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介绍柴油发电机组调速方法
1面向Simulink数字调速系统框图
在建立了柴油发电机组调速系统的各模型后,就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常规PID控制,变速积分PID控制,不完全微分PID控制和模糊PID控制的调速系统框图。
1.1常规PID控制
首先看常规PID控制,下面是它的系统仿真框图,这是常规采用的PID控制系统图,通过对真实控制系统绘制仿真框图,观察采用常规PID控制效果。
1.2不完全微分PID控制
下面是不完全微分PID控制系统仿真框图,图2不完全微分PID控制系统仿真框图这是在常规PID基础上进行了不完全微分,这是用来改善它的控制功能,取得更好的控制效果。
1.3变速度积分PID控制
下面是变速度积分PID控制系统仿真框图。
1.4模糊PID控制
自适应模糊PID控制是将自适应控制的思想和常规PID控制器结合,吸收了自适应控制和常规PID控制的优点。首先它具备自适应能力,能够自动识辨被控过程参数、吉林同城自动整定控制参数,能够适应被控过程模型参数的变化;其次它又具有常规PID控制器结构简单、吉林同城鲁棒性强、吉林同城可靠性高的优点。这使得自适应PID控制成为过程控制中一种较为理想的控制方法。
如果用模糊控制箱设计出模糊控制器,再在Simulink中建立系统仿真模型,把模糊控制器模块和我们设计的FIS结构连接起来,就可以对它进行仿真研究了,系统仿真框图的建立关键是对PID三个参数Kp,Ki,Kd的整定,这必须考虑到不同时刻三个参数的相互作用和它们之间的关系。
下面从系统的稳定性、吉林同城响应速度、吉林同城超调量和稳态精度等各方面来考虑Kp,Ki,Kd的作用,建立模糊规则表。
(1)比例系数Kp的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。Kp越大,系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但容易产生超调,可能会导致系统不稳定。Kp取值过小,会降低调节精度,使响应速度变慢,延长调节时间,使系统动态和静态特征变坏。
(2)积分作用系数Ki的作用是系统的稳态误差。Ki越大,系统的静态误差越快,但Ki过大,在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调。但Ki过小会使系统的静态误差难以,影响系统的调节精度。
(3)微分的作用系数Kd的作用是改善系统的动态特征,其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化,对偏差变化进行提前预报。但Kd过大,会使响应过程提前制动,延长了调节时间,而且会降低系统的抗干扰性能。下面是进行模糊控制PID控制的系统仿真框图。
2对系统进行仿真研究
建立了系统的仿真框图后,就可以对系统进行仿真研究,就可以比较采用常规PID控制和变积分PID控制,不完全微分PID控制,模糊自适应PID控制的比较,并具体分析我们采用的模糊控制系统仿真框图自适应控制时的仿真效果。对系统进行仿真有助于我们对柴油发电机组调速系统的快速理解,并初步地分析出我们需要的控制参数,对系统的研究有积极作用。
系统仿真图通过MATLAB中的模糊控制箱实现,同时根据自己控制系统的具体特点和要求来建立的,基本可以反应控制系统的基本情况,可以起到很好的仿真模拟作用。
首先,比较常规PID控制和变积分PID控制,变速积分PID通过改变积分项的累加速度,使得它和偏差大小相适应,偏差大的时候,积分慢;偏差小时,积分快,这就可以减少超调,同时更好地静差。
下面比较一下常规PID控制和不完全微分PID控制的区别。不完全微分就是在PID算法中引入了一个一阶惯性环节,使得系统性能得到改善,在改善系统动态特性的时候又尽量减少高频干扰。
介绍模糊自适应控制和常规PID的比较,并对模糊自适应控制的仿真进行分析。这些都是基于前面建立的柴油发电机的系统模型的
可见模糊PID控制器和常规PID控制相比,它使得系统响应的超调时间减小,曲线更平整,反应时间加快了,控制效果明显更好了。同时模糊PID控制器在控制过程前期具有模糊控制器的特点,而在控制过程后期具有PID调节器的所有优势,是一种性能优良的控制器,所以在实际使用中可以选用模糊自适应控制方法。
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唯有切断供气才是制止柴油发电机飞车行之有效的方法
柴油发电机飞车的实质是喷油泵调速器作用失灵,供油量不能随负荷减小(转速相应升高)而减小引起的飞车;或者是气缸内进入了额外的燃油或过多的机油,使燃料燃烧产生的动力大大超过柴油发电机的运转阻力(机械摩擦阻力及外界负荷),柴油发电机工作失去平衡而引起的飞车。
“飞车”产生的原因:
1.调速器部分(1)油泵齿条(拉杆)卡滞在 供油位置。原因是装配过紧,或进入脏物,或固定螺母、吉林同城销子和腱等连接件漏装或脱落。(2)调速器弹簧断裂,飞锤脱出或卡滞;高速限制螺钉不起作用。(3)调速器内加入润滑机油太多,影响飞锤的惯性作用而无法灵嫩地控制喷油泵油量。在冬季机油如果冻结,飞锤不能飞甩,更易造成“飞车"。
2.油泵部分(1)油泵柱塞卡滞在 供油位置造成“飞车”。若在柴油发电机工作过程中发生“飞车”,多是因油泵内进入了脏油,油中带进的水和机械杂质进人柱塞副的间隙中,引起柱塞卡滞。(2)安装不当,如带动油泵柱塞的齿条和齿轮的啮合关系装错了,或柱塞装反。(3)为了调大供油量,使柱塞螺旋槽旋度过大。
防止“飞车”的措施:(1)调试喷油泵总成时,要严格地按照调试工艺检修。调整喷油泵和调速器的各个零件和组合件、吉林同城各连接点磨损时必须修复,指坏件要及时更换。装配时要严格按照工艺步骤与要求进行, 要在技术状态良好的喷油泵试验台上进行的调试。调试内容包括三方面:不同工作情况供油量的调整,调速器的调整,供油角度的调整。现在有轻视喷油泵的倾向,认为手工就可以解决油泵的切问题,就是上试验台也只是调一下供油量与供油均匀性,这种看法和做法是造成“飞车"的重要原因。若在工作中油泵进入了脏油致使柱塞卡滞,应首先检查清洗柴油粗细弗列加滤清器,放出油箱中沉淀物和水,然后排除柱塞卡滞现象,必要时应拆卸油泵柱塞(包括喷油嘴)进行清诜。(2)当发生“飞车"时,应沉着、吉林同城果断、吉林同城采取紧急熄火措施。这样就可避免机器事故和保障人身。常采用紧急熄火的方法有:立即停止供油,将凋速手柄拉到熄火位置,顺手关掉油箱开关或用扳手卸掉高压油管,(3)立即停止供气,用棉衣紧紧包住弗列加滤清器的空气入口,或用力拔下弗列加滤清器,堵死进气口。(4)打开减压装置。减压后气门不能关死,致使柴油发电机熄火。不过采用此法等于在配气机构中造成数毫米的间隙,在高速下,这样大的间隙,将形成很大的冲击,可能掼坏减压机构、吉林同城气门弹簧或配气系统的其它零件。如果减压机构被打坏,则会停不住车。如在行进中,可刹车增大负荷,迫使发电机熄火。
飞车后的应急措施处理飞车的措施基本上有3个:加大负荷;切断供油(高压油);切断供气短加大负荷的方法是挂高挡并强行制动迫使发电机熄火、吉林同城这样做虽然有效,但容易造成发电机和传动部分零件的损坏,并容易导致交通事故。
切断供油从原理上是说得通的、吉林同城但实际上却不怎么有效。原因是飞车多发生在发电机空载运行时,由于喷油泵柱塞套上的吸、吉林同城排油口在高速下产生了较强的节流作用,使供油量比额定油量还大,这些燃油喷入气缸后无法完全燃烧,除以大量浓黑烟的形式排出外,必然还有部分燃油滯留在发电机活塞顶部。因此即使在发生飞车时立即切断高压油供给,但活塞頂部的残油足以维持相当时间的继续燃烧,不能使发电机转速立即降下来,浪费了宝贵的时回,眼睁睁地看着发电机损坏而束手无策。
唯有切断供气才是制止飞车行之有效的方法,没有空气中的氧气助燃,燃油就没有办法继续燃烧。切断供气的方法按发电机结构不同而有所区别。有减压机构的,应立即使发电机减压;有由机械纵或气动操纵的进、吉林同城排气动装置的,应立即实行阻气能动;若这些机构都没有,可堵住发电机进气口,使其缺氧而自熄。
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发电机操作手册的功能
【概述】发电机操作手册的功能是让用户了解发电机的工作原理、吉林附近电机设计的标准、吉林附近安装和维修步骤。因为缺乏保护或操作不正确会引起设备的损坏或人员伤害,特别区域会用警告作岀显著的标记。在进行安装或使用发电机前阅读并理解使用说明书内容是非常重要的。
操作发电机前,请先阅读发电机组使用手册和本发电机手册,以了解机组、吉林附近发电机和有关设备的情况.正确操作和保养该设备才能达到、吉林附近有效的运行。许多事故的发生是由于未遵循基本规则和保护措施,例如电击就会引起严重的人身伤害甚至死亡。
遵守所有警告/告诫牌上的提示
?确保安装能满足所有适用的标准和地方性电气标准。所有安装要有合格的电工来实施?
?勿在防护盖、吉林附近维修盖或出线盒盖开启时运行发电机?
?在进行维护前,应先将柴油发电机起动回路切断.
?切断和电网或其它发电机间的闭合回路,并在断路开关上放置警告牌,以免意外的闭合.
遵守所有重要、吉林附近小心、吉林附近警告和危险牌上的提示,其内容定义为:
重要!指会导致产品或有关设备损坏的危险或不的方法或操作。
小心! 指会导致产品或人员伤害的危险或不的方法或操作。
警告!指会导致严重的人员伤害甚至可能伤亡的危险或不的方法或操作。
危险!指将导致人员伤亡的直接危险。
一、吉林附近自励AVR控制的发电机
主机定子通过S X460(SX440或SX421)AVR为励磁机磁场提供电力,AVR是调节励磁机的励磁电流的控制装置。AVR向来自于主机定子绕组的电压感应信号作出反馈。通过控制低功率的励磁机磁场,调节励磁机电枢的整流输岀功率。从而达到控制主机磁场电流的要求?
SX460或SX440AVR通过感应两相平均电压,确保了电压调整率。除此之外,它还监测柴油发电机的转速,如低于预选转速(Hz)设定,则相应降低输岀电压。以防止柴油发电机低速时的过励,缓减了加载时的冲击以减轻柴油发电机的负担?SX421除了SX440的特点外,还有三相方均根感应的特点,在与外部断路器(装在开关板上)一起使用时它还提供过电压保护.
二、吉林附近永磁发电机(PMG)磁励-AVR控制的发电机
如果是MX321AVR.则通过一个变压器向来自于主机定子绕组的电压感应信号作出反馈.通过控制低功率的励磁机磁场,调节励磁机电枢的整流输岀功率,从而达到控制主机磁场电流的要求。
PMG系统提供一个与定子负载无关的恒定的励磁电力源,提供较高的电动机起动承受能力,并对由非线性负载(例如可控硅直流发电动机)产生的主机定子输岀电压的波形畸变具有抗干扰性。
MX341AVR通过检测二相平均电压来确保电压调整率.另外.它还监测柴油发电机转速,如低于预选的转速设定,则相应降低输岀电压,以防止柴油发电机低速时的过励,缓减了加载时的冲击,以减轻柴油发电机的负担.它还提供延时的过励保护,在励磁机磁场,电压过高的情况下对发电机减励。
MX321除提供MX341具有的保护柴油发电机的减荷特性外,还具有三相方均根检测和过电压保护。