این شبیه‌ساز علاوه بر عیب‌یابی به مطالعات مربوط به بهبود عملکرد سیستم بپردازند که در نهایت منتج به جلوگیری از هزینههای ناشی از اتلاف انرژی و کاهش بازده می‌شود.
نوبختی خاطرنشان کرد: همچنین یکی از مهمترین کاربردهای این سامانه آموزش و مهارت‌افزایی پرسنل در مواجهه با شرایط کاری مختلف است. اما کاربردهای این سامانه تنها به موارد پس از ساخت توربین گازی منحصر نمی‌شود، بلکه در زمان طراحی توربین گاز و به منظور آزمایش موارد مختلف مد نظر طراح اعم از موارد ایمنی، موارد زیست محیطی، موارد مربوط به هزینه ساخت و مواردی از این دست، لازم است تا قبل از آنکه سامانه واقعی ساخته شود، طراحیهای انجام شده ابتدا بر روی یک سامانه نرم افزاری و یا سخت افزاری (شبیه‌ساز) که رفتار سیستم را در هنگام مواجهه پدیدههای مختلف شبیه سازی می‌کند، بررسی شود.
سرپرست پروژه درباره اهمیت این موضوع گفت: یکی از اساسی‌ترین مباحث در حوزه طراحی و ساخت یک سامانه، شبیه‌سازی است، به طوری‌که بدون در نظر داشتن آن، فرآیند طراحی ناتمام خواهد بود و ساخت یک سیستم می‌تواند به خسارتهای جبران ناپذیری منجر شود.
وی تاکید کرد: در حال حاضر شبیه‌سازها نقش مشخص و مهمی در توسعه‌ی فناوری‌های صنعتی در جهان دارند. به طوری که سازنده‌های سخت افزارهای صنعتی ارقام سنگینی را بابت شبیه‌سازهای مشابه دریافت می‌کنند. هزینه نرم افزارهای مشابه می‌تواند تا چند صد هزار دلار باشد و این موضوع انعکاسی است از فوایدی که می‌تواند استفاده‌ی صحیح و موثر از این شبیه‌سازها داشته باشد.
به گفته نوبختی، در کشور ما با توجه به اینکه قیمت حامل‌های انرژی، پایین و بازار رقابتی تولید انرژی الکتریکی ضعیف بوده است، انگیزه‌ی بهینه سازی سامانه‌های مربوطه وجود نداشته است. اما با توجه به افزایش قیمت حامل‌های انرژی، اثر سوء تحریم‌ها بر بهره برداری از واحدهای موجود و امکان معرفی واحدهای جدید و همچنین آلودگی شدید و گسترده هوا در بخش زیادی از مناطق مسکونی و متراکم کشور، اهمیت و ضرورت بهینه سازی فرایندهای صنعتی محرز شده است. در این شرایط، شبیه‌سازهای صنعتی نقش کلیدی را ایفا می‌کنند زیرا فرایندهای صنعتی را نمی‌توان به صورت سعی و خطا و به طور زنده دستخوش تغییرات سیستمی کرد.
نوبختی یادآور شد: بدین‌ترتیب تولید شبیه‌ساز سیستم کنترلی توربین‌گازی، گام عملی دیگری بود که دانشگاه صنعتی شریف با حمایت معاونت تحقیقاتی شرکت مادر تخصصی مدیریت تولید، انتقال و توزیع نیروی برق ایران (توانیر) در راستای توسعه صنعت برق کشور برداشت. پیش از این نیز این دانشگاه با ساخت گاورنر نیروگاهی که یکی از مهمترین بخش‌های کنترل یک نیروگاه است، عزم جدی خود را در همکاری با صنعت برای توسعه صنعت برق کشور نشان داده بود.
