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介紹柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速方法 1面向Simulink數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)框圖 在建立了柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的各模型后,就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常規(guī)PID控制,變速積分PID控制,不完全微分PID控制和模糊PID控制的調(diào)速系統(tǒng)框圖。 ?。保背R?guī)PID控制 首先看常規(guī)PID控制,下面是它的系統(tǒng)仿真框圖,這是常規(guī)采用的PID控制系統(tǒng)圖,通過對真實控制系統(tǒng)繪制仿真框圖,觀察采用常規(guī)PID控制效果。 1.2不完全微分PID控制 下面是不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖,圖2不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖這是在常規(guī)PID基礎(chǔ)上進(jìn)行了不完全微分,這是用來改善它的控制功能,取得更好的控制效果。 ?。保匙兯俣确e分PID控制 下面是變速度積分PID控制系統(tǒng)仿真框圖。 ?。保茨:齈ID控制 自適應(yīng)模糊PID控制是將自適應(yīng)控制的思想和常規(guī)PID控制器結(jié)合,吸收了自適應(yīng)控制和常規(guī)PID控制的優(yōu)點。首先它具備自適應(yīng)能力,能夠自動識辨被控過程參數(shù)、自動整定控制參數(shù),能夠適應(yīng)被控過程模型參數(shù)的變化;其次它又具有常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點。這使得自適應(yīng)PID控制成為過程控制中一種較為理想的控制方法?!? 如果用模糊控制箱設(shè)計出模糊控制器,再在Simulink中建立系統(tǒng)仿真模型,把模糊控制器模塊和我們設(shè)計的FIS結(jié)構(gòu)連接起來,就可以對它進(jìn)行仿真研究了,系統(tǒng)仿真框圖的建立關(guān)鍵是對PID三個參數(shù)Kp,Ki,Kd的整定,這必須考慮到不同時刻三個參數(shù)的相互作用和它們之間的關(guān)系。 下面從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮Kp,Ki,Kd的作用,建立模糊規(guī)則表。 ?。ǎ保┍壤禂?shù)Kp的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。Kp越大,系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快,系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高,但容易產(chǎn)生超調(diào),可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。Kp取值過小,會降低調(diào)節(jié)精度,使響應(yīng)速度變慢,延長調(diào)節(jié)時間,使系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)特征變壞。 ?。ǎ玻┓e分作用系數(shù)Ki的作用是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Ki越大,系統(tǒng)的靜態(tài)誤差越快,但Ki過大,在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象,從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào)。但Ki過小會使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以,影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。 ?。ǎ常┪⒎值淖饔孟禂?shù)Kd的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)特征,其主要作用是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化,對偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報。但Kd過大,會使響應(yīng)過程提前制動,延長了調(diào)節(jié)時間,而且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。下面是進(jìn)行模糊控制PID控制的系統(tǒng)仿真框圖。 ?。矊ο到y(tǒng)進(jìn)行仿真研究 建立了系統(tǒng)的仿真框圖后,就可以對系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究,就可以比較采用常規(guī)PID控制和變積分PID控制,不完全微分PID控制,模糊自適應(yīng)PID控制的比較,并具體分析我們采用的模糊控制系統(tǒng)仿真框圖自適應(yīng)控制時的仿真效果。對系統(tǒng)進(jìn)行仿真有助于我們對柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的快速理解,并初步地分析出我們需要的控制參數(shù),對系統(tǒng)的研究有積極作用。 系統(tǒng)仿真圖通過MATLAB中的模糊控制箱實現(xiàn),同時根據(jù)自己控制系統(tǒng)的具體特點和要求來建立的,基本可以反應(yīng)控制系統(tǒng)的基本情況,可以起到很好的仿真模擬作用。 首先,比較常規(guī)PID控制和變積分PID控制,變速積分PID通過改變積分項的累加速度,使得它和偏差大小相適應(yīng),偏差大的時候,積分慢;偏差小時,積分快,這就可以減少超調(diào),同時更好地靜差。 下面比較一下常規(guī)PID控制和不完全微分PID控制的區(qū)別。不完全微分就是在PID算法中引入了一個一階慣性環(huán)節(jié),使得系統(tǒng)性能得到改善,在改善系統(tǒng)動態(tài)特性的時候又盡量減少高頻干擾。 介紹模糊自適應(yīng)控制和常規(guī)PID的比較,并對模糊自適應(yīng)控制的仿真進(jìn)行分析。這些都是基于前面建立的柴油發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)模型的 可見模糊PID控制器和常規(guī)PID控制相比,它使得系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)時間減小,曲線更平整,反應(yīng)時間加快了,控制效果明顯更好了。同時模糊PID控制器在控制過程前期具有模糊控制器的特點,而在控制過程后期具有PID調(diào)節(jié)器的所有優(yōu)勢,是一種性能優(yōu)良的控制器,所以在實際使用中可以選用模糊自適應(yīng)控制方法。
發(fā)電機(jī)組在溫度較低的情況下應(yīng)該注意的事項: 一、不能使用明火烘烤柴油發(fā)電機(jī)油底殼。這樣會使油底殼內(nèi)的機(jī)油變質(zhì),甚至燒焦,潤滑性能降低或完全喪失,從而加劇機(jī)器磨損,冬季應(yīng)選用低凝點的機(jī)油。 二、冬季應(yīng)選用凝點低和發(fā)火性能好的輕柴油。因為冬季的低氣溫會降低柴油的流動性,使粘度增大,不容易噴散,會造成霧化不良,不能充分燃燒,導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)的動力下降,造成浪費。一般要求柴油的凝點應(yīng)低于本地當(dāng)前季節(jié)低氣7-10℃。 三、柴油發(fā)電機(jī)組熄火以后,水溫在60℃以下,水不燙手,再熄火放水。機(jī)體在度較高時突然受冷空氣侵襲會產(chǎn)生驟縮,出現(xiàn)裂紋。水要徹底排凈。 四、空氣弗列加濾清器不能取下加熱,造成活塞氣缸等部件磨損。 冬季氣溫低,發(fā)電機(jī)組工作時冷卻過度。故保溫是冬季用好柴油發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵。在北方地區(qū),冬天使用的柴油發(fā)電機(jī)都應(yīng)配備保溫套和保溫簾等防寒設(shè)備常采用無水啟動(先啟動,后加冷卻水)的非正常啟動方法。這種做法會對機(jī)器造成嚴(yán)重?fù)p害,應(yīng)禁止使用。 預(yù)熱方法:先將保溫被罩在水箱上,打開放水閥,向水箱內(nèi)連續(xù)注入60-70℃的清潔軟水,用手觸摸放水閥流出的水有燙手感覺時,再關(guān)閉放水閥,向水箱灌入90-100℃的清潔軟水,并搖轉(zhuǎn)曲軸,使各運動件得到適當(dāng)預(yù)先潤滑,然后再行啟動。
發(fā)電機(jī)管理中的3個有用細(xì)節(jié) 故障背景:2017年5月20日該輪靠泊印度洋留尼旺島,鍋爐發(fā)生點火故障,于是發(fā)電機(jī)換用輕柴油。換油后不久,發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)上的燃油管有滴漏,當(dāng)時忙于處理鍋爐問題,為減少柴油損失,當(dāng)即關(guān)閉了停車狀態(tài)的一號和三號發(fā)電機(jī)燃油進(jìn)出管路的相關(guān)閥門。 故障現(xiàn)象:第二天船舶離港時,當(dāng)班輪機(jī)員凌晨4點打給我,說一號發(fā)電機(jī)不能并車,三號發(fā)電機(jī)能并車但只能承擔(dān)150 KW,再加負(fù)荷就加不上去。我立即下機(jī)艙,檢查發(fā)電機(jī)相關(guān)情況,滑油、冷卻水各項參數(shù)未見明顯異常。我嘗試向三號發(fā)電機(jī)手動轉(zhuǎn)移負(fù)載,多次手動調(diào)節(jié)調(diào)速器以增加燃油供油量,但負(fù)荷沒有變化。嘗試一號發(fā)電機(jī)并車,自動與手動并車都未成功,一號發(fā)電機(jī)顯示頻率過高。 打開三號發(fā)電機(jī)保護(hù)蓋檢查高壓油泵,油泵齒條拉桿均能自由活動,油尺刻度指示在較大值,排除了油泵的問題,再檢查相關(guān)管路,發(fā)現(xiàn)有個進(jìn)油閥處于關(guān)閉狀態(tài),當(dāng)即慢慢全開燃油閥,三號發(fā)電機(jī)立即加載到500KW,負(fù)荷轉(zhuǎn)移正常。 注意力再轉(zhuǎn)向一號發(fā)電機(jī),發(fā)現(xiàn)一號發(fā)電機(jī)類似的進(jìn)油閥也未打開,當(dāng)即打開進(jìn)油閥,并再次嘗試并車,但還是并車失敗。到港時一號發(fā)電機(jī)是正常使用的,頻率、轉(zhuǎn)速,負(fù)荷的轉(zhuǎn)移各項指標(biāo)都正常,怎么突然就轉(zhuǎn)速過高了呢? 故障措施:三號發(fā)電機(jī)正常之后,我全部精力集中在一號發(fā)電機(jī)不能并車的問題上,之前發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速感應(yīng)器出現(xiàn)過速度顯示的問題,所以首先還是考慮轉(zhuǎn)速感應(yīng)器故障,懷疑有可能是感應(yīng)器臟了或者跟飛輪的間隙超標(biāo)。該發(fā)電機(jī)有兩個pick-up(轉(zhuǎn)速感應(yīng)器),一個用于機(jī)旁控制屏顯示,一個用于發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)。當(dāng)即取出兩個感應(yīng)器,其中一個確實臟了,擦拭干凈后,檢查了速度感應(yīng)器的阻值,確認(rèn)正常,重新裝回,調(diào)整好間隙,重新啟動發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)速還是過高--950RPM。 排除了轉(zhuǎn)速感應(yīng)器的問題,那么故障就應(yīng)該在機(jī)械部分。檢查高壓油泵,調(diào)節(jié)拉桿活動正常;檢查調(diào)速器,該調(diào)速器品牌是Regulateurs Europa,型號1102V-4G-25R。發(fā)現(xiàn)調(diào)速器上的手動速度調(diào)節(jié)旋鈕卡住了,很難轉(zhuǎn)動,聯(lián)想到二管輪的交接班記錄,提示該調(diào)速器的同步馬達(dá)(下圖中的021)不是原裝備件,當(dāng)時由于缺少原裝備件,用的是上個管理公司遺留下來的其他制造商備件。拆下同步馬達(dá),與近期在新加坡剛接收到的原裝備件對比,發(fā)現(xiàn)兩個同步馬達(dá)參數(shù)不一致:非原裝備件,制造商Woodward,電壓24V,轉(zhuǎn)速2000 RPM,功率5瓦;原裝備件,制造商Groschopp,電壓24V ,轉(zhuǎn)速2700RPM,功率2瓦,電流0.25A。進(jìn)一步拆開非原裝同步馬達(dá),發(fā)現(xiàn)馬達(dá)的塑料齒輪磨損,不能轉(zhuǎn)動。 換上新的同步馬達(dá),啟動發(fā)電機(jī),調(diào)節(jié)手動轉(zhuǎn)速旋鈕,使轉(zhuǎn)速達(dá)到916RPM, 待發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后嘗試并車,發(fā)電機(jī)可以成功并車。但是又出現(xiàn)個新問題,并車后一號發(fā)電機(jī)功率并未提高,相反地,出現(xiàn)逆功率跳閘的現(xiàn)象,幾次嘗試都是如此。我決定讓三管輪在并車屏上嘗試并車,我與電機(jī)員在發(fā)電機(jī)旁觀察,雙方用對講機(jī)聯(lián)系,發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)電機(jī)并車成功后,調(diào)速器速度控制旋鈕被同步馬達(dá)向逆時針方向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致柴油機(jī)減速,這與并車后調(diào)速器的正確動作恰恰相反,正常情況下,調(diào)速器速度控制旋鈕應(yīng)該順時針方向旋轉(zhuǎn)使柴油機(jī)加速從而增加本機(jī)承載負(fù)荷能力,維持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。查找到問題癥結(jié)后,我們再對比同步發(fā)電機(jī)馬達(dá)的電壓與電流情況、查找相關(guān)發(fā)電機(jī)電線接線圖紙,發(fā)現(xiàn)一號發(fā)電機(jī)相關(guān)接線控制板亦與原廠圖紙一致,這說明接線未曾改動過。于是我們改變同步馬達(dá)背后的接線,將其對調(diào),再次啟動發(fā)電機(jī),并車成功,負(fù)荷轉(zhuǎn)移順暢,問題解決。 經(jīng)過該事件,發(fā)現(xiàn)以下幾點在未來的輪機(jī)管理工作中值得引起注意: 啟動發(fā)電機(jī)之前,一定要檢查相關(guān)管路系統(tǒng),之前做出過狀態(tài)改變的相關(guān)閥門,一定要及時設(shè)置好。交接班工作一定要交接清楚,不能有遺漏; 該事件的起因在于啟動發(fā)電機(jī)之前沒有將關(guān)閉的燃油閥打開,該輪經(jīng)過幾任管理公司管理,燃油管路的閥門老化,在全關(guān)時仍然存在些許燃油泄漏,造成一號發(fā)電機(jī)啟動時,能正常啟動,調(diào)速器在燃油量不足的情況下加大油門以保持額定轉(zhuǎn)速,但同步馬達(dá)因為調(diào)速器不正常動作導(dǎo)致里面的齒輪損壞,造成了同步馬達(dá)卡死,以至于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到950RPM 后不能減速。這一點在發(fā)電機(jī)的管理工作中一定要考慮到; 不同管理公司的備件采購?fù)緩讲灰粯樱嬖诖罅康谌缴a(chǎn)的備件,與原廠備件相比,有些參數(shù)都不一致,有些即使銘牌上參數(shù)一致,但物理尺寸卻不一致。這給輪機(jī)員維護(hù)保養(yǎng)時帶來了諸多不便。主管輪機(jī)員在接受備件時一定要仔細(xì)核對,避免到使用時陷入被動;即使是原裝件,電器要考慮正負(fù)極性,機(jī)械要考慮左旋右旋。
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