بررسی نامتعادلی بار در شبکه توزیع و روشهای کاهش آن

اختصاصی از فی لوو بررسی نامتعادلی بار در شبکه توزیع و روشهای کاهش آن دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه کارشناسی

بررسی نامتعادلی بار در شبکه توزیع و روشهای کاهش آن

پیشگفتار

موضوع کلی این گزارش , بررسی نامتعادلی با رواثر آن در تلفات شبکه توزیع می‌باشد که شامل دو فصل می‌باشد بدین ترتیب که در فصل اول اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع بوده و به طور کلی مربوط به مطالعات اولیه می‌باشد تا دید کلی از هدف گزارش بدست آید. فصل دوم به بررسی روشهای کاهش تلفات نامتعادلی بار اختصاص دارد. فصل اول شامل دو بخش است که بخش نخست اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات در شبکه فشار ضعیف می‌باشد که به طور کلی به بررسی عدم تعادل بار در شبکه فشار ضعیف می‌پردازد و مقدار تلفات ناشی از آن محاسبه نمودخ و درصد آنرا نسبت به تلفات شبکه سراسری بیان می‌دارد. بدین وسیله به ارزش بررسی و تحقیق در این مورد پی برده می‌شود. در بخش بعدی اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات ترانسفورماتورهای توزیع مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. از آنجائیکه ترانسفورماتورها مقداری تلفات نامتعادلی به علت غیر یکسانی مشخصات الکتریکی سیم پیچی ها دارند , همچنین به عنوان یک واسط سبب انتقال نامتعادلی فشار ضعیف به سمت فشار متوسط می‌شوند , لذا توجه به آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این بخش در مورد انواع اتصالات ترانسها بحث شده است و میزان تلفات نامتعادلی در دون ترانس YZ و که بیشتر از همه در شبکه توزیع بکار می‌روند , محاسبه شده است. فصل دوم شامل دو بخش می‌باشد. در بخش اول الگوریتمی جهت تقسیم مناسب انشعابها بین فازها در شبکه فشار ضعیف ارائه شده است تا با متعادل کردن فازها تا حد امکان از تلفات ناشی از نا متعادلی بار کاسته شود. همچنین این الگوریتم قادر است تا شبکه موجود را به شکل بهینه تغییر شکل دهد تا تلفات نامتعادلی آن به حداقل برسد.

در بخش دوم به بررسی امکان افزایش سطح مقطع نول به منظور کاهش مقاومت نول و به تبع آن کاهش تلفات نول پرداخته شده است. همانطور که از فصل اول نتیجه گرفته شده است تلفات نول حدود سه برابر تلفات نا متعادلی بار در فازها می‌باشد , لذا نیاز به توجه و رسیدگی دارد. بخصوص در خطوط با بار زیاد اهمیت تعویض کابل‌های نول با سطح مقطع بالاتر به خوبی احساس می‌شود.

سیستم زمین کامل علاوه بر این که نقش مهمی در حفاظت شبکه توزیع دارد , تا حدی زیاد از مقاومت نول نیز می‌کاهد. بخش سوم به این موضوع اختصاص دارد بدین ترتیب که با احداث زمینهای متوالی تا حد زیادی از مقاومت نول کاسته شده و به تبع آن تلفات نول و تلفات نامتعادلی کاهش می‌یابد. لذا در این بخش با ارائه نمودارها و محاسبات به امکان احداث زمینهای متوالی پرداخته شده است.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                        صفحه

فصل اول : اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع

1-1-اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه فشار ضعیف…………………………………….1

1-1-1-تبعات نامتعادلی بار …....………………………………………………………………….1

1-1-2-شبکه فشار ضعیف ….……………………………………………………………………..2

   1-1-2-1- عدم تساوی بار فازها[4] ……………………………………………………………2

1-1-3- اضافه تلفات ناشی از جریان دار شدن سیم نول[4] ……………………………………4

1-1-4-رسم نمودار چگونگی‌رابطه‌بین افزایش عبور جریان از سیم نول و میزان ………………8

تلفات در شبکه (بار کاملاً اکتیو)[3]

1-1-5-شرایط لازم برای تعادل شبکه علاوه بر یکسان نمودن بار فازها……..……………………9

1-2- اثر نامتعادلی بار در افزایش تلفات ترانسفورماتورهای توزیع………………………………..11

1-2-1-عملکرد نا متعادل ترانسفورماتورهای سه فاز[6] ………………………………………….11

1-2-2-بارهای تکفاز روی ترانسفورماتورهای سه فاز………………………………………………12

1-2-3-بار تکفاز خط به خنثی در ترانسفورماتورهای سه فاز …………………………………….13

1-2-4-بررسی تلفات نامتعادلی در ترانسهای توزیع………………………………………………15

1-2-5-ارائه پیشنهاد جهت کم کردن تلفات نامتعادلی در ترانسفورماتورهای توزیع……………21

فصل دوم : بررسی روش‌های کاهش تلفات ناشی از نامتعادلی بار

فهرست مطالب

عنوان                                                                                        صفحه

2-1- ارائه الگوریتم جهت تعادل بار فازها …………………………………………………………23

2-1-1- اساس روش ………………………………………………………………………………..23

2-1-2-تعیین آرایش بهینه شبکه …………………………………………………………………28

2-1-3-تخصیص انشعاب جدید بودن تغییر آرایش شبکه……...…………………………………31

2-1-4-تخصیص انشعاب جدید به شبکه بهینه شده ……………………………………………34

2-1-5-ارائه الگوریتم ……………………………………………………………………………….38

2-2- امکان سنجی افزایش سطح مقطع نول ……………………………………………………..43

2-2-1- امکان سنجی افزایش سطح مقطع نول در خطوط با بار سبک…….……………………44

2-2-2-امکان سنجی افزایش سطح مقطع در خطوط با بار متوسط …….………………………52

2-2-4-امکان سنجی افزایس سطح مقطع نول در خطوط با شعاع تغذیه طولانی………………55

2-2-5- نتیجه گیری ……………………………………………………………………………….59

2-3- سیستم زمین و اثر آن در کاهش تلفات شبکه توزیع ………………………………………60

2-3-1- تلفات در سیستم نول [1] ……...…………………………………………………………61

2-3-2- کاهش تلفات در سیم نول ……..…………………………………………………………61

2-3-3-کاهش افت ولتاژ در سیم نول ………..……………………………………………………64

2-3-4- اثر زمین نول در محل مصرف …………………………………………………………..64

فهرست مطالب

عنوان                                                                                             صفحه

2-3-5- زمین کردن شبکه توزیع …………………………………………………………………65

2-3-6-مقاومت سیم اتصال زمین و مقاومت زمین[9] ….…….…………………………………66

     2-3-6-1- مدل خط توزیع …………………………………………………………………..67

     2-3-6-2- اثر نامتعادلی فازها بر روی تلفات با توجه به سیستم زمین ….…………………70

     2-3-6-3-حساسیت تلفات نسبت به مقاومت اتصال به زمین ………………………………72

     2-3-6-4- جنبه اقتصادی خطا در تلفات ………………………………………………… …74

     2-3-6-5- مقایسه هزینه ایجاد سیستم زمین و صرفه جوئی ناشی از کاهش تلفات پیک…76

     2-3-6-6- اثرات جریان عبوری از سیستم زمین …….………………………………………77

مراجع ………………………………………………………………………………………………..78

فهرست اشکال

عنوان                                                                                           صفحه

شکل (1-1):دیاگرام برداری جریانهای فازها و جریان نول ….……………………………………5

شکل (1-2):درصد افزایش تلفات برحسب افزایش عبور جریان از سیم نول ….…..……………9

شکل(1-3):دیاگرام برداری جهت محاسبه جریان نول….………………………………………10

شکل(1-4):بار تکفاز در ترانسفورماتورهای سه فاز………………………………………………13

شکل(1-5):بار تکفاز بین خط خنثی در گروه ترانسفورماتور Yyبدون خط خنثی….………14

شکل(1-6):بار خط به خنثی فاز A گروه ترانسفورماتورYy ….……………………………….15

شکل(1-7):ترانسفورماتورDY با سیم نول ….…………………………………………………..16

شکل (1-8): مقادیر جریانها در ترانسفورماتور DY با سیم نول …….…………………………18

شکل(1-9): ترانسفورماتور YZ با سیم نول …….………………………………………………20

شکل (2-1):شبکه شعاعی از یکسو تغذیه ………………………………………………………24

شکل(2-2):جریانهای فاز در شبکه شعاعی………………………………………………………25

شکل(2-3):شبکه شعاعی با در نظر گرفتن تعداد انشعابها به جای جریان آنها …….…………27

شکل(2-4):شبکه شعاعی از یکسو تغذیه با سه گره ……………………………………………28

شکل(2-5):متعادل سازی انشعابها در گره‌ها …..……………………………………………….29

شکل(2-6):مجموع انشعابهای فازها پس از متعادل سازی انشعابهای گره‌ها……..……………29

شکل(2-7): متعادل سازی مجموع انشعابهای فازها …………………………………………...30

فهرست اشکال

عنوان                                                                                             صفحه

شکل(2-8): شبکه مثال (1) …….…...……………………………………………………………..31

شکل (2-9): شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز S در گره سوم …......…………….31

شکل(2-10):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز T در گره سوم …….….…………..32

شکل(2-11):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز Rدر گره سوم….…...……………..32

شکل(2-12):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز R در گره سوم ..………………….33

شکل(2-13):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز S در گره دوم …........……………33

شکل (2-24): شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز T در گره دوم ...………………...34

شکل (2-15): شبکه بهینه شده مثال ……….……………………………………………………..35

شکل(2-16):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز R در گره سوم ……..…………….35

شکل(2-17): شبکه پس از تخصیص دومین انشعاب به فاز R در گره سوم …...……………36

شکل(2-18):شبکه پس ازتخصیص دومین انشعاب به فاز S در گره سوم …………………..36

شکل(2-19):شبکه پس از تخصیص دومین انشعاب به فازT در گره سوم ….………………..37

شکل(2-20):شبکه پس از تخصیص انشعاب به فاز S در گره دوم ……….………………………37

شکل(2-21):شبکه پس از تخصیص انشعاب به فاز T در گره دوم ………………………….38

شکل (2-22): الگوریتم متعادل سازی بار فازها و افزودن انشعاب جدید در شبکه فشار ضعیف....42

شکل (2-23):مدارشماتیک جهت نمایش عبور بخشی از جریان نول توسط سیستم زمین……62

فهرست اشکال

عنوان                                                                                        صفحه

شکل(2-24):تقسیم جریان در دو مقاومت موازی …..…………………………………………….63

شکل (2-25):مدار معادل مثال ….…………………………………………………………………65

شکل(2-26):مدل خط توزیع با چهار سیم …….…………………………………………………..67

شکل(2-27):مدل نمونه خط توزیع برای شرح محاسبات ……..………………………………….68

شکل(2-28):تغییرات تلفات بر حسب میزان نامتعادلی بار……..…………………………………71

شکل(2-29):توزیع جریان سیم نول در حالت بار نامتقارن با مقاومت‌اتصال‌زمین‌Rg …………72

شکل(2-30): تأثیر مقاومت اتصال زمین Rg بر روی تلفات خط ……...…………………………73

شکل(2-31): نسبت تلفات در فیدر با مقاومت اتصال زمین مشخص به تلفات ……..…………..74

                 در فیدر با اتصال زمین کامل

شکل(2-32):ارزش کنونی تلفات خطوط انتقال ………………………………………………….76

فهرست جداول

عنوان                                                                                           صفحه

جدول(2-1):قیمت‌کابلهای4رشته‌ای‌وتک‌رشته‌ای که درسطح ولتاژ توزیع به‌کاربرده‌میشوند..….44

جدول(2-2):میزان کاهش مقاومت سیم نول در اثر زمین کردن ….……………………………63

جدول (2-3):ماتریس امپدانس HZ60 …………………………………………………69

جدول (2-4):شکل مؤلفه‌های متقارن معادل ..………………………………………….70

جدول(2-5):امپدانس خطوط با زمین مستقیم …………………………………………70

جدول(2-6):تلفات خطوط با زمین مستقیم …..……………………………………….71

جدول(2-7): تقسیم تلفات بین خط و اتصال زمین ….…………………………………72

جدول(2-8): تلفات در فیدرهای با بار توزیع شده متمرکز….……………………………75

بررسی نامتعادلی بار در شبکه توزیع و روشهای کاهش آن

اختصاصی از فی لوو بررسی نامتعادلی بار در شبکه توزیع و روشهای کاهش آن دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه کارشناسی

بررسی نامتعادلی بار در شبکه توزیع و روشهای کاهش آن

پیشگفتار

موضوع کلی این گزارش , بررسی نامتعادلی با رواثر آن در تلفات شبکه توزیع می‌باشد که شامل دو فصل می‌باشد بدین ترتیب که در فصل اول اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع بوده و به طور کلی مربوط به مطالعات اولیه می‌باشد تا دید کلی از هدف گزارش بدست آید. فصل دوم به بررسی روشهای کاهش تلفات نامتعادلی بار اختصاص دارد. فصل اول شامل دو بخش است که بخش نخست اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات در شبکه فشار ضعیف می‌باشد که به طور کلی به بررسی عدم تعادل بار در شبکه فشار ضعیف می‌پردازد و مقدار تلفات ناشی از آن محاسبه نمودخ و درصد آنرا نسبت به تلفات شبکه سراسری بیان می‌دارد. بدین وسیله به ارزش بررسی و تحقیق در این مورد پی برده می‌شود. در بخش بعدی اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات ترانسفورماتورهای توزیع مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. از آنجائیکه ترانسفورماتورها مقداری تلفات نامتعادلی به علت غیر یکسانی مشخصات الکتریکی سیم پیچی ها دارند , همچنین به عنوان یک واسط سبب انتقال نامتعادلی فشار ضعیف به سمت فشار متوسط می‌شوند , لذا توجه به آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این بخش در مورد انواع اتصالات ترانسها بحث شده است و میزان تلفات نامتعادلی در دون ترانس YZ و که بیشتر از همه در شبکه توزیع بکار می‌روند , محاسبه شده است. فصل دوم شامل دو بخش می‌باشد. در بخش اول الگوریتمی جهت تقسیم مناسب انشعابها بین فازها در شبکه فشار ضعیف ارائه شده است تا با متعادل کردن فازها تا حد امکان از تلفات ناشی از نا متعادلی بار کاسته شود. همچنین این الگوریتم قادر است تا شبکه موجود را به شکل بهینه تغییر شکل دهد تا تلفات نامتعادلی آن به حداقل برسد.

در بخش دوم به بررسی امکان افزایش سطح مقطع نول به منظور کاهش مقاومت نول و به تبع آن کاهش تلفات نول پرداخته شده است. همانطور که از فصل اول نتیجه گرفته شده است تلفات نول حدود سه برابر تلفات نا متعادلی بار در فازها می‌باشد , لذا نیاز به توجه و رسیدگی دارد. بخصوص در خطوط با بار زیاد اهمیت تعویض کابل‌های نول با سطح مقطع بالاتر به خوبی احساس می‌شود.

سیستم زمین کامل علاوه بر این که نقش مهمی در حفاظت شبکه توزیع دارد , تا حدی زیاد از مقاومت نول نیز می‌کاهد. بخش سوم به این موضوع اختصاص دارد بدین ترتیب که با احداث زمینهای متوالی تا حد زیادی از مقاومت نول کاسته شده و به تبع آن تلفات نول و تلفات نامتعادلی کاهش می‌یابد. لذا در این بخش با ارائه نمودارها و محاسبات به امکان احداث زمینهای متوالی پرداخته شده است.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                        صفحه

فصل اول : اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع

1-1-اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه فشار ضعیف…………………………………….1

1-1-1-تبعات نامتعادلی بار …....………………………………………………………………….1

1-1-2-شبکه فشار ضعیف ….……………………………………………………………………..2

   1-1-2-1- عدم تساوی بار فازها[4] ……………………………………………………………2

1-1-3- اضافه تلفات ناشی از جریان دار شدن سیم نول[4] ……………………………………4

1-1-4-رسم نمودار چگونگی‌رابطه‌بین افزایش عبور جریان از سیم نول و میزان ………………8

تلفات در شبکه (بار کاملاً اکتیو)[3]

1-1-5-شرایط لازم برای تعادل شبکه علاوه بر یکسان نمودن بار فازها……..……………………9

1-2- اثر نامتعادلی بار در افزایش تلفات ترانسفورماتورهای توزیع………………………………..11

1-2-1-عملکرد نا متعادل ترانسفورماتورهای سه فاز[6] ………………………………………….11

1-2-2-بارهای تکفاز روی ترانسفورماتورهای سه فاز………………………………………………12

1-2-3-بار تکفاز خط به خنثی در ترانسفورماتورهای سه فاز …………………………………….13

1-2-4-بررسی تلفات نامتعادلی در ترانسهای توزیع………………………………………………15

1-2-5-ارائه پیشنهاد جهت کم کردن تلفات نامتعادلی در ترانسفورماتورهای توزیع……………21

فصل دوم : بررسی روش‌های کاهش تلفات ناشی از نامتعادلی بار

فهرست مطالب

عنوان                                                                                        صفحه

2-1- ارائه الگوریتم جهت تعادل بار فازها …………………………………………………………23

2-1-1- اساس روش ………………………………………………………………………………..23

2-1-2-تعیین آرایش بهینه شبکه …………………………………………………………………28

2-1-3-تخصیص انشعاب جدید بودن تغییر آرایش شبکه……...…………………………………31

2-1-4-تخصیص انشعاب جدید به شبکه بهینه شده ……………………………………………34

2-1-5-ارائه الگوریتم ……………………………………………………………………………….38

2-2- امکان سنجی افزایش سطح مقطع نول ……………………………………………………..43

2-2-1- امکان سنجی افزایش سطح مقطع نول در خطوط با بار سبک…….……………………44

2-2-2-امکان سنجی افزایش سطح مقطع در خطوط با بار متوسط …….………………………52

2-2-4-امکان سنجی افزایس سطح مقطع نول در خطوط با شعاع تغذیه طولانی………………55

2-2-5- نتیجه گیری ……………………………………………………………………………….59

2-3- سیستم زمین و اثر آن در کاهش تلفات شبکه توزیع ………………………………………60

2-3-1- تلفات در سیستم نول [1] ……...…………………………………………………………61

2-3-2- کاهش تلفات در سیم نول ……..…………………………………………………………61

2-3-3-کاهش افت ولتاژ در سیم نول ………..……………………………………………………64

2-3-4- اثر زمین نول در محل مصرف …………………………………………………………..64

فهرست مطالب

عنوان                                                                                             صفحه

2-3-5- زمین کردن شبکه توزیع …………………………………………………………………65

2-3-6-مقاومت سیم اتصال زمین و مقاومت زمین[9] ….…….…………………………………66

     2-3-6-1- مدل خط توزیع …………………………………………………………………..67

     2-3-6-2- اثر نامتعادلی فازها بر روی تلفات با توجه به سیستم زمین ….…………………70

     2-3-6-3-حساسیت تلفات نسبت به مقاومت اتصال به زمین ………………………………72

     2-3-6-4- جنبه اقتصادی خطا در تلفات ………………………………………………… …74

     2-3-6-5- مقایسه هزینه ایجاد سیستم زمین و صرفه جوئی ناشی از کاهش تلفات پیک…76

     2-3-6-6- اثرات جریان عبوری از سیستم زمین …….………………………………………77

مراجع ………………………………………………………………………………………………..78

فهرست اشکال

عنوان                                                                                           صفحه

شکل (1-1):دیاگرام برداری جریانهای فازها و جریان نول ….……………………………………5

شکل (1-2):درصد افزایش تلفات برحسب افزایش عبور جریان از سیم نول ….…..……………9

شکل(1-3):دیاگرام برداری جهت محاسبه جریان نول….………………………………………10

شکل(1-4):بار تکفاز در ترانسفورماتورهای سه فاز………………………………………………13

شکل(1-5):بار تکفاز بین خط خنثی در گروه ترانسفورماتور Yyبدون خط خنثی….………14

شکل(1-6):بار خط به خنثی فاز A گروه ترانسفورماتورYy ….……………………………….15

شکل(1-7):ترانسفورماتورDY با سیم نول ….…………………………………………………..16

شکل (1-8): مقادیر جریانها در ترانسفورماتور DY با سیم نول …….…………………………18

شکل(1-9): ترانسفورماتور YZ با سیم نول …….………………………………………………20

شکل (2-1):شبکه شعاعی از یکسو تغذیه ………………………………………………………24

شکل(2-2):جریانهای فاز در شبکه شعاعی………………………………………………………25

شکل(2-3):شبکه شعاعی با در نظر گرفتن تعداد انشعابها به جای جریان آنها …….…………27

شکل(2-4):شبکه شعاعی از یکسو تغذیه با سه گره ……………………………………………28

شکل(2-5):متعادل سازی انشعابها در گره‌ها …..……………………………………………….29

شکل(2-6):مجموع انشعابهای فازها پس از متعادل سازی انشعابهای گره‌ها……..……………29

شکل(2-7): متعادل سازی مجموع انشعابهای فازها …………………………………………...30

فهرست اشکال

عنوان                                                                                             صفحه

شکل(2-8): شبکه مثال (1) …….…...……………………………………………………………..31

شکل (2-9): شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز S در گره سوم …......…………….31

شکل(2-10):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز T در گره سوم …….….…………..32

شکل(2-11):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز Rدر گره سوم….…...……………..32

شکل(2-12):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز R در گره سوم ..………………….33

شکل(2-13):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز S در گره دوم …........……………33

شکل (2-24): شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز T در گره دوم ...………………...34

شکل (2-15): شبکه بهینه شده مثال ……….……………………………………………………..35

شکل(2-16):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز R در گره سوم ……..…………….35

شکل(2-17): شبکه پس از تخصیص دومین انشعاب به فاز R در گره سوم …...……………36

شکل(2-18):شبکه پس ازتخصیص دومین انشعاب به فاز S در گره سوم …………………..36

شکل(2-19):شبکه پس از تخصیص دومین انشعاب به فازT در گره سوم ….………………..37

شکل(2-20):شبکه پس از تخصیص انشعاب به فاز S در گره دوم ……….………………………37

شکل(2-21):شبکه پس از تخصیص انشعاب به فاز T در گره دوم ………………………….38

شکل (2-22): الگوریتم متعادل سازی بار فازها و افزودن انشعاب جدید در شبکه فشار ضعیف....42

شکل (2-23):مدارشماتیک جهت نمایش عبور بخشی از جریان نول توسط سیستم زمین……62

فهرست اشکال

عنوان                                                                                        صفحه

شکل(2-24):تقسیم جریان در دو مقاومت موازی …..…………………………………………….63

شکل (2-25):مدار معادل مثال ….…………………………………………………………………65

شکل(2-26):مدل خط توزیع با چهار سیم …….…………………………………………………..67

شکل(2-27):مدل نمونه خط توزیع برای شرح محاسبات ……..………………………………….68

شکل(2-28):تغییرات تلفات بر حسب میزان نامتعادلی بار……..…………………………………71

شکل(2-29):توزیع جریان سیم نول در حالت بار نامتقارن با مقاومت‌اتصال‌زمین‌Rg …………72

شکل(2-30): تأثیر مقاومت اتصال زمین Rg بر روی تلفات خط ……...…………………………73

شکل(2-31): نسبت تلفات در فیدر با مقاومت اتصال زمین مشخص به تلفات ……..…………..74

                 در فیدر با اتصال زمین کامل

شکل(2-32):ارزش کنونی تلفات خطوط انتقال ………………………………………………….76

فهرست جداول

عنوان                                                                                           صفحه

جدول(2-1):قیمت‌کابلهای4رشته‌ای‌وتک‌رشته‌ای که درسطح ولتاژ توزیع به‌کاربرده‌میشوند..….44

جدول(2-2):میزان کاهش مقاومت سیم نول در اثر زمین کردن ….……………………………63

جدول (2-3):ماتریس امپدانس HZ60 …………………………………………………69

جدول (2-4):شکل مؤلفه‌های متقارن معادل ..………………………………………….70

جدول(2-5):امپدانس خطوط با زمین مستقیم …………………………………………70

جدول(2-6):تلفات خطوط با زمین مستقیم …..……………………………………….71

جدول(2-7): تقسیم تلفات بین خط و اتصال زمین ….…………………………………72

جدول(2-8): تلفات در فیدرهای با بار توزیع شده متمرکز….……………………………75

دانلود پایان نامه روشهای پیش بینی ضریب بهره وری

اختصاصی از فی لوو دانلود پایان نامه روشهای پیش بینی ضریب بهره وری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه روش های پیش بینی ضریب بهره وری TBM 138

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب* 

فرمت فایل:Word(قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:142

حجم پایان نامه : 19mb

فهرست مطالب :

مقدمه

فصل اول

1- اشنایی و سابقه.............................................................................. 1

     1-1- نرخ پیشروی.......................................................................... 3

     1-2- نرخ نفوذ.............................................................................. 3

فصل دوم

2- آزمون های مورد نیاز برای پیش بینی بهره وری TBM ........................... 11

   2-1- آزمون تعیین تردی................................................................... 11

   2-2- آزمایش اندیس جی سیورز.......................................................... 12

   2-3- آزمون سایش......................................................................... 12

   2-4- آزمون اندیس سوشار................................................................ 13

   2-5- آزمون های برش ازمایشگاهی..................................................... 14

     2-5-1- آزمون برش خطی............................................................. 14

     2-5-2- آزمون برش دورانی........................................................... 16

   6-2- آزمون پانچ........................................................................... 16

     2-6-1- تاریخچه آزمون................................................................ 18

   7-2- آزمون های تعیین سختی............................................................ 18

   8-2- آزمون های مقاومت سنگ.......................................................... 19

   9-2- خواص توده سنگ.................................................................. 19

فصل سوم

3- تحلیل مکانیسم برش سنگ توسط برش دهنده های دیسکی......................... 21

   3-1- فرضیات پایه......................................................................... 22

   3-2- توزیع فشار و فرایند برش......................................................... 26

   3-3- طراحی ماشین و محاسبات......................................................... 33

   3-4- پیش بینی نرخ نفوذ................................................................. 33

فصل چهارم

4- پیش بینی نرخ نفوذ بر اساس تردی................................................... 37

   4-1- ارزیابی برخی داده های حاصل از آزمایش...................................... 38

فصل پنجم

5- پیش بینی نرخ نفوذ با استفاده از نتایج آزمون پانچ................................. 48

   5-1- تعیین نرخ نفوذ..................................................................... 48

   5-2- رده بندی سنگ با استفاده از آزمون پانچ....................................... 51

   5-3- آزمون پانچ ابزاری جهت ارزیابی پارامترهای ماشین......................... 54

فصل ششم

6- پیش بینی نرخ نفوذ بر مبنای مدل فازی – عصبی و نرخ پیشروی با بهره گیری از

شبکه عصبی............................................................................... 56

   6-1- روش فازی – عصبی............................................................. 56

     6-1-1- اجزاء منطقی................................................................ 58

     6-1-2- اجزاء عددی................................................................. 59

   6-2- مدل نرخ نفوذ ( روش عصبی – فازی).......................................... 60

     6-2-1- ویژگیهای توده سنگ........................................................ 60

     6-2-2- ویژگیهای ماشین............................................................. 60

     6-2-3- هندسه تونل................................................................... 61

     6-2-4- تحلیل داده ها................................................................. 62

     6-2-5- مدلهای عصبی – فازی ( روش تاکاگی – سوگنو)....................... 64

   6-3- مقایسه با روشهای مختلف........................................................ 68

   6-4- مدل نرخ پیش روی ( بر مبنای شبکه عصبی)................................. 69

     6-4-1- انتخاب ساختار مدل و کاهش متغییرها.................................... 69

     6-4-2- الگوریتم آموزش شبکه عصبی............................................ 71

     6-4-3- توپولوژی شبکه عصبی.................................................... 71

     6-4-4- بهبود قابلیت تعمیم شبکه عصبی.......................................... 71

     6-4-5- نتایج – تفسیر – اعتبار و توان تعمیم مدل............................... 73

     6-4-6- مقایسه با مدلهای آماری.................................................... 73

فصل هفتم

7- پیش بینی بهره وری TBM با استفاده از.................................. 74

7-1- و ....................................................................... 74

   7-2- سایش برش دهنده............................................................... 81

   7-3- رابطه میان نرخ نفوذ و نرخ پیشروی با .............................. 82

   7-4- تخمین زمان اتمام تونل......................................................... 84

فصل هشتم

8- پیش بینی بهره وری TBM براساس فاکتور پایداری تونل..................... 85

   8-1- تخمین ضریب بهره وری....................................................... 86

   8-2- تخمین نرخ پیشروی............................................................ 87

   8-3- مثالی از کاربرد مدل............................................................ 89

8-4- تخمین زمان اتمام تونل........................................................ 92

فصل نهم

9- پیش بینی بهره وری TBM برمبنای روش NTH............................. 94

فصل دهم

10- پیش بینی بهره وری TBM بر مبنای روش CSM......................... 106

   10-1- نیروهای عمودی روی برش دهنده ............................... 108

   10-2- نیروهای غلتشی ....................................................... 109

   10-3- رابطه مدرسه عالی معدن کلرادو جهت تعیین نیروهای روی برش دهنده در

             یک نفوذ مشخص.......................................................... 113

   10-4- تصحیح نرخ نفوذ.......................................................... 116

     10-4-1- شاخص دشواری زمین (GDI )................................... 116

     10-4-2- انرژی ویژه........................................................... 117

     10-4-3- اصلاحات پیشنهادی روش CSM جهت تخمین نرخ پیشروی... 117

نتیجه گیری............................................................................ 122

منابع................................................................................... 124

چکیده :

در طول چند دهه گذشته تکنولوژی TBM های سنگ توسعه زیادی پیدا کرد. این ماشین ها

اکنون به مرحله ای رسیده اند که می توانند در هر نوع سنگ یا خاکی حفر کنند ولی به هر

حال حفر با ماشین پر خطر بوده زیرا همیشه امکان روبرو شدن با زمینی که ماشین توانایی

حفردر آن را ندارد وجود دارد. پیش بینی ضریب بهره وری بخش مهمی از هر پروژه حفر

مکانیزه است. تعداد برش دهنده های مورد نیاز هزینه های آزمایشگاهی – هزینه های

سرمایه ای و عملیاتی همه از دوره ساخت پروژه و دوره ساخت پروژه از ضریب بهره

وری و نرخ نفوذ تاثیر می پذیرد که تخمین این دو بسیار مشکل ا ست. تاکنون تلاش های

زیادی جهت گسترش روشهای پیش بینی بهره وری و پیش بینی دقیق نرخ پیشروی در یک

شرایط زمین شناسی شده است. در کشورهای مختلف و توسط شرکت های مختلف سازنده

TBM دامنه وسیعی از روشهای پیش بینی ضریب بهره وری استفاده می شود.

اصولا" این روشها بر مبنای تحلیل نظری و داده های تجربی بنا نهاده شده اند. در حالت

کلی می توان روشهای ارائه شده را به دو گروه تقسیم کرد. روشهای کاملا" تجربی و

روشهای تئوری/ تجربی. گروه اول بر مبنای داده های جمع اوری شده از زمین و استفاده

از تحلیل رگرسیون میان پارامترهای ماشین خواص سنگ و نرخ نفوذ حاصل شده اند

روش NTH یک نمونه از این روشها است. گروه های دیگر بر جزئیات فرایند برش

در سنگ تحلیل نظری فرایند شکست سنگ با ابزار مکانیکی و نیروهای وارد بر هر برش

دهنده به منظور دستیابی به یک نرخ نفوذ مشخص متمرکز شده اند.

روش CSM و برخی از روشها که توسط کارخانه های سازنده TBM توسعه داده شده اند

در این گروه قرار می گیرند. این روشها می توانند در بهینه کردن طرح تاج حفار به کار

گرفته شوند. نیروهای اعمال شده بر برش دهنده که توسط این روشها تعیین می شوند میتواند

در تخمین نیروی محوری گشتاور و توان مورد نیاز نیز استفاده شود.

در حالت عمومی روشهای پیش بینی بهره وری بر مبنای قواعد زیر پایه گذاری شده اند:

1) داده های حاصل از زمین یا آزمایش

2) آزمایشهای کوچک مقیاس ( ازمونهای شاخص)

3) آزمایشهای بزرگ مقیاس

4) روشهای تجربی

5) مدلهای تئوری

به عنوان مثال روش پیش بینی NTH ترکیبی از قواعد 1- 2- 4 است و روش CSM

شامل تمامی قواعد ذکر شده می شود.

در تمام روشهای پیش بینی بهره وری نمونه گیری صحیح یک عامل کلیدی است. اگر نمونه

های مورد ازمایش معرف ( نماینده شرایط واقعی زمین) نباشند نتایج پیش بینی قا بل اعتماد

نخواهد بود. تخمین بهره وری TBM در سنگهای سخت یک فرایند بسیار پیچیده است که به

شرایط زمین شناسی خواص توده سنگ و جزئیات ماشین( مانند اندازه برش دهنده ها-

فاصله و بار اعمالی بر آنها) مربوط می شود. فرایند برش و نفوذ در سنگ توسط برش

دهنده مستلزم شکست کششی- برشی و فشاری سنگ است.

درزه ها و شکستگی ها تا حدودی نرخ نفوذ ماشین را بهبود می بخشند.

بر اساس مطالعات صورت گرفته میان و نرخ نفوذ همبستگی خوبی در TBM های

سنگ سخت وجود دارد.

در این رابطه میزان تنش های برجا و مقاومت فشاری

توده سنگ می باشد

1-1- نرخ پیشروی:

نرخ پیشروی ماشین از دو پارامتر عمده حفر و نگهداری تاثیر می پذیرد. گاهی اوقات

هنگام نصب پوشش امکان حفر وجود ندارد( مثلا" TBM های سپردار) یا وجود مناطق

برشی که حفر درون آنها بدون تحکیم – امکان گیر افتادن ماشین را زیاد می کند باعث

کاهش ضریب بهره وری می شود. عاملی که در حفر سنگ نقش کلیدی را بازی می کند

نرخ نفوذ است. نرخ پیشروی به صورت زیر تخمین زده می شود.

                                           نرخ نفوذ ضریب بهره وری = نرخ پیشروی

2-1- نرخ نفوذ:

نرخ نفوذ TBM های به صورت تیپیک با توجه به خوا ص ماده سنگ تخمین زده می شود.

وابستگی نرخ نفوذ به فاصله داری و شرایط درزه ها کاملا" شناخته شده است. تنها روشی

که تاثیر ناپیوستگیها را لحاظ کرده است روش انسیتو تکنولوژی نروژ است.

در ادامه به برخی از معادلات تجربی که بر مبنای داده های آزمایشگاهی برای تعیین نرخ

نفوذ ارائه شده اند اشاره می شود.

تارکی در سال 1973 روشی را برای پیش بینی نرخ نفوذ تنها بر مبنای سختی سنگ

پیشنهاد کرد که در آن سختی سنگ با استفاده از بازگشت چکش اشمیت و سختی سایشی

سنگ محاسبه می شد.

بزرگترین عیب روش تارکی عدم منظور کردن ویژگی های ماشین و توده سنگ که در

ضریب بهره وری TBM بسیار موثر می باشد.

گراهام در سال 1976 برای سنگ های که مقاومت فشاری انها در دامنه 140- 200 مگا

پاسکال می باشد رابطه زیر را ارائه کرد:

1-1                                               

که در آن:

میزان نفوذ تاج حفار به میلی متر وقتی تاج حفار یک دور می زند.

نیروی عمودی اعمال شده بر هر برش دهنده بر حسب KN

UCS مقاومت فشاری تک محوره بر حسب MPa

رگسبوروگ و فیلیپس در سال 1975 بر مبنای تحلیل عددی مدلی را ارائه کردند که

قطر برش دهنده های دیسکی و نیروی محوری روی آنها مقاومت فشاری تک محوره و

زاویه لبه دیسکها را منظور می کرد. در این مدل ویژگیهای توده سنگ از قبیل نا پیوستگیها

در نظر گرفته نمی شود.

ساختار این مدل دقیقا شبیه مدل گراهام می باشد با این تفاوت که زاویه لبه کاترها نیز در

مدل منظور شده است.

ازدمیر در سال 1978 مدلی را ارائه کرد که بر مبنای آن با توجه به قطر- موقعیت- نفوذ

و فاصله داری برش دهنده های دیسکی – مقاومت فشاری تک محوره – مقاومت برشی و

زاویه لبه دیسکها- نیروی نرمال و نیروی غلتشی دیسکها محاسبه می شد. این مدل تاثیر

نا پیوستگی ها را منظور نمی کرد.

فارمر و گلوسوپ در سال 1980 رابطه زیر را برای سنگ های رسوبی ارائه کردنند.

1-2                                                                          

که در آن:

میزان نفوذ تاج حفار به میلی متر وقتی تاج حفار یک دور می زند.

مقاومت کششی برزیلی بر حسب MPa

نیروی محوری اعمال شده بر هر برش دهنده بر حسب KN

هاگس برای معدن کاری در معادن زغال رابطه زیر را ارائه کرد:

1-3

که در آن :

میزان نفوذ تاج حفار به میلی متر وقتی تاج حفار یک دور می زند.

D قطر دیسک بر حسب میلی متر ( فرض شده است که تنها یک دیسک در هر شیار

وجود داشته باشد)

نیروی اعمال شده بر هر برش دهنده بر حسب KN

UCS مقاومت فشاری تک محوره می باشد.

بامفورد در سال 1984 یک مدل چند خطی به صورت زیر ارائه کرد که در ان نرخ

نفوذ به عنوان تابعی از سختی چکش اشمیت- نیروی محوری ماشین – اندیس نفوذ

مخروطی و زاویه مقاومت برشی بیان شده بود.

این مدل تنها بر مبنای داده های حاصل از یک تونل حاصل شده بود لذا تاثیر تغییرا ت

قطر تونل را نمی توا نست منظور کند.

1-4                         

که در آن:

P نرخ نفوذ بر حسب متر در ساعت

S سختی چکش اشمیت

T نیروی محوری ماشین بر حسب تن

N شاخص نفوذ مخروطی بر حسب نیوتن بر میلی متر

زاویه مقاومت برشی بر حسب درجه

سانیو در سال 1985 مدلی را برای تخمین نرخ نفوذ به صورت غیر مستقیم ارائه کرد.

سانیو نشان داد که نسبت بین نرخ نفوذ عمود بر لایه بندی و موازی لایه بندی برابر با نسبت

بین اندیس بار گذاری نقطه ای عمود بر لایه بندی و موازی لایه بندی است.

روش سانیو می تواند به عنوان یک فاکتور تصحیح در سنگهای با نا پیوستگی نزدیک به

هم استفاده شود.

بوید در سال 1986 مدلی متفاوت با مدلهای اشاره شده ارائه کرد.

در مدل فرض شده بود که هر متر مکعب توده سنگ به مقدار انرژی خاصی بر حسب

KWh برای خردایش نیاز دارد که به ان انرژی ویژه می گویند.

اگر سطح مقطع تونل و انرژی ماشین مشخص باشد نرخ نفوذ به راحتی با دانستن انرژی

ویژه سنگ محاسبه می شود.                                                                                                      6

این مدل معمولا" برای پیش بینی نرخ نفوذ ماشین های حفار بازویی استفاده می شود

رابطه ارائه شده توسط بوید به صورت زیر می باشد:

1-5

که در آن:

نرخ نفوذ بر حسب متر بر ساعت

توان تاج حفار بر حسب کیلووات

انرژی ویژه بر حسب کیلووات ساعت بر متر مکعب

مقطع تونل

مک فیت – اسمیت و فاول در سال 1977 روابطی را برای پیش بینی انرژی ویژه سنگها

ارائه کردنند.

از معایب این روش این ا ست که انرژی ویژه تنها به خواص سنگ بستگی نداشته و به ابعاد

تراشه های ایجاد شده بستگی زیادی دارد بعلاوه انرژی منتقل شده به سنگ ا لزاما" همان

انرژی ماشین نیست. لذا این روش هنگامی می تواند مناسب باشد که هم ویژگیهای ماشین

و هم ویژگیهای سنگ شناخته شده باشد.

در جدول 1-1 مقادیر انرژی ویژه برای چند سنگ آورده شده است.

   ماسه سنگ هوازده شده         دولومیت – اهک – سنگهای         گرانیت- گنیس – کوارتزیت  

 نوع سنگ

     لای سنگ - شیل                 رسوبی سخت                         سخت - شیست

هاگس در سال 1986 مدلی شبیه مدل گراهام که نیروی عمودی وارد بر برش دهنده های

دیسکی – مقاومت فشاری تک محوره – دور – تعداد و شعاع برش دهنده ها را منظور

می کرد ارائه کرد. این مدل تاثیرات ناپیوستگی ها را منظور نمی کرد.

مدل ارائه شده توسط هاگس به صورت زیر می باشد و کاربرد ان در لایه های زغال

معتبر است.

1-6

که در آن:

نرخ نفوذ بر حسب متر برساعت

نیروی محوری وارد بر هر برش دهنده بر حسب کیلو نیوتن

سرعت چرخش تاج حفار بر حسب

تعداد برش دهنده های دیسکی در هر شیار

مقاومت فشاری تک محوره بر حسب مگا پاسکال

شعاع متوسط برش دهنده های دیسکی بر حسب متر

ایناراتو در سال 1991 مدلی ارائه کرد که در آن با استفاده از RSR به پیش بینی نرخ نفوذ

پرداخت . ایناراتو در مدل خود مقاومت فشاری تک محوره را به عنوان یک فاکتور مستقل

از RSR در نظر گرفت.

ساندین و واستد در سال 1994 مدلی را ارائه کردند که در آن از شاخص نفوذ و قابلیت حفر

استفاده شده بود. این مدل نا پیوستگی های توده سنگ – نیروی وارد بر برش دهنده ها و

سرعت چرخش تاج حفار را منظور می کند.

این مدل بر مبنای سه مطالعه موردی در سوئد بر روی سنگهای دگرگونی و آذرین بدست

آمده است.

با توجه به مدلهای ارائه شده می توان دریافت که مدل یا روش واحدی برای پیش بینی نرخ

نفوذ وجود ندارد. جهت مقایسه مقادیر مربوط به ویژگی های سنگ نرخ نفوذ ماشین در عمل

و نرخ نفوذ پیش بینی شده توسط برخی مدلهای ارائه شده برای تعدادی از سنگها در جدول

1-2 آورده شده است.

در تمامی موارد میزان نفوذ TBM و نیروی محوری توسط گشتاور یا ظرفیت ترابری

سیستم محدود می شود.

و...

NikoFile

دانلود پایان نامه روشهای پیش بینی ضریب بهره وری

اختصاصی از فی لوو دانلود پایان نامه روشهای پیش بینی ضریب بهره وری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه روش های پیش بینی ضریب بهره وری TBM 138

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب* 

فرمت فایل:Word(قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:142

حجم پایان نامه : 19mb

فهرست مطالب :

مقدمه

فصل اول

1- اشنایی و سابقه.............................................................................. 1

     1-1- نرخ پیشروی.......................................................................... 3

     1-2- نرخ نفوذ.............................................................................. 3

فصل دوم

2- آزمون های مورد نیاز برای پیش بینی بهره وری TBM ........................... 11

   2-1- آزمون تعیین تردی................................................................... 11

   2-2- آزمایش اندیس جی سیورز.......................................................... 12

   2-3- آزمون سایش......................................................................... 12

   2-4- آزمون اندیس سوشار................................................................ 13

   2-5- آزمون های برش ازمایشگاهی..................................................... 14

     2-5-1- آزمون برش خطی............................................................. 14

     2-5-2- آزمون برش دورانی........................................................... 16

   6-2- آزمون پانچ........................................................................... 16

     2-6-1- تاریخچه آزمون................................................................ 18

   7-2- آزمون های تعیین سختی............................................................ 18

   8-2- آزمون های مقاومت سنگ.......................................................... 19

   9-2- خواص توده سنگ.................................................................. 19

فصل سوم

3- تحلیل مکانیسم برش سنگ توسط برش دهنده های دیسکی......................... 21

   3-1- فرضیات پایه......................................................................... 22

   3-2- توزیع فشار و فرایند برش......................................................... 26

   3-3- طراحی ماشین و محاسبات......................................................... 33

   3-4- پیش بینی نرخ نفوذ................................................................. 33

فصل چهارم

4- پیش بینی نرخ نفوذ بر اساس تردی................................................... 37

   4-1- ارزیابی برخی داده های حاصل از آزمایش...................................... 38

فصل پنجم

5- پیش بینی نرخ نفوذ با استفاده از نتایج آزمون پانچ................................. 48

   5-1- تعیین نرخ نفوذ..................................................................... 48

   5-2- رده بندی سنگ با استفاده از آزمون پانچ....................................... 51

   5-3- آزمون پانچ ابزاری جهت ارزیابی پارامترهای ماشین......................... 54

فصل ششم

6- پیش بینی نرخ نفوذ بر مبنای مدل فازی – عصبی و نرخ پیشروی با بهره گیری از

شبکه عصبی............................................................................... 56

   6-1- روش فازی – عصبی............................................................. 56

     6-1-1- اجزاء منطقی................................................................ 58

     6-1-2- اجزاء عددی................................................................. 59

   6-2- مدل نرخ نفوذ ( روش عصبی – فازی).......................................... 60

     6-2-1- ویژگیهای توده سنگ........................................................ 60

     6-2-2- ویژگیهای ماشین............................................................. 60

     6-2-3- هندسه تونل................................................................... 61

     6-2-4- تحلیل داده ها................................................................. 62

     6-2-5- مدلهای عصبی – فازی ( روش تاکاگی – سوگنو)....................... 64

   6-3- مقایسه با روشهای مختلف........................................................ 68

   6-4- مدل نرخ پیش روی ( بر مبنای شبکه عصبی)................................. 69

     6-4-1- انتخاب ساختار مدل و کاهش متغییرها.................................... 69

     6-4-2- الگوریتم آموزش شبکه عصبی............................................ 71

     6-4-3- توپولوژی شبکه عصبی.................................................... 71

     6-4-4- بهبود قابلیت تعمیم شبکه عصبی.......................................... 71

     6-4-5- نتایج – تفسیر – اعتبار و توان تعمیم مدل............................... 73

     6-4-6- مقایسه با مدلهای آماری.................................................... 73

فصل هفتم

7- پیش بینی بهره وری TBM با استفاده از.................................. 74

7-1- و ....................................................................... 74

   7-2- سایش برش دهنده............................................................... 81

   7-3- رابطه میان نرخ نفوذ و نرخ پیشروی با .............................. 82

   7-4- تخمین زمان اتمام تونل......................................................... 84

فصل هشتم

8- پیش بینی بهره وری TBM براساس فاکتور پایداری تونل..................... 85

   8-1- تخمین ضریب بهره وری....................................................... 86

   8-2- تخمین نرخ پیشروی............................................................ 87

   8-3- مثالی از کاربرد مدل............................................................ 89

8-4- تخمین زمان اتمام تونل........................................................ 92

فصل نهم

9- پیش بینی بهره وری TBM برمبنای روش NTH............................. 94

فصل دهم

10- پیش بینی بهره وری TBM بر مبنای روش CSM......................... 106

   10-1- نیروهای عمودی روی برش دهنده ............................... 108

   10-2- نیروهای غلتشی ....................................................... 109

   10-3- رابطه مدرسه عالی معدن کلرادو جهت تعیین نیروهای روی برش دهنده در

             یک نفوذ مشخص.......................................................... 113

   10-4- تصحیح نرخ نفوذ.......................................................... 116

     10-4-1- شاخص دشواری زمین (GDI )................................... 116

     10-4-2- انرژی ویژه........................................................... 117

     10-4-3- اصلاحات پیشنهادی روش CSM جهت تخمین نرخ پیشروی... 117

نتیجه گیری............................................................................ 122

منابع................................................................................... 124

چکیده :

در طول چند دهه گذشته تکنولوژی TBM های سنگ توسعه زیادی پیدا کرد. این ماشین ها

اکنون به مرحله ای رسیده اند که می توانند در هر نوع سنگ یا خاکی حفر کنند ولی به هر

حال حفر با ماشین پر خطر بوده زیرا همیشه امکان روبرو شدن با زمینی که ماشین توانایی

حفردر آن را ندارد وجود دارد. پیش بینی ضریب بهره وری بخش مهمی از هر پروژه حفر

مکانیزه است. تعداد برش دهنده های مورد نیاز هزینه های آزمایشگاهی – هزینه های

سرمایه ای و عملیاتی همه از دوره ساخت پروژه و دوره ساخت پروژه از ضریب بهره

وری و نرخ نفوذ تاثیر می پذیرد که تخمین این دو بسیار مشکل ا ست. تاکنون تلاش های

زیادی جهت گسترش روشهای پیش بینی بهره وری و پیش بینی دقیق نرخ پیشروی در یک

شرایط زمین شناسی شده است. در کشورهای مختلف و توسط شرکت های مختلف سازنده

TBM دامنه وسیعی از روشهای پیش بینی ضریب بهره وری استفاده می شود.

اصولا" این روشها بر مبنای تحلیل نظری و داده های تجربی بنا نهاده شده اند. در حالت

کلی می توان روشهای ارائه شده را به دو گروه تقسیم کرد. روشهای کاملا" تجربی و

روشهای تئوری/ تجربی. گروه اول بر مبنای داده های جمع اوری شده از زمین و استفاده

از تحلیل رگرسیون میان پارامترهای ماشین خواص سنگ و نرخ نفوذ حاصل شده اند

روش NTH یک نمونه از این روشها است. گروه های دیگر بر جزئیات فرایند برش

در سنگ تحلیل نظری فرایند شکست سنگ با ابزار مکانیکی و نیروهای وارد بر هر برش

دهنده به منظور دستیابی به یک نرخ نفوذ مشخص متمرکز شده اند.

روش CSM و برخی از روشها که توسط کارخانه های سازنده TBM توسعه داده شده اند

در این گروه قرار می گیرند. این روشها می توانند در بهینه کردن طرح تاج حفار به کار

گرفته شوند. نیروهای اعمال شده بر برش دهنده که توسط این روشها تعیین می شوند میتواند

در تخمین نیروی محوری گشتاور و توان مورد نیاز نیز استفاده شود.

در حالت عمومی روشهای پیش بینی بهره وری بر مبنای قواعد زیر پایه گذاری شده اند:

1) داده های حاصل از زمین یا آزمایش

2) آزمایشهای کوچک مقیاس ( ازمونهای شاخص)

3) آزمایشهای بزرگ مقیاس

4) روشهای تجربی

5) مدلهای تئوری

به عنوان مثال روش پیش بینی NTH ترکیبی از قواعد 1- 2- 4 است و روش CSM

شامل تمامی قواعد ذکر شده می شود.

در تمام روشهای پیش بینی بهره وری نمونه گیری صحیح یک عامل کلیدی است. اگر نمونه

های مورد ازمایش معرف ( نماینده شرایط واقعی زمین) نباشند نتایج پیش بینی قا بل اعتماد

نخواهد بود. تخمین بهره وری TBM در سنگهای سخت یک فرایند بسیار پیچیده است که به

شرایط زمین شناسی خواص توده سنگ و جزئیات ماشین( مانند اندازه برش دهنده ها-

فاصله و بار اعمالی بر آنها) مربوط می شود. فرایند برش و نفوذ در سنگ توسط برش

دهنده مستلزم شکست کششی- برشی و فشاری سنگ است.

درزه ها و شکستگی ها تا حدودی نرخ نفوذ ماشین را بهبود می بخشند.

بر اساس مطالعات صورت گرفته میان و نرخ نفوذ همبستگی خوبی در TBM های

سنگ سخت وجود دارد.

در این رابطه میزان تنش های برجا و مقاومت فشاری

توده سنگ می باشد

1-1- نرخ پیشروی:

نرخ پیشروی ماشین از دو پارامتر عمده حفر و نگهداری تاثیر می پذیرد. گاهی اوقات

هنگام نصب پوشش امکان حفر وجود ندارد( مثلا" TBM های سپردار) یا وجود مناطق

برشی که حفر درون آنها بدون تحکیم – امکان گیر افتادن ماشین را زیاد می کند باعث

کاهش ضریب بهره وری می شود. عاملی که در حفر سنگ نقش کلیدی را بازی می کند

نرخ نفوذ است. نرخ پیشروی به صورت زیر تخمین زده می شود.

                                           نرخ نفوذ ضریب بهره وری = نرخ پیشروی

2-1- نرخ نفوذ:

نرخ نفوذ TBM های به صورت تیپیک با توجه به خوا ص ماده سنگ تخمین زده می شود.

وابستگی نرخ نفوذ به فاصله داری و شرایط درزه ها کاملا" شناخته شده است. تنها روشی

که تاثیر ناپیوستگیها را لحاظ کرده است روش انسیتو تکنولوژی نروژ است.

در ادامه به برخی از معادلات تجربی که بر مبنای داده های آزمایشگاهی برای تعیین نرخ

نفوذ ارائه شده اند اشاره می شود.

تارکی در سال 1973 روشی را برای پیش بینی نرخ نفوذ تنها بر مبنای سختی سنگ

پیشنهاد کرد که در آن سختی سنگ با استفاده از بازگشت چکش اشمیت و سختی سایشی

سنگ محاسبه می شد.

بزرگترین عیب روش تارکی عدم منظور کردن ویژگی های ماشین و توده سنگ که در

ضریب بهره وری TBM بسیار موثر می باشد.

گراهام در سال 1976 برای سنگ های که مقاومت فشاری انها در دامنه 140- 200 مگا

پاسکال می باشد رابطه زیر را ارائه کرد:

1-1                                               

که در آن:

میزان نفوذ تاج حفار به میلی متر وقتی تاج حفار یک دور می زند.

نیروی عمودی اعمال شده بر هر برش دهنده بر حسب KN

UCS مقاومت فشاری تک محوره بر حسب MPa

رگسبوروگ و فیلیپس در سال 1975 بر مبنای تحلیل عددی مدلی را ارائه کردند که

قطر برش دهنده های دیسکی و نیروی محوری روی آنها مقاومت فشاری تک محوره و

زاویه لبه دیسکها را منظور می کرد. در این مدل ویژگیهای توده سنگ از قبیل نا پیوستگیها

در نظر گرفته نمی شود.

ساختار این مدل دقیقا شبیه مدل گراهام می باشد با این تفاوت که زاویه لبه کاترها نیز در

مدل منظور شده است.

ازدمیر در سال 1978 مدلی را ارائه کرد که بر مبنای آن با توجه به قطر- موقعیت- نفوذ

و فاصله داری برش دهنده های دیسکی – مقاومت فشاری تک محوره – مقاومت برشی و

زاویه لبه دیسکها- نیروی نرمال و نیروی غلتشی دیسکها محاسبه می شد. این مدل تاثیر

نا پیوستگی ها را منظور نمی کرد.

فارمر و گلوسوپ در سال 1980 رابطه زیر را برای سنگ های رسوبی ارائه کردنند.

1-2                                                                          

که در آن:

میزان نفوذ تاج حفار به میلی متر وقتی تاج حفار یک دور می زند.

مقاومت کششی برزیلی بر حسب MPa

نیروی محوری اعمال شده بر هر برش دهنده بر حسب KN

هاگس برای معدن کاری در معادن زغال رابطه زیر را ارائه کرد:

1-3

که در آن :

میزان نفوذ تاج حفار به میلی متر وقتی تاج حفار یک دور می زند.

D قطر دیسک بر حسب میلی متر ( فرض شده است که تنها یک دیسک در هر شیار

وجود داشته باشد)

نیروی اعمال شده بر هر برش دهنده بر حسب KN

UCS مقاومت فشاری تک محوره می باشد.

بامفورد در سال 1984 یک مدل چند خطی به صورت زیر ارائه کرد که در ان نرخ

نفوذ به عنوان تابعی از سختی چکش اشمیت- نیروی محوری ماشین – اندیس نفوذ

مخروطی و زاویه مقاومت برشی بیان شده بود.

این مدل تنها بر مبنای داده های حاصل از یک تونل حاصل شده بود لذا تاثیر تغییرا ت

قطر تونل را نمی توا نست منظور کند.

1-4                         

که در آن:

P نرخ نفوذ بر حسب متر در ساعت

S سختی چکش اشمیت

T نیروی محوری ماشین بر حسب تن

N شاخص نفوذ مخروطی بر حسب نیوتن بر میلی متر

زاویه مقاومت برشی بر حسب درجه

سانیو در سال 1985 مدلی را برای تخمین نرخ نفوذ به صورت غیر مستقیم ارائه کرد.

سانیو نشان داد که نسبت بین نرخ نفوذ عمود بر لایه بندی و موازی لایه بندی برابر با نسبت

بین اندیس بار گذاری نقطه ای عمود بر لایه بندی و موازی لایه بندی است.

روش سانیو می تواند به عنوان یک فاکتور تصحیح در سنگهای با نا پیوستگی نزدیک به

هم استفاده شود.

بوید در سال 1986 مدلی متفاوت با مدلهای اشاره شده ارائه کرد.

در مدل فرض شده بود که هر متر مکعب توده سنگ به مقدار انرژی خاصی بر حسب

KWh برای خردایش نیاز دارد که به ان انرژی ویژه می گویند.

اگر سطح مقطع تونل و انرژی ماشین مشخص باشد نرخ نفوذ به راحتی با دانستن انرژی

ویژه سنگ محاسبه می شود.                                                                                                      6

این مدل معمولا" برای پیش بینی نرخ نفوذ ماشین های حفار بازویی استفاده می شود

رابطه ارائه شده توسط بوید به صورت زیر می باشد:

1-5

که در آن:

نرخ نفوذ بر حسب متر بر ساعت

توان تاج حفار بر حسب کیلووات

انرژی ویژه بر حسب کیلووات ساعت بر متر مکعب

مقطع تونل

مک فیت – اسمیت و فاول در سال 1977 روابطی را برای پیش بینی انرژی ویژه سنگها

ارائه کردنند.

از معایب این روش این ا ست که انرژی ویژه تنها به خواص سنگ بستگی نداشته و به ابعاد

تراشه های ایجاد شده بستگی زیادی دارد بعلاوه انرژی منتقل شده به سنگ ا لزاما" همان

انرژی ماشین نیست. لذا این روش هنگامی می تواند مناسب باشد که هم ویژگیهای ماشین

و هم ویژگیهای سنگ شناخته شده باشد.

در جدول 1-1 مقادیر انرژی ویژه برای چند سنگ آورده شده است.

   ماسه سنگ هوازده شده         دولومیت – اهک – سنگهای         گرانیت- گنیس – کوارتزیت  

 نوع سنگ

     لای سنگ - شیل                 رسوبی سخت                         سخت - شیست

هاگس در سال 1986 مدلی شبیه مدل گراهام که نیروی عمودی وارد بر برش دهنده های

دیسکی – مقاومت فشاری تک محوره – دور – تعداد و شعاع برش دهنده ها را منظور

می کرد ارائه کرد. این مدل تاثیرات ناپیوستگی ها را منظور نمی کرد.

مدل ارائه شده توسط هاگس به صورت زیر می باشد و کاربرد ان در لایه های زغال

معتبر است.

1-6

که در آن:

نرخ نفوذ بر حسب متر برساعت

نیروی محوری وارد بر هر برش دهنده بر حسب کیلو نیوتن

سرعت چرخش تاج حفار بر حسب

تعداد برش دهنده های دیسکی در هر شیار

مقاومت فشاری تک محوره بر حسب مگا پاسکال

شعاع متوسط برش دهنده های دیسکی بر حسب متر

ایناراتو در سال 1991 مدلی ارائه کرد که در آن با استفاده از RSR به پیش بینی نرخ نفوذ

پرداخت . ایناراتو در مدل خود مقاومت فشاری تک محوره را به عنوان یک فاکتور مستقل

از RSR در نظر گرفت.

ساندین و واستد در سال 1994 مدلی را ارائه کردند که در آن از شاخص نفوذ و قابلیت حفر

استفاده شده بود. این مدل نا پیوستگی های توده سنگ – نیروی وارد بر برش دهنده ها و

سرعت چرخش تاج حفار را منظور می کند.

این مدل بر مبنای سه مطالعه موردی در سوئد بر روی سنگهای دگرگونی و آذرین بدست

آمده است.

با توجه به مدلهای ارائه شده می توان دریافت که مدل یا روش واحدی برای پیش بینی نرخ

نفوذ وجود ندارد. جهت مقایسه مقادیر مربوط به ویژگی های سنگ نرخ نفوذ ماشین در عمل

و نرخ نفوذ پیش بینی شده توسط برخی مدلهای ارائه شده برای تعدادی از سنگها در جدول

1-2 آورده شده است.

در تمامی موارد میزان نفوذ TBM و نیروی محوری توسط گشتاور یا ظرفیت ترابری

سیستم محدود می شود.

و...

NikoFile