王華旭 萬年星 王會華

【摘 要】 柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行時的穩(wěn)定性可以通過擬構(gòu)建船舶電站環(huán)境來具體分析，從而找出相關(guān)的計量參數(shù)，得出有關(guān)柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行穩(wěn)定性的合理化結(jié)論內(nèi)容，將其充實到該項目研究資料之中，以備實踐操作所采用。本文就柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行的穩(wěn)定性進行深入探究，以期相關(guān)的研究內(nèi)容能為有關(guān)柴油發(fā)電機組操作等實際項目的研究及其實際生產(chǎn)運作環(huán)節(jié)管理帶來啟示。

【關(guān)鍵詞】 柴油發(fā)電機組 并聯(lián)運行 穩(wěn)定性 研究

從實踐中觀察，柴油發(fā)電機組設(shè)備被廣泛應(yīng)用于船舶動力系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)等領(lǐng)域之中，為國民經(jīng)濟的持續(xù)增長注入了能量。在實際應(yīng)用柴油發(fā)電機組的過程中，實施并聯(lián)運行操作時，往往會產(chǎn)生供油干擾現(xiàn)象，并因此引發(fā)了一定程度的振蕩作用力，影響到了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定特性?；诖?，構(gòu)建一套科學系統(tǒng)的柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行模型，借助動力學基本原理來探知數(shù)字化虛擬模型運作所能夠達到了效能，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)指標結(jié)果，挖掘有效改善柴油發(fā)電機組設(shè)備并聯(lián)運行穩(wěn)定性的控制策略。

1 柴油發(fā)電機組設(shè)備及相關(guān)技術(shù)的演進過程分析

技術(shù)的革新以及機械設(shè)備的使用，大多是為了促動工業(yè)生產(chǎn)效益的提升，以及降低勞動力的工作強度等。柴油發(fā)電機組設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也同樣如此，長久以來，各國已將柴油機電控制技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容作為工業(yè)產(chǎn)業(yè)自動化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求。只有將柴油機點控制技術(shù)與先進技術(shù)模式進行整合運作，輔以現(xiàn)代化的操控策略，才能有效增強柴油發(fā)電機組設(shè)備的實際效力，為生產(chǎn)實踐注入更高的能量。

1.1 柴油機設(shè)備調(diào)速技術(shù)概述

從力學理論的角度來分析，柴油機穩(wěn)定運行最關(guān)鍵的前提條件便是維持系統(tǒng)輸出力矩與外界負荷力矩二者間的平衡，其中，前者是可以通過改變參數(shù)的手段來進行調(diào)整的，即調(diào)整供油量參數(shù)指標，相對而言，后者的動態(tài)化特性較為明顯，外界負荷力矩是隨著環(huán)境的變化而發(fā)生細微的變動[1]。實際上，柴油機設(shè)備本身的速度調(diào)整有著明顯的技術(shù)特性，柴油機設(shè)備在整個調(diào)速過程中的適應(yīng)性較弱，這是由于設(shè)備的性能所決定的。通常情況下，柴油機設(shè)備的調(diào)速系統(tǒng)是由能夠感知轉(zhuǎn)速變化的敏速裝置以及能夠驅(qū)動噴油泵的執(zhí)行裝置組成的，此外，還包括能夠系統(tǒng)地完成邏輯測算的自動化控制裝置等，根據(jù)不同的技術(shù)等級而采用不同的裝置，借以更好地完善柴油機設(shè)備在實際應(yīng)用過程中的效能。

1.2 淺析傳統(tǒng)的控制器設(shè)備的局限性

隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)要求的不斷升級，柴油發(fā)電機組設(shè)備的運作效能也隨之增強?；仡櫼酝?，傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機組控制器設(shè)備絕大多數(shù)都是采用了PID控制策略來維系系統(tǒng)運作，盡管傳統(tǒng)的PID控制器能夠滿足以往的生存運作要求，但其不能對非線性因素的影響進行規(guī)避，從而導(dǎo)致了負載難以削弱的情況發(fā)生，造成了系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定。由此看來，以往所采用的PID控制策略沒能夠滿足柴油機發(fā)電機組環(huán)境的動態(tài)和靜態(tài)穩(wěn)定效能，傳統(tǒng)的控制器設(shè)備為后期技術(shù)的實施奠定的基礎(chǔ)，基于此，才能將柴油發(fā)電機組設(shè)備的性能更好地發(fā)揮出來，避免再次出現(xiàn)以往實踐過程中的問題，從而提升柴油發(fā)電機組設(shè)備的穩(wěn)定性能。

2 柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)模型的架設(shè)

隨著我國各工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，各項產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量及其管理效能也隨之得到了明顯的提升，為社會創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟效益以及社會效益。從世界的先進水平來看，大功率的柴油發(fā)電機組設(shè)備所采用的數(shù)字式電子調(diào)速系統(tǒng)實質(zhì)上運用的是32位控制器CPU裝置，該裝置的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜項目下的計算目標，從而為柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的運行保駕護航。從總體情況來看，通過對基礎(chǔ)的符合控制、油量限制等方面的研究，結(jié)合系統(tǒng)故障保護等實際內(nèi)容，構(gòu)建出一整套具備操作價值的柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)模型，并從模型系統(tǒng)的運作過程中，探尋相關(guān)柴油發(fā)電機組穩(wěn)定運行的維護措施。

2.1 柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)及其參數(shù)設(shè)置內(nèi)容概述

2.1.1 淺析柴油發(fā)電機組系統(tǒng)

在實際工作中，實體項目運作過程中的柴油發(fā)電機組、汽輪機等設(shè)備間的關(guān)系較為密切，往往由于其中的一個細節(jié)發(fā)生狀況，就可能會影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行狀況，甚至會影響到系統(tǒng)運作的安全性。

2.1.2 柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置內(nèi)容

從模型框架來看，PID（比例、積分、微分）控制算法的應(yīng)用對于模擬的數(shù)字調(diào)速器的有效運作有著積極的促動作用，因其能夠更直觀地呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)的變量，從而得出有關(guān)調(diào)速器變量的變化的相關(guān)內(nèi)容。柴油機轉(zhuǎn)速控制參數(shù)的變化則意味調(diào)速器根據(jù)柴油機的運行狀況及外界的負荷而發(fā)生了一定程度的變化，而且，該環(huán)節(jié)的參量控制可以通過調(diào)整供油量的手段來實施，最終使得柴油機設(shè)備的系統(tǒng)轉(zhuǎn)速維系在合理的取值范圍之內(nèi)，保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

2.2 柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制仿真模型的構(gòu)建

從整體來看，柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制仿真模型的基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)較為簡易，主要便是圍繞著傳統(tǒng)項目下的柴油發(fā)電機組設(shè)備來搭建的，通過仿真模型系統(tǒng)的運作，能夠更直觀地觀察到柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制仿真模型的操作設(shè)計方案的有效性及其操作結(jié)果。

2.2.1 柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制仿真模型的基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)

從具體情況來看，柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制仿真模型的基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)需要諸多理論內(nèi)容的支撐，通過對船舶同步發(fā)電機進行了數(shù)學推導(dǎo)來得出相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容。在建立調(diào)壓系統(tǒng)數(shù)學模型后，采用一種商業(yè)化性質(zhì)的數(shù)學軟件——MATLAB（矩陣實驗室）仿真軟件對調(diào)壓系統(tǒng)建立仿真模型，而且，針對對兩者的機端電壓，分別進行了科學合理化的分析，并得到相關(guān)結(jié)論內(nèi)容[2]。

2.2.2 柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制仿真模型的操作設(shè)計及結(jié)果

為了更清晰地了解柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，則采用了兩套柴油發(fā)電機組設(shè)備來進行模擬操作，觀察二者經(jīng)不同的干擾設(shè)計處置以后，能夠達到的實際效能，并將相關(guān)的結(jié)論內(nèi)容進行總結(jié)歸納。實際上，整個柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制仿真模型操作的仿真結(jié)果分析表明：傳統(tǒng)PID控制應(yīng)用于非線性、時變復(fù)雜系統(tǒng)中時存在局限性，模糊-PID控制并沒有這種局限并且在勵磁調(diào)節(jié)中表現(xiàn)出良好的控制效果[3]。從具體情況來看，實際上，當兩臺機組設(shè)備都能夠正常運行時，所構(gòu)建的柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制仿真模型也可以實現(xiàn)并聯(lián)穩(wěn)定運行，但如若在模型系統(tǒng)中加入了一定程度的干擾時，則兩臺機組設(shè)備的角速度都相繼出現(xiàn)了振蕩的現(xiàn)象。盡管是兩套柴油機組設(shè)備在同步操作，但其振幅與單臺機組設(shè)備獨立運行時的干擾數(shù)據(jù)趨同。

3 柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行穩(wěn)定性論述及驗證分析結(jié)論

通過構(gòu)建柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行控制仿真模型，以及調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)指標來進行模擬操作可知，柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行時的靜態(tài)、動態(tài)穩(wěn)定特性可以通過擬構(gòu)建船舶電站環(huán)境來呈現(xiàn)。憑借數(shù)學計算參量以及動力學原理等相關(guān)理論內(nèi)容，找出一套合理的且能夠維持柴油發(fā)電機組設(shè)備并聯(lián)穩(wěn)定運行的可行性措施，將其總結(jié)歸納出有關(guān)柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行穩(wěn)定性的合理化結(jié)論內(nèi)容，以備日后實體項目的實踐操作。

3.1 探知柴油發(fā)電機組綜合控制系統(tǒng)的運行能效

3.1.1 PID控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)原理及控制參數(shù)的確定

PID控制系統(tǒng)是借助比例、積分、微分參數(shù)變量來構(gòu)建的，其原理也同樣圍繞著三者的計算特征來展開的。經(jīng)典模式下的PID控制器系統(tǒng)是一項較為周密的線性控制器系統(tǒng)，整個系統(tǒng)需要憑借其基本的原理來實施調(diào)節(jié)，即根據(jù)系統(tǒng)的給定值以及實際輸出值之間所形成的差額來進行調(diào)控，將具體的比例、積分、微分數(shù)據(jù)利用線性的構(gòu)成組合模式來鏈接，從而完成對被控目標的控制操作，整個系統(tǒng)化處理的過程便可以稱之為PID控制策略[4]。

3.1.2 柴油發(fā)電機組綜合控制系統(tǒng)的運行能效分析

計算機技術(shù)的普及應(yīng)用給柴油發(fā)電機組的綜合控制系統(tǒng)的研發(fā)提供的土壤。對于數(shù)字PID控制器環(huán)境的調(diào)整而言，在控制工程的興建過程中，憑借先進的計算機技術(shù)來完成數(shù)字化PID控制器系統(tǒng)有一定的研究與實踐價值。而且，在數(shù)字化的PID 控制器的影響下，整個柴油發(fā)電機組綜合控制系統(tǒng)的靈活性也有所改變，這樣一來，便可以通過合理的控制策略的實施來完成柴油發(fā)電機組的綜合控制處理[5]。

3.2 柴油發(fā)電機組并聯(lián)穩(wěn)定運行的前提條件及有效策略綜述

現(xiàn)階段，隨著現(xiàn)代社會總體經(jīng)濟形勢逐步向好，各行業(yè)發(fā)展所依托的產(chǎn)業(yè)技術(shù)都在不斷地發(fā)生調(diào)整，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理越來越嚴格，以此來適應(yīng)日益擴大的內(nèi)外部市場需求。同樣，柴油發(fā)電機組的并聯(lián)穩(wěn)定運行策略的實施也是為了能夠更好地實現(xiàn)船舶電站環(huán)境或其它以柴油為動力源的實體項目的運作，保障柴油發(fā)電機組設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行[6]。從設(shè)備技術(shù)操作的角度來看，柴油發(fā)電機組并聯(lián)穩(wěn)定運行有一定的前提條件，只有遵循這些條件內(nèi)容，則才能夠有利于整個系統(tǒng)的平穩(wěn)運作。具體來看，柴油發(fā)電機組并聯(lián)穩(wěn)定運行的前提條件為以下兩項基礎(chǔ)的內(nèi)容：一方面，在柴油發(fā)電機組設(shè)備采取并聯(lián)運行方式時，則需要將發(fā)電機組的輸出電壓的相序與已經(jīng)運行的發(fā)電機組設(shè)備的相序保持一致，并且整個機組設(shè)備的頻率需要待并發(fā)電機組的輸出電壓的頻率與已經(jīng)運行的發(fā)電機組的頻率相同；另一方面，為了更有效地維持柴油發(fā)電機組并聯(lián)穩(wěn)定運行操作，則同樣也需要將待并發(fā)的電機組設(shè)備的電壓與已經(jīng)運行的發(fā)電機組的電壓保持一致，與此同時，將二者的相位調(diào)整到相同的層面上[7]。

從實踐操作的過程來看，鑒于船舶柴油發(fā)電機組的柴油機轉(zhuǎn)速和同步發(fā)電機電壓存在耦合關(guān)系，為減弱勵磁系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)的耦合關(guān)系，建立了柴油發(fā)電機組統(tǒng)一的數(shù)學模型，設(shè)計了柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速和電壓綜合控制器[8]。此外，在現(xiàn)有的技術(shù)水平之下，柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行模式也存在一定程度的安全運行隱患，這是由于設(shè)備本身的質(zhì)量所決定的。因此，只有從柴油發(fā)電機組設(shè)備的運作性能著手，提升該設(shè)備技術(shù)操作人員的工作技能，才能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備并聯(lián)運行的異?，F(xiàn)象等狀況，并做好相應(yīng)的應(yīng)急處理措施，以此來維護柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行的動態(tài)、靜態(tài)穩(wěn)定性，借以改善生產(chǎn)效能[9]。

在實踐過程中了解到，通過建立柴油發(fā)電機組的動態(tài)化模型系統(tǒng)，結(jié)合數(shù)學理論概念以及動力學基本原理等相關(guān)內(nèi)容，利用實踐中的柴油發(fā)電機組的模擬運行數(shù)據(jù)參數(shù)，將柴油發(fā)電機組的并聯(lián)運行穩(wěn)定性進行驗證。整個模擬操作環(huán)節(jié)的實際操作表明，在了解了引發(fā)功率振蕩的根本原因以后，通過采用PID控制規(guī)律的相關(guān)理論內(nèi)容，將功率振蕩的現(xiàn)象進行弱化處理，直至消除柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行模式下的功率振蕩現(xiàn)象，從而有助于該系統(tǒng)更加穩(wěn)定地執(zhí)行具體操作，滿足柴油發(fā)電機組設(shè)備在諸多實踐領(lǐng)域的操作需求[10]。

4 結(jié)語

通過對柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行模擬操作環(huán)境的架設(shè)，能夠從相關(guān)計量數(shù)據(jù)的背后探知到柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行穩(wěn)定性的結(jié)論內(nèi)容，為研究該項目注入了新的素材，有助于柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行模式的進一步推廣應(yīng)用。經(jīng)過一段時期以來的研究與實踐，現(xiàn)階段，柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行穩(wěn)定性極佳的特點已經(jīng)得到了明確的驗證，該項操作策略的經(jīng)濟價值突顯，值得在相關(guān)實體運行項目中推廣實施。

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