柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制方法研究

張寶城

摘要：柴油機是目前應(yīng)用最廣泛的一個動力系統(tǒng)，在很多領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，將其應(yīng)用在發(fā)電機組領(lǐng)域中，必須嚴格控制轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，確保輸出電能安全穩(wěn)定，故而加強柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制顯得尤為重要。但是，在實際應(yīng)用中，柴油及轉(zhuǎn)速會受到外界負載干擾，且負載干擾無規(guī)律、無預(yù)警，變化范圍廣，僅靠人工難以實現(xiàn)有效調(diào)控，文章對柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速不穩(wěn)影響因素進行分析，基于其工作原理深入研究具體轉(zhuǎn)速控制方法，以便受到干擾時能在最短時間內(nèi)恢復(fù)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，達到最佳控制效果。

關(guān)鍵詞：柴油;發(fā)電機組;轉(zhuǎn)速控制;方法研究

隨著社會發(fā)展和科技進步，自動化、智能化成為社會發(fā)展主要趨勢，柴油機發(fā)電機組電子控制系統(tǒng)逐漸取代傳統(tǒng)機械式和模擬電路控制系統(tǒng)，通過自動化控制有效解決以往人工無法實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)的困境，但是，柴油機電控技術(shù)發(fā)展至今，在實際應(yīng)用中仍然存在諸多不足，亟需相關(guān)人員進行重點研究和發(fā)展，逐漸達到預(yù)期控制效果，推動柴油發(fā)電機組發(fā)展。

1 柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速不穩(wěn)影響因素

第一，柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)是一個以單片機為核心的微控制系統(tǒng)，受其性能影響，在實際應(yīng)用中，會出現(xiàn)電磁干擾、信號丟失等問題，可靠度十分有限，使用傳統(tǒng)機械控制器則不會出現(xiàn)這些問題，必須采取有效措施對其進行優(yōu)化和完善，確保其達到最佳控制效果[1]。

第二，電控系統(tǒng)是整個柴油機組的核心，其主要目的就是確保被控對象處于最優(yōu)工作狀態(tài)，但發(fā)電機組實際工作過程中，往往會出現(xiàn)大量不確定干擾因素，導(dǎo)致電控系統(tǒng)無法契合現(xiàn)代控制措施，難以大面積推廣和應(yīng)用[2]。

第三，硬件設(shè)備影響，例如，速度控制器靈敏度下降，原因在于調(diào)速器個別部件磨損嚴重，鉸接點和齒條運動不靈活;怠速彈簧變形或磨損，穩(wěn)速彈簧旋入較小，無法發(fā)揮穩(wěn)速作用。柴油發(fā)電機輸出容量出現(xiàn)變化，具體原因在于個別缸不工作、供油不連續(xù)、燃油壓力低、噴油提前發(fā)生變化、各缸供油不均勻等。

2 柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制方法

2.1 優(yōu)化控制器結(jié)構(gòu)

大量實踐資料表明，柴油發(fā)電機組電控系統(tǒng)在實際應(yīng)用中存在一定抖振現(xiàn)象，引入模糊控制算法能夠降低抖振對電控系統(tǒng)的影響，確保系統(tǒng)在指定模糊控制規(guī)則下對控制器模塊結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，對轉(zhuǎn)速進行自主調(diào)控[3-4]。首先，需要設(shè)計模糊滑模控制器，將被控量由模糊化轉(zhuǎn)變?yōu)榫_化，并利用等效替代原則設(shè)計模糊滑?？刂破?其次，對模糊滑?？刂破鞣€(wěn)定性進行分析，可以利用 Lyapunov法則來證明系統(tǒng)穩(wěn)定性，倘若系統(tǒng)屬于正定或半正定，則系統(tǒng)不穩(wěn)定，倘若系統(tǒng)屬于負定，則系統(tǒng)穩(wěn)定，倘若系統(tǒng)屬于半負定，則系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，具體證明流程如下：（1）構(gòu)建一個Lyapunov 函數(shù)式， ，式中， ，γ指代不確定常數(shù);（2）進行函數(shù)求導(dǎo)后可得到如下公式： ，選擇控制律自適應(yīng)參數(shù) 同為正號后，得到方程 ;（3）根據(jù)這一方程式，倘若被控系統(tǒng)運動狀態(tài)屬于滑動區(qū)域，為確保該系統(tǒng)穩(wěn)定，就需要對不連續(xù)控制進行重新確定，對V進行求導(dǎo)可得到公式： ，式中 ，由此可知，所有參數(shù)均大于等于0，Lyapunov 函數(shù)，系統(tǒng)屬于半負定狀態(tài)，因此，模糊控制器具有較高穩(wěn)定性。

2.2 優(yōu)化執(zhí)行器模塊

若想提升柴油機組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，還需要優(yōu)化設(shè)計執(zhí)行器模塊，其中最主要的就是燃油噴射系統(tǒng)的執(zhí)行模塊，確保其在全負荷工作狀態(tài)中仍然能有效控制噴油規(guī)律和壓力，提高燃油噴射效率[5]。目前，我國主要采用的燃油噴射系統(tǒng)為高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)，在進行優(yōu)化設(shè)計時，除選用高質(zhì)量先進核心硬件外，還需要對噴油控制部分進行設(shè)計，利用控制器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，完成優(yōu)化工作后，根據(jù)速度實時調(diào)節(jié)噴油量、噴油速度和噴油率。同時，在實現(xiàn)單次噴油策略后，還需要精心設(shè)計多次噴射協(xié)調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)用預(yù)噴+主噴+后噴的組合噴射方式，滿足不同工況下噴射需求，不僅能提高速度控制精確度，還能減少環(huán)境污染，符合新時代綠色環(huán)保、節(jié)能減排發(fā)展要求[6]。

2.3 加強設(shè)備日常養(yǎng)護工作

做好柴油發(fā)電機組硬件設(shè)備日常養(yǎng)護與維修，建立日常和定期巡檢機制，對長期使用下的硬件設(shè)備，如調(diào)速器、各旋轉(zhuǎn)件聯(lián)接螺栓、排氣管等，及時更換清潔空氣器濾清器、柴油濾清器、水濾器，檢查傳送皮帶緊張程度等，做好活塞銷、氣缸套等清洗工作。同時，可制定對應(yīng)考核機制，確保工作人員嚴格遵守日常養(yǎng)護、一級保養(yǎng)、二級保養(yǎng)技術(shù)規(guī)范，提高其工作責(zé)任心，確保設(shè)備處于最佳運行狀態(tài)。

3 結(jié)束語

總之，柴油發(fā)電機組在我國生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，針對其轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的問題，應(yīng)加大研究力度，積極采取對應(yīng)措施進行調(diào)控，通過優(yōu)化控制器結(jié)構(gòu)、優(yōu)化執(zhí)行器模塊、加強設(shè)備日常養(yǎng)護工作等對策，充分保障柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，從而保障其生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

參考文獻

[1]王德朋.柴油發(fā)電機組電子調(diào)速系統(tǒng)的安裝與調(diào)試[J].消費導(dǎo)刊，2018，（007）：68.

[2]趙梅，楊敬，權(quán)龍.柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制方法研究[J].機械設(shè)計與制造，2019，338（04）：143-146+150.

[3]李亞瑋.柴油發(fā)電機組穩(wěn)定性存在問題及解決方案[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019，（004）：P.209-209.

[4]莊智水.柴油發(fā)電機組常見故障分析及處理措施[J].水電站機電技術(shù)，2019，42（04）：58-61.

[5]邱明，劉文貝.柴油發(fā)電機組概述及其技術(shù)發(fā)展[J].通信電源技術(shù)，2019，v.36;No.188（08）：145-146.

[6]陳路明，賈琦.柴油發(fā)動機-發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制方法研究[J].內(nèi)燃機與配件，2020，No.323（23）：40-41.