船舶蒸汽动力装置调节／保护多目标切换控制问题研究
燃气—蒸气联合循环汽轮机调试技术要点问题探析
燃气—蒸气联合循环汽轮机调试技术要点问题探析【摘要】燃气-蒸汽联合循环汽轮机被引入到热电厂中以后，燃煤污染问题得到了大大的缓解，发电效率也有所提升。
我国从日本、德国引进了多种型号的燃气-蒸汽联合循环汽轮机，想要将汽轮机实际应用到我国的热电厂中，安装好之后要进行调试工作。
本文就我国从西门子集团引进的T3000系统在汽轮机控制中的实际应用、上海首台汽轮机启动调试中遇到的问题展开了探讨。
【关键词】燃气-蒸汽联合循环;汽轮机;控制系统;调试随着时代的发展科技的进步，动力工业也在飞速向前发展，燃气-蒸汽联合循环就是其中主要的发展方向之一。
将燃气-蒸汽联合循环汽轮机应用到热电站后可以得到较高的热效率和良好的调峰性能，在我国乃至世界的热电厂中都得到了广泛的应用。
最开始，我国是从发达国家引进一批燃气-蒸汽联合循环汽轮机组，后来也开始自主研发具备中国特色的专用机组，只在外国购买精密度过高的控制系统。
北京草桥的热电厂应用的就是上海出产的蒸汽轮机，控制系统采用的是西门子集团生产的T3000系统，由数字电液控制系统DEH来控制。
一、DEH控制系统（一）硬件配置DEH控制系统的核心是西门子集团出品的T3000，其中有两对冗余处理器，分别是S7414以及FM458，用于切换双控制器，FM458可以控制处理超高速汽轮机，控制精度及分辨率都比较高;通信协议采用的是Profibus-DP，用于AS414和ET200M，此外还包括FM458和ADDFEM接口之间的通信;I/O则是采用专用的ADDFEM和通用ET200M;阀位控制卡采用的是ADDFEM，通过FM458控制处理，有一个专门应用于阀门控制的模块，接收来自DEH的信号指令，计算之后输送指令给ADDFEM卡，进而有效控制电液转换器。
（二）机组结构汽轮机中的液压系统设置了两套独立的供油装置，分别为高中压和低压缸控制油系统。
进气阀门有专用的执行机构控制，包括多个气阀、调节阀和执行机构，都可以接收来自DEH系统的阀位信号，控制开关。
船舶动力装置技术管理-WL
1-1) 以造船材料发展划分：木船时代，铁船时代，钢船时代；1-2) 以推进装置发展划分：舟筏时代，帆船时代，蒸汽机船时代，柴油机船时代；1-3) 按船舶用途分类：军用船，民用船（包括运输船、工程作业船、工作船舶、渔业船等）；1-4) 按航区分类：远洋船舶、近海船舶、沿海船舶、内河船舶。
1-5) 按推进动力形式分类：蒸汽机船、汽轮机船，柴油机船，燃气轮机船，电力推进船，核动力船。
1-6) 按推进器形式分类：螺旋桨船，平旋推进器船，明轮船，喷水推进船，喷气推进船。
1-7) 按机舱位置分类：中机型船，尾机型船，中尾机型船。
1-8) 按造船材料划分：钢船，木船，钢木结构船，铝合金船，水泥船，玻璃钢船。
1-9) 按航行状态分类：排水型船，潜水型船，腾空型船。
1-10) 按上层建筑结构形式分类：平甲板型船，艏楼型船，艏楼和艉楼型船，艏楼和桥楼型船，三岛型船。
1-11) 近五十年来，船舶发展的突出特点（发展趋势）是：专业化、大型化、自动化。
1-12) 船舶动力装置含义（和轮机含义基本相同）：为了满足船舶航行、各种作业，人员的生活、财产和人员的安全需要所设置的全部机械、设备和系统的总称。
它是船舶的心脏。
1-13) 船舶动力装置主要由推进装置、辅助装置、船舶系统、甲板机械、防污染设备和自动化设备（和特种系统）等部分组成。
推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证以一定航速前进的设备。
1-14) 船舶动力装置的类型往往以推进装置的类型进行分类：蒸汽动力装置（复式蒸汽机和汽轮机）、燃气动力装置（柴油机和燃气轮机）、核动力装置、联合动力装置、特种动力装置。
1-15) 柴油机动力装置优点：1) 具有较高的经济性，耗油率比蒸汽、燃气轮机动力装置低得多。
2) 重量轻。
3）具有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速。
缺点：1）由于柴油机尺寸和重量按功率比例增长快，因此单机组功率受到限制，限制了它在大功率船上使用的可能性。
船员考试题库-船舶动力装置(3000kW及以上船舶轮机长)
船员考试题库中华人民共和国海事局适任培训大纲熟悉训练12科目：船舶动力装置（750kW及以上船舶轮机长）适用对象：3000kW及以上船舶轮机长1.为了保证船用四冲程柴油机曲轴停在任何位置均能可靠地用压缩空气起动，则最少气缸数应不少于______。
A. 四个B. 五个C. 六个D. 九个C解析：对于船舶主机而言，必须保证曲轴在任何位置时都能起动，即柴油机的曲轴在任何位置时至少有一个气缸处于起动位置。
二冲程柴油机的气缸数不应少于4个，四冲程柴油机的气缸数不应少于6个，因为二冲程柴油机起动阀的延续开启角度不超过120°，故只有当曲柄夹角小于120°时，才能保证各气缸必有一个处于起动位置。
显然，相邻曲柄夹角小于120°的气缸数至少为4个，同理，四冲程柴油机应为6个。
若气缸数少于上述数值，则起动前必须盘车，使某缸正好处于膨胀行程开始后的某一时刻。
2.对船舶倒车工况特性曲线理解错误的是______。
A. 船速越低，特性曲线越靠近坐标原点B. 系泊工况时，特性曲线通过坐标原点C. n正=n倒，特性曲线通过并对称于坐标原点D. 系泊工况时，特性曲线不对称于坐标原点C船舶倒车工况特性曲线不对称于坐标原点。
3.DCC20或K-CHIEF500的延伸报警装置WCU的故障诊断可通过______来观察。
A. DPUB. ROSC. 运行指示灯D. LOSB4.通常轮机人员防止大型低速柴油机燃烧室零件产生高温腐蚀的措施是______。
A. 燃用轻柴油B. 选用含钒（V）、钠（Na）少的燃油C. 选用耐蚀材料D. 加强润滑B5.当船舶装载量减少时，主机按全负荷工作特性工作时，以下有关船、机、桨变化关系的说法正确的是______。
①船舶进程比λp减小①螺旋桨特性曲线变得平坦①主机气缸的热负荷没有超过额定值A. ①①B. ①①C. ①①D. ①①①C6.在船舶主机自动控制装置中，如出现三次重复起动仍起动失败，遥控系统应能______。
船舶动力系统的绿色技术探讨
船舶动力系统的绿色技术探讨在全球对环境保护日益重视的大背景下，船舶行业也在积极探索和应用绿色技术，以减少对环境的影响。
船舶动力系统作为船舶的核心部分，其绿色技术的发展更是备受关注。
本文将对船舶动力系统的绿色技术进行深入探讨。
船舶动力系统的发展经历了漫长的过程。
从早期的蒸汽机到内燃机，再到如今的各种新型动力系统，每一次变革都伴随着技术的进步和对能源利用效率的追求。
然而，传统的船舶动力系统往往依赖于化石燃料，如重油、柴油等，这不仅导致能源的大量消耗，还会排放出大量的污染物，如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等，对大气环境和海洋生态造成严重威胁。
为了应对这些挑战，绿色船舶动力技术应运而生。
其中，最具代表性的当属LNG（液化天然气）动力技术。
LNG作为一种清洁燃料，其燃烧产生的污染物要远远低于传统的燃油。
与重油相比，LNG燃烧产生的二氧化硫和颗粒物几乎可以忽略不计，氮氧化物的排放量也大幅降低。
此外，LNG的能量密度较高，能够为船舶提供更强大的动力，同时降低燃料成本。
除了 LNG，电力推进系统也是船舶动力系统绿色化的一个重要方向。
电力推进系统通过将发动机产生的机械能转化为电能，再通过电动机驱动螺旋桨，实现船舶的推进。
这种系统具有诸多优点，例如可以实现无级调速，提高船舶的操控性能；可以根据船舶的负载灵活调整发动机的运行状态，提高能源利用效率；还可以减少机械传动部件，降低噪音和振动，提高船舶的舒适性。
在可再生能源方面，风能和太阳能在船舶动力系统中的应用也逐渐崭露头角。
风能利用技术主要包括风帆助航和风力发电。
风帆助航是一种古老而又新颖的技术，通过合理设置风帆，可以利用风力为船舶提供辅助动力，从而减少燃油消耗。
风力发电则是将风力转化为电能，存储在电池中或直接用于船舶的电力系统。
太阳能在船舶上的应用主要是通过安装太阳能电池板，将太阳能转化为电能，为船舶的设备供电或辅助推进。
虽然风能和太阳能在船舶动力系统中的应用还面临着一些技术和经济上的挑战，如能量供应的稳定性、设备的成本和可靠性等，但随着技术的不断进步，它们的应用前景十分广阔。
船员考试题库-船舶动力装置(3000kW及以上船舶轮机长) (2)
船员考试题库中华人民共和国海事局适任培训大纲熟悉训练16科目：船舶动力装置（750kW及以上船舶轮机长）适用对象：3000kW及以上船舶轮机长1.采用蒸汽加热的燃油雾化加热器，燃油温度始终无法达到设定温度，可能的原因是______。
①燃油加热温度设定机构故障①雾化加热器结垢严重①蒸汽加热管系旁通阀故障①蒸汽高流速太大导致加热时间太短A. ①①B. ①①①①C. ①①①D. ①①①D2.两台发电机并联运行，若两功率表指示相同，而两功率因数表指示相差较大，这说明______。
A. 运行状态良好B. 有功分配异常C. 无功分配异常D. 电网局部短路C解析：两功率表指示相同，而两功率因数表指示相差较大，这说明有功功率相等，无功功率不等。
3.在气动主机遥控系统的程序负荷回路中，若单向节流阀3节流孔堵塞，则可能产生的现象为______。
A. 主机按加速速率限制速度加速到海上全速B. 主机只能加速到额定转速70%的转速C. 主机只能加速到额定转速30%的转速D. 主机只能保持在起动供油量下运行，不能再加速B4.容积式流量传感器的测量原理是被测介质流量越大，输出的______。
A. 电脉冲频率越高B. 电脉冲频率越低C. 电压越高D. 电压越低A解析：容积式流量传感器检测齿轮在压力差的作用下，产生作用力矩而转动，通过的流量越大，齿轮转速越快。
齿轮转动经轴转2上端的永久磁铁3驱动干簧继电器4，使其触点闭合或断开，从而输出反映流量大小的电脉冲信号频率越高。
5.在柴油主机进行紧急刹车操纵中，避免在刹车中同时向气缸喷油的连锁设备是______。
A. 换向连锁B. 盘车机连锁C. 车钟连锁D. 运转方向连锁D6.锅炉本体上的水位计显示水位正常，但是安保装置出现报警显示水位过低无法点炉，可能的原因是______。
①锅炉本体上的水位计出现虚假水位；①水位差压变送器没有按照要求进行校准；①锅炉蒸汽压力过低。
A. ①①B. ①①C. ①①D. ①①①B7.在主机遥控系统中，采用增加起动供油量重起动方案的不足之处是______。
10.3空调装置的自动调节资料
对湿度低于调定值1％时，信号继电器触头闭
合，电磁阀开启，蒸汽加湿器工作。
山东交通学院 吴硕
10-3-3取暖工况的湿度自动调节
相对湿度50%，环境温度30oC， 旋钮应放在刻度3处
山东交通学院 吴硕
氯化锂的电阻 值除与含水量 有关外，还与 温度有关。所 以设调节旋钮 3，按环境温 度，依据湿温 关系曲线，通 过改变调节旋 钮的位置来调 整。
空调加热装置的温度调节器常 采用充注甘油之类的液体温包。 它是利用液体受热膨胀的特性， 将温包感受的温度信号转变为压 力信号。液体温包的容积都做得 较大。毛细管和调节器本体传压 部分的液体量相对就少得多，从 而可减少输出压力受温包以外温 度的干扰。
山东交通学院 吴硕
10-3-2取暖工况的温度自动调节
节
后再输出凋节信号，操纵流量调节
系
阀。这种系统在室外气温降低时相
统
应提高送风温度，室外气温升高时
相应降低送风温度，使室温变动减
小，甚至保持不变。
室外温度的变化是导致室内温度变
化的主要扰动量，在此扰动出现而
双脉冲信号温度调节中送风温度 室温尚未变化时就预先作出调节，
的变化量△ts与室外气温(新风 称为前馈调节。试验表明，前馈调
导电回路，所以感湿件的电阻值取决于涂料的
导电性。当空气相对湿度变化时，氯化锂涂料
的含水量随之改变，因而使其导电性改变，于
是通过元件的电流也就成比例地发生变化。此
电信号经晶体管放大器2放大后，即可通过信
号继电器去控制调湿电磁阀4。当空气相 对湿
度达到调定值时，信号继电器触头断开，于是
电磁阀断电关闭，停止向空调器喷湿，而当相
10-3-1-1直接蒸发式空冷器的温度调节
船舶主推进动力装置课件
交通运输
用于海上货物运输、邮轮旅游等。
科学考察
用于海洋科学考察、研究等。
船舶主推进动力装置的发展趋势与展望
高效能
智能化
随着能源消耗的日益增加，船舶主推进动 力装置正朝着高效能、低能耗的方向发展。
随着智能化技术的不断发展，船舶主推进 动力装置将逐步实现智能化控制和管理。
环保化
多样化
随着环保意识的不断提高，船舶主推进动 力装置正朝着环保化、低排放的方向发Hale Waihona Puke 。船舶主推进动力 装置课件
• 船舶主推进动力装置概述 • 船舶主推进动力装置的工作原理 • 船舶主推进动力装置的维护与保养 • 船舶主推进动力装置的应用与发展趋势 • 船舶主推进动力装置的安全操作与规范
01
CATALOGUE
船舶主推进动力装置概述
船舶主推进动力装置的定义与功能
定义
船舶主推进动力装置是船舶中用于提 供推进动力的核心设备，包括发动机、 传动系统、推进器等部分。
功能
船舶主推进动力装置的主要功能是为 船舶提供动力，使其能够实现航行、 操纵和作业等任务。
船舶主推进动力装置的分类
按能源类型
船舶主推进动力装置可分为柴油机、燃气轮机、蒸汽轮机、电动机等类型。
按推进方式
船舶主推进动力装置可分为直接推进和间接推进方式，其中直接推进方式是指 发动机直接驱动推进器，间接推进方式则通过传动系统实现发动机与推进器之 间的动力传递。
根据故障原因采取相应的措施进行排除，如更换部件、调整参数等。
预防措施
针对已发生的故障制定预防措施，防止类似故障再次发生。
04
CATALOGUE
船舶主推进动力装置的应用与发展趋势
船舶主推进动力装置的应用领域
第八章船舶蒸汽锅炉的自动控制
§8-1船用锅炉水位的自动控制
2、管理要点及常见故障的分析方法：
• 一般装有两个电极室，一个工作另一个备用
• 电极室由于长期使用，其中水的纯度会提高，电极及电极室 壳体会结水垢，使电极及电极室的导电性能降低。因此，电 极室要定期放水和清洗。
• 清洗前，要转用备用电极室，关闭电极室与锅炉水空间和汽 空间相通的截止阀，再打开电极室底部的放水阀放掉电极室 中的水。
§8-1船用锅炉水位的自动控制
2）锅炉水位的双冲量控制
• 根据水位变化和蒸汽流量变化来控制给水阀开度的控制系统 称为双冲量水位控制。
• 蒸汽流量信号是前馈信号，它与扰动变化大小成比例，控制 作用在扰动发生的同时就产生，而不是等到扰动引起被控量 发生波动后才产生，可以改善水位控制的品质。
• 对于双冲量给水自动控制系统，可以减小或抵消由于虚假水 位现象而使给水量与蒸汽流量相反方向变化的误动作，使调 节阀一开始就向正确的方向移动，从而减小了给水量和水位 的波动，缩短了调节时间。
• 当Rl·R4＝R2·R3时，电桥又处于新的平衡状态，这时UA ＝0， 电机M停转。
• 通过改变测量电位器4的倾斜角度，可调整比例作用强弱，倾 斜角越大，比例控制作用强；反之比例作用减弱。
• 扭动螺钉6可改变弹簧5的预紧力，调整蒸汽压力的给定值。
§8-2 船用锅炉蒸汽压力的自动控制
二、油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制： • 锅炉蒸汽压力自动控制也就是燃烧自动控制 • 根据汽压的高低自动改变进入炉膛的喷油量和送风
P B K(A C) B 2(50 50) B
• 如果要改变锅炉在负荷稳定时的水位高度，只要相应地改变 表征给定值的设定气压信号即可（水位调节器2的给定值）
§8-1船用锅炉水位的自动控制
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Ｍ ｌ． ｊ ｔｅＲ ｇｌｉ ｎ ｒ ｅｔｎＳ ｉｈ ｇＣｎ ｏ ｕｔｏ ｅ ｉ ｅｕ ｔｎａｄＰｏ ｃｏ ｗｔ ｉ ｏｔｌ ｉ ｂ ｃｖ ａｏ ｔ ｉ ｃｎ ｒ
ｆｒＭａｉｅ Ｓｅ ｍ ｏ ｒＳ ｓｅ ｏ ｒ ｔａ Ｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｎ
Ｆ Ｓ Ｎ Ｙｉ ＸＵ Ｚ ｉｑａ ｇ ＹＵ Ｄａｒｎ ＡＮ Ｙｉ ， ＨＥ ， ｈ． ｉｎ ２ ． ｅ
ｍａ ｅ ｖ ｒ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｓ ｆ ｔ ｕ ｏ ｔ ｅ ｂｇ ｌａ ｓ ｖ ｒ ｉ ｇ ｆｅ ｕ ｎ ｌ ．Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒａ ａｙ ｅ ｈ ｏ ｔ ｌｔｓ ｓ ｓ ｆ ｏ ｎ ａｉ ｓ ｎ ｕ ｅａ ｉ ｔ ｎ ａｅｙ ｄ ｅ ｔ ｈ ｉ ｏ ｄ ａ ｙｎ ｒ ｑ ｅ ｔ ｉ ｙ ｈ ａ ｅ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ａ ｋ ， ａｅ ｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｅ
动 以及 破 损 的情 况 下 ， 组 均 能 及 时 的 供 应 所 需 参 数 与 数 量 机
Ｏ 前
言
的蒸 汽 ， 且 在 任 何 情 况 下 不 产 生 局 部 热 应 力 和 过 热 发 生 损 并
坏 而被迫停止工作 。这 些安 全限制 给控制 系统的设计 带
机 动 性 是 船 舶 性 能 的 主 要 指 标 之 一 ， 定 了船 舶 生 存 能 决 来 了诸 多 限制 ， 速 性 和 安 全 性 的要 求 ， 成 了 船 舶 蒸 汽 动 快 构 力 装置 互 相 矛盾 的 主要 的性 能 指 标 。 目前 ， 舶 蒸 汽 动 力 装 置 协 调 控 制 系 统 的设 计 思 想 基 本 船 上 与地 面火 力 发 电 机 组 的 是 相 同 的 ， 即通 过 引 入 前 馈 控 制 、 非 线 性 元 件 或 交 叉 环 节 ， 限 制 在 过 渡 过 程 中机 组 主 要 参 数 以 的波动 ， 高机组 的响 应速 度 ， 足外 界 负荷 的 要求 Ｊ 提 满 。
图 ４ 控制器切换系统原理图
路 ， 照 运 行 模 式 的需 要 改 变 控 制 的 模 式 ， 过 这 些 相 对 简 按 通
单 控 制 器 之 问 的 切换 ， 决 机 组 响 应 的快 速 性 和 安 全性 之 问 解
时间 ／ ｓ （ 转速信号的过渡过程
时间 ／ ｓ （ ｔ汽压力信号的过渡过程 ／ ０
ｓ ｔｈｉ ｔａ ｅ ｙ ｔ ｏ ｔｏ ． Ｔｈ ｎ ｗｅ ｄｅ ｉｎ ｔ ｅ ＰＩｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ． Ｆｉ ａｌ ｗｅ ａｉ ｔ ｈ ＯＴ ｃｎｅ ｓ ｏ ｈｅ ｍ ｏ ｅ ｙ ｗｉｃ ｎｇ ｓｒ ｔｇ ｏ ｃ ｎｒ １ ｅ ｓｇ ｈ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｎｌ ｙ． ｖ ｌｄａｅ ｔ ｅ Ｃ ｌｅ ｔ ｓ ｆｔ ｄ ｌｂ
ｍｕ ｔ ｍｏ ｅ ｏ ｔｏ ｒ ｂ ｅ ａ ｄ ｒ ｐ ｓ ｄ ｈ ｌ —ｏ ｐ ｏ ｔ ｌ ｓ ｓ ｍ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ， ｎ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｈ ｘ ｌ — ｄ ｌｃ ｎ ｒｌ ｏ ｌ ｍ， ｎ ｐ ｏ ｏ ｅ ｔｅ ｍｕ ｔ ｌｏ ｃ ｎｒ ｙ ｔ ｉ ｐ ｉ ｏ ｅ ｎ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｏ ｅ Ｍａ ／Ｍｉ ｔ ｎ
动 力 装 置工 况 大 范 围变 化 时 的快 速 响应 与 安 全 性 之 问 的矛 盾 。 关 键 词 ： 舶 蒸 汽 动 力 装 置 ； 调 控 制 ； 换 控 制 船 协 切
分 类号 ：Ｍ ２ Ｔ ６１ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １５８ ２ １ ）３０ ６ －３ １０ —８４（０ １ ０ －１１ ０
速 性 和 安 全 性 之 间 的 矛 盾 。值 得 注 意 的是 ， 保 护 控 制 器 开 在 始 控 制 之 后 ， 炉 主 汽 压 力 沿 着 设 定 的高 压 保 护 线 １０ 锅 ．２运 行 ， 好地 缩 短 了加 速过 程 。 很 ３２ 控 制 信 号 的切 换 过 程 分 析 ．
的矛 盾 ， 同时 也 可 以大 大 降 低 设 计 的难 度 。
图 ６ 转 速 信 号 和 主 汽压 力 信 号 的 时 域 响 应
从 图 ６的 结 果 中 可 以 看 出 ， 螺 旋 桨跟 踪 响应 几 乎 相 同 在
２ 基 于 Ｍａ／ ｎ切换 规 则 的船 舶蒸 汽 动力 ｘ Ｍｉ
的情况下 ， 传统 Ｄ Ｂ很难 将锅 炉 主汽压 力控制 在安 全范 围 Ｅ 之 内。而通过在相对简单的控制器之间 的切换 ， 使得机组 在 安全的边界 内投入转速控制器 ， 出安 全边界时投入保护 控 超 制器 ， 大大减小 了主汽压 力 的超 调量 ， 解决 了动 力装置 的快
荷工 况 （ 包括 超 负 荷 工 况 ） ， 转 换 工 况 的 过 渡 过 程 中 、 下 在 在
航行或其它原 因引起 摇摆 、 时间和 短时 间倾斜 和倾差 、 长 振
收稿 日期 ：０ ０１－６ ２ １—２０
分 析 其 原 因 ， 于船 舶 蒸 汽 动力 装 置 对 快 速 性 和 安 全 性 由
ｄ ｒ ｇｗ ｒｉｇ ｔｅ ｂ ｉ ｒ ｕｂｎ ｏｋｎ ｏ ｄｔ ｎ ．Ａ ｄ ｔｅ ｐ ｐ ｒｅ ｐ ｕ ｄ ｄ ｔｅｍｕｔｏ ｊｃ ｖ ｏ ｔ ｌｐｏ ｌ ｓａ ｕ ｎ ｏｋ ， ｏ ｅ— ｒ ｉ ｗ ｒ ｉ ｃ ｎ ｉｏ ｓ ｎ ｈ ａ ｅ ｘ ｏ ｎ ｅ ｌ — ｅ ｔ ｅｃ ｎｒ ｒｂ ｍ ｉ ｉ ｎ ｈ ｌ ｔ ｅ ｇ ｉ ｈ ｉｂ ｉ ｏ ｅ
第５ ３卷 第 ３期
汽
轮
机
技
术
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ３ １５ ．
２１ ０ １年 ６月
Ｔ ＲＢＩ Ｅ ＨＮ０Ｌ Ｕ ＮＥ Ｔ Ｃ ０ＧＹ
Ｊ ｎ ２ ｌ ｕ ．０ ｌ
船 舶 蒸 汽 动 力 装 置 调 节 ／ 护 多 目标 保 切 换 控 制 问题 研 究
范 轶 沈 毅 徐 志 强 于 达 仁 ， ， ，
（） １ 切换 对应 的对象过程 或 区间划分界 限清 晰 ， 存在 不
重叠 ；
采用 Ｍａ／ ｉ 切换规则 的船舶蒸汽动力装置 ， ｘＭｎ 为了使 得
控 制 系 统 能 够 平 稳 的 进 行 调 节 ／ 护 控 制 ， 采 用 Ｐ／ Ｉ 的 保 常 ＩＰＤ
力… 。船舶动力装置因为需 要满 足船舶 在不 同海情 和各种
条件 下 的航 行 需 要 ， 荷 变 化 频 繁 ， 动 幅 度 大 。在 运 行 过 负 变 程 中 ， 汽 轮 机 经 常 由某 一 转 速 ， 至 从 最 大 额 定 转 速 直 接 主 甚 速关 停 车 ， 直接 转 换 到 倒 车 状 态 ， 者 从 停 车 状 态 直 接 阶 或 或 跃 到某 一 高 转 速 工 况 ， 时要 求 机 组 由一 个 工 况 过 渡 到 另 一 同 工况 时 ， 能快 速操 纵 ， 渡 时 间 短 ， 发 生 冒 黑 烟／ 烟 ， 发 过 不 白 不 生超压／ 欠压 等故 障 ， 而 对 动 力 装 置 的 机 动 性 和 快 速 性 提 从
装 置协 调／ 保护控制 系统设计
切换规则为切换 系统 最重要的设计参数之 一 ， 同的切 不 换规则的设 计直接决定 了切换 系统 的稳定性 和性 能等 各项
指 标 。针 对 船 舶 蒸 汽 动 力 装 置 协 调 ／ 护 控 制 系 统 设 计 问 保 题 ， 文 选 择 目前 在 工 程 中广 泛 使 用 的 Ｍ ｘ Ｍｉ 换 规 则 。 本 ａ／ ｎ切 这 种 规 则 有 以 下 的 一 些优 点 ：
，
（ ｃｏｌ ｆ ｓ ｏ ａｔ ｓＨ ｒｉ ｎｔｕｅｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｈ ｒｉ １０ ０ ， ｈｎ ； １Ｓｈ ｏ ｏ ｔ ｎｕｉ ， ａｂｎＩｓｔｔ ｆ ｃｎ ｌ ， ａｂｎ ０ Ｃ ｉａ Ａ ｒ ｃ ｉ Ｔ ｇ ５ １ ２Ｓ ｈｏ ｏ ｎｒｙＳｉｎｅａｄＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｈ ｒｉ ｓ ｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｒｉ １０ ０ ， ｈｎ ） ｃ ｏｌ ｆ ｅｇ ｃ ｃ ｎ ｎｉ ｅｉ ， ａｂｎＩ ｔｕｅ ｆ ｃ ｎｌ ｙ Ｈａｂ ５ ０ １ Ｃ ｉ Ｅ ｅ ｎ ｎ ｎｉ Ｔ ｏ ｎ ａ
ｓｍｕｌｔｏ ａｃ ｌ ｔｏ ｉ ａｉ ｎ ｃ ｌｕ ａｉｎ．
Ｋｅ ｏ ｄ ｍａ ｉｅｓｅ ｍ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｒ ｎ ｔ ａ ｐｏｗｅ ｙ ｔ ｍ ； ｃ ｒ ｎａ ｅ ｃ ｔ ｏｌｓ ｔ ｍ ；ｓ ｉｃ ｎｇ ｃ ｔ ｏ ｒｓｓｅ ｏｏ ｄｉ ｔ ｄ ｏｎ ｒ ｙｓｅ ｗ ｔ ｈｉ ｏｎ ｒ ｌ
（ １哈 尔滨工业 大 学航 天 学 院 ， 尔滨 １０ ０ ； 哈 ５ ０ １ ２哈 尔滨 工业 大 学能源科 学与 工程 学 院 ， 尔滨 １０ ０ ） 哈 ５ ０ １
摘 要 ： 舶 工 况 大 范 围 变 化 时 ， 汽 动 力 装 置 的快 速 响 应 与 安 全 性 之 间的 矛 盾 ， 定 了 船 舶 蒸 汽 动 力 装 置 控 制 的 特 船 蒸 决
殊性 。为此 ， 在结合 船舶 蒸汽动力装置的安全运 行要 求的基础上 ， 论述 了船舶蒸汽 动力 装置 的调 节／ 保护 的基本 思 想， 给出了船舶蒸汽动力装置调节／ 保护 的控制结构 ， 并提出了一种基于 Ｍ ｘ Ｍｉ ａ／ ｎ的切换规则并在此基础上设 计 Ｐ Ｉ 控制器 。最后通过仿真验证 了基于切换控制的船舶蒸汽动力装置调节／ 保护 的控 制方法能够较好 的解决船舶蒸 汽
Ａｂｓ ｒ ｔ Ｔｈ ｐ ｒｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ｈｅ ｃ ｎｔｏ ｏ ｅ ｆｓ ｐ ｓｅ ｍ ｏ ｒｅ ｕｉｍ ｅ ｔａ ｈ ｏ ｔａ ｃ ｉｎ ｂ ｔ ｅ ｈ ｈ ｔａｃ ： ｅ ｐａ ｅ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｔ ｏ ｒ ｌｐｒｂｌｍｓ ｏ ｈｉ ｔａ ｐ ｗｅ ｑ ｐ ｎ ｎｄ ｔｅ ｃ ｎ ｒｄｉｔｏ ｅｗｅ ｎ ｔｅ ｈ Ｊ ｇ
基金 项 目 ： 家 ８ ３项 目资 助 （ ｏ２ ０ Ａ ０ Ｚ ３ ） 国 ６ Ｎ ．０ ７ Ａ ５ ２ ９ 。 作者 简 介 ： 范 轶 （９ ５ ） 男 ， 士 ， 事 热能 动 力 系 统 建 模 、 制 方 面 的 研究 。 １７ 一 ， 博 从 控