مروري بر كنترل پديده سرج در كمپرسور هوا

A Review of Surge Control and Modeling in Centrifugal Compressors

كمپرسورها به دليل كاربرد گسترده‌اي كه در صنايع مختلف براي فشرده‌سازي و انتقال گازها دارند از اهميت ويژه‌اي برخوردار هستند. با توجه به افزايش روزافزون كاربرد كمپرسورها در صنعت، تعيين يك مدل رياضي­ براي كمپرسور جهت طراحي سيستم كنترلي، تجزيه ‌و تحليل و شبيه ­سازي كامپيوتري آن بسيار مهم است. همچنين در سال‌هاي اخير مدل­ سازي­ هاي هوشمند نظير شبكه عصبي و فازي به ­علت عملكرد واقع‌بينانه‌تر اين مدل­ها مورد توجه محققين قرارگرفته است و از انواع آن براي مدل ­سازي استفاده ‌شده ­است. روش­هاي هوشمند داراي قابليت بالايي براي برقراري ارتباط بين داده ­هاي ورودي و خروجي است. پديده سرج در كمپرسورها يك مورد چالش برانگيز بوده چرا كه خيلي سريع اتفاق افتاده و باعث آسيب به كمپرسور و مراحل توليد خواهد شد. اين پديده به­ صورت يك ناپايداري در جريان كاري كمپرسور تعريف مي ­شود. كنترل پديده سرج باعث گسترش محدوده عملياتي كاركرد كمپرسور مي­ گردد و از رخداد اين پديده جلوگيري مي كند. در اين مقاله مروري بر مدل­سازي، پديده سرج و انواع كنترل فعال و غيرفعال سرج بررسي مي­گردد. براي مدل­سازي مدل مورگريتز و مدل ­هاي هوشمند مورد بررسي قرار گرفته ­اند كه با توجه به نتايج به ­دست آمده مي­ توان بيان كرد كه مدل مورگريتز با گذشت زمان خطاي بيشتري نسبت به مدل ­هاي هوشمند دارد و مدل مناسبي براي كمپرسور نيست. در ادامه كنترل پديده سرج در كمپرسور به روش­ هاي فعال و غيرفعال بررسي مي­ شود كه كنترل كمپرسور در روش فعال نيازي به منحني عملكرد كمپرسور نيست ولي در روش غيرفعال با استفاده از منحني عملكرد و ايجاد حاشيه امنيت از خط سرج كمپرسور را كنترل نموده تا وارد پديده سرج نشود. همين امر باعث مي­ شود كه عملكرد كنترل فعال نسبت به كنترل غيرفعال بهينه ­تر و مناسب ­تر باشد.

Compressors are of particular importance due to their wide application in various industries for compression and gas transmission. Due to the increasing use of compressors in the industry, it is imperative to determine a mathematical model for the compressor to design a control system, analyze it and its simulating in corresponding computer software like MATLAB. In recent years, intelligent modeling such as neural and fuzzy networks due to the more realistic performance of these models has been considered by researchers. Its types have been used for modeling. Intelligent methods have a high ability to stablish a relation between input and output data. On the other hand, in compressors surge phenomenon is a challenging case which occurs very quickly and will cause damage to the compressor and the production process. This phenomenon is defined as an instability in the operation of the compressor. Surge control expands the operating range of the compressor and exhibit the occurrence of this phenomenon. This article reviews modeling, surge phenomenon, and types of active and inactive surge control. For modeling, from the Moore–Greitzer’s model to intelligent models, it has been studied that according to the obtained results, it can be said that the Moore–Greitzer’s model has more errors over time than intelligent models and is a suitable model. Not from the compressor. Next, the control of the surge phenomenon in the compressor is checked by active and passive methods. The compressor's control in the active mode does not require a compressor performance curve. Still, in the passive method, it controls the compressor by using the performance curve and creating a safety margin from the surge line. So as not to enter the surge phenomenon. This makes active control performance more efficient than passive control.