燃?xì)廨啓C(jī)化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)總體控制系統(tǒng)研究

韋煒,李磊,李珊中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七O三研究所

燃?xì)廨啓C(jī)化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)總體控制系統(tǒng)研究

韋煒,李磊,李珊
中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七O三研究所

燃?xì)廨啓C(jī)的化學(xué)回?zé)嵫h(huán)是一種比較先進(jìn)的循環(huán)方式，它不僅可以充分的利用燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱來(lái)提高循環(huán)的熱效率，還能夠解決燃?xì)廨啓C(jī)排放物過(guò)多的問(wèn)題，燃?xì)廨啓C(jī)的化學(xué)回?zé)嵫h(huán)目前還處于實(shí)驗(yàn)的研究階段，暫時(shí)還沒(méi)有什么較為成功的例子，本文就針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)的總體控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的分析和研究。

燃?xì)廨啓C(jī)；化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)；總體控制系統(tǒng)；分析；研究

前言

燃?xì)廨啓C(jī)和其他的機(jī)械動(dòng)力相比較，它的特點(diǎn)非常的突出，主要有單機(jī)功率大，體積小、啟動(dòng)加速性能好，操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，所以說(shuō)到目前為止，世界各國(guó)都將燃?xì)廨啓C(jī)作為艦船動(dòng)力裝置的一個(gè)非常重要的考慮對(duì)象，但是從使用的實(shí)際情況來(lái)看，燃?xì)廨啓C(jī)還是有著一些缺點(diǎn)需要我們的研究人員去解決的，基于此種情況，各個(gè)國(guó)家都在不斷的去研究燃?xì)廨啓C(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題，力求在最大程度上提高燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)效率和經(jīng)濟(jì)性能。

1.燃?xì)廨啓C(jī)化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)的數(shù)學(xué)建模

控制研究的一個(gè)理論層面的基礎(chǔ)就是建模，相應(yīng)的良好的建?？梢苑窒砜刂葡到y(tǒng)的真實(shí)性能，而不是很好的建模所分析出的控制系統(tǒng)性能也是非常模糊的。

1.1 化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)的組成

化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)主要是由空氣的預(yù)熱器、蒸汽冷凝器、飽和器、燃燒室等相關(guān)的部件組成的，如果從系統(tǒng)的角度來(lái)講，可以將化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)分為空氣和燃?xì)庋h(huán)系統(tǒng)、燃油燃燒系統(tǒng)、水和蒸汽循環(huán)系統(tǒng)。其中空氣和燃?xì)庀到y(tǒng)是由進(jìn)氣的管路、空氣的預(yù)熱器等單元組成的，化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)的燃油系統(tǒng)是由燃油系統(tǒng)、等離子點(diǎn)火系統(tǒng)等單元組成的，這一系統(tǒng)的主要目的是向?qū)嶒?yàn)臺(tái)的系統(tǒng)提供燃料的，在經(jīng)過(guò)等離子點(diǎn)火之后，燃燒室會(huì)對(duì)其進(jìn)行燃燒，我們的化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)燃燒室所采用的都是氣液雙燃料系統(tǒng)，而燃料的供應(yīng)量和整個(gè)系統(tǒng)的切換過(guò)程其實(shí)都是由供油油量進(jìn)行控制的，而化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)的水系統(tǒng)主要是由變頻器、蒸汽冷凝器，飽和器等多個(gè)單元共同組成的。這一系統(tǒng)的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)能量的最大化利用。

1.2 化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)的功能

燃?xì)廨啓C(jī)化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)具備多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)功能的綜合性的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，能夠進(jìn)行多級(jí)的蒸汽實(shí)驗(yàn)，這一實(shí)驗(yàn)主要是控制任務(wù)，確保在進(jìn)入飽和器的煙氣溫度能夠達(dá)到設(shè)定的值，剩下的控制變量都屬于從屬的地位，而為了進(jìn)一步的確保實(shí)驗(yàn)臺(tái)相關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行，我們一定要采取合理的控制策略，讓各個(gè)控制變量都在相對(duì)合理的范圍內(nèi)。而且在不損害燃?xì)廨啓C(jī)的情況下，利用最大化能量的原則，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程控制測(cè)量點(diǎn)不同再采取不同的控制策略。

2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制策略

2.1 數(shù)字PID控制控制器

PID控制器是整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)工作過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用最廣泛的控制器，目前在我國(guó)的大部分工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)中，絕大多數(shù)的控制器都是運(yùn)用的PID控制器，這種控制器和其他的控制算法相比較的話，這一控制器的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單、而且工作運(yùn)行的時(shí)候非常的可靠，穩(wěn)定性能也非常好。一般的PID控制器主要有兩種控制系統(tǒng)，一種是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，一種是閉環(huán)控制系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)控制器其實(shí)沒(méi)有被控制的反饋出現(xiàn)，對(duì)于那些干擾所帶來(lái)的偏差也是非常小的，也就是說(shuō)它的抗干擾能力是相對(duì)較弱的，而閉環(huán)控制器采用的就是負(fù)反饋，主要是因?yàn)楸豢刂频牧繉?duì)于內(nèi)部和外部的干擾都沒(méi)有什么敏感的，也就是說(shuō)閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度是非常高的。所以現(xiàn)階段大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)都是采用閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究。

2.2 數(shù)字PID控制器的控制原理

隨著科學(xué)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)以及各個(gè)不同種類(lèi)的微型控制芯片逐漸的被引入到了現(xiàn)場(chǎng)的控制領(lǐng)域，這種控制器的特點(diǎn)是可靠性非常高、抗干擾能力也是非常的強(qiáng)，可以在非常復(fù)雜的環(huán)境中工作，如果是用這類(lèi)計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)PID的控制功能，那么PID控制器也就具備了控制參數(shù)易更改，適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，之前PID控制器中的元器件多，電路復(fù)雜等問(wèn)題也就迎刃而解了。

3.實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)作為控制基礎(chǔ)的，主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行監(jiān)視、操作和管理，與此同時(shí)還將實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制器分散的安裝在現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中，主要由三個(gè)組成部分構(gòu)成，分別是中心控制站、直接控制站、通信管理站。實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)如圖一所示：

圖一實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)

燃?xì)廨啓C(jī)的化學(xué)回?zé)釋?shí)驗(yàn)臺(tái)總體控制系統(tǒng)是目前各大電力企業(yè)都在分析和研究的，希望通過(guò)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)化學(xué)熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體控制系統(tǒng)的研究能夠最大限度的發(fā)揮出控制系統(tǒng)的潛能，更好的為電力企業(yè)工作。

[1]劉光宇.船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置原理與設(shè)計(jì).哈爾濱工程大學(xué)，2004：1-4頁(yè)

[2]牛利民，李淑英.船舶燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu).哈爾濱工程大學(xué)出版社.2007：8頁(yè)