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介紹柴油發(fā)電機組調(diào)速方法
１面向Simulink數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)框圖
在建立了柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的各模型后，就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常規(guī)PID控制，變速積分PID控制，不完全微分PID控制和模糊PID控制的調(diào)速系統(tǒng)框圖。
?。保背Ｒ?guī)PID控制
首先看常規(guī)PID控制，下面是它的系統(tǒng)仿真框圖，這是常規(guī)采用的PID控制系統(tǒng)圖，通過對真實控制系統(tǒng)繪制仿真框圖，觀察采用常規(guī)PID控制效果。
１．２不完全微分PID控制
下面是不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖,圖２不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖這是在常規(guī)PID基礎(chǔ)上進(jìn)行了不完全微分，這是用來改善它的控制功能，取得更好的控制效果。
?。保匙兯俣确e分PID控制
下面是變速度積分PID控制系統(tǒng)仿真框圖。
?。保茨：齈ID控制
自適應(yīng)模糊PID控制是將自適應(yīng)控制的思想和常規(guī)PID控制器結(jié)合，吸收了自適應(yīng)控制和常規(guī)PID控制的優(yōu)點。首先它具備自適應(yīng)能力，能夠自動識辨被控過程參數(shù)、四川德陽當(dāng)?shù)刈詣诱刂茀?shù)，能夠適應(yīng)被控過程模型參數(shù)的變化；其次它又具有常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、四川德陽當(dāng)?shù)佤敯粜詮姟⑺拇ǖ玛柈?dāng)?shù)乜煽啃愿叩膬?yōu)點。這使得自適應(yīng)PID控制成為過程控制中一種較為理想的控制方法?！? 如果用模糊控制箱設(shè)計出模糊控制器，再在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立系統(tǒng)仿真模型，把模糊控制器模塊和我們設(shè)計的ＦＩＳ結(jié)構(gòu)連接起來，就可以對它進(jìn)行仿真研究了，系統(tǒng)仿真框圖的建立關(guān)鍵是對ＰＩＤ三個參數(shù)Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的整定，這必須考慮到不同時刻三個參數(shù)的相互作用和它們之間的關(guān)系。
下面從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、四川德陽當(dāng)?shù)仨憫?yīng)速度、四川德陽當(dāng)?shù)爻{(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的作用，建立模糊規(guī)則表。
?。ǎ保┍壤禂?shù)Ｋｐ的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。Ｋｐ越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但容易產(chǎn)生超調(diào)，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。Ｋｐ取值過小，會降低調(diào)節(jié)精度，使響應(yīng)速度變慢，延長調(diào)節(jié)時間，使系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)特征變壞。
?。ǎ玻┓e分作用系數(shù)Ｋｉ的作用是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Ｋｉ越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差越快，但Ｋｉ過大，在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào)。但Ｋｉ過小會使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。
?。ǎ常┪⒎值淖饔孟禂?shù)Ｋｄ的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)特征，其主要作用是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報。但Ｋｄ過大，會使響應(yīng)過程提前制動，延長了調(diào)節(jié)時間，而且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。下面是進(jìn)行模糊控制PID控制的系統(tǒng)仿真框圖。
２對系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究
建立了系統(tǒng)的仿真框圖后，就可以對系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，就可以比較采用常規(guī)PID控制和變積分PID控制，不完全微分PID控制，模糊自適應(yīng)PID控制的比較，并具體分析我們采用的模糊控制系統(tǒng)仿真框圖自適應(yīng)控制時的仿真效果。對系統(tǒng)進(jìn)行仿真有助于我們對柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的快速理解，并初步地分析出我們需要的控制參數(shù)，對系統(tǒng)的研究有積極作用。
系統(tǒng)仿真圖通過ＭＡＴＬＡＢ中的模糊控制箱實現(xiàn)，同時根據(jù)自己控制系統(tǒng)的具體特點和要求來建立的，基本可以反應(yīng)控制系統(tǒng)的基本情況，可以起到很好的仿真模擬作用。
首先，比較常規(guī)PID控制和變積分PID控制，變速積分PID通過改變積分項的累加速度，使得它和偏差大小相適應(yīng)，偏差大的時候，積分慢；偏差小時，積分快，這就可以減少超調(diào)，同時更好地靜差。
下面比較一下常規(guī)PID控制和不完全微分ＰＩＤ控制的區(qū)別。不完全微分就是在PID算法中引入了一個一階慣性環(huán)節(jié)，使得系統(tǒng)性能得到改善，在改善系統(tǒng)動態(tài)特性的時候又盡量減少高頻干擾。
介紹模糊自適應(yīng)控制和常規(guī)PID的比較，并對模糊自適應(yīng)控制的仿真進(jìn)行分析。這些都是基于前面建立的柴油發(fā)電機的系統(tǒng)模型的
可見模糊PID控制器和常規(guī)PID控制相比，它使得系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)時間減小，曲線更平整，反應(yīng)時間加快了，控制效果明顯更好了。同時模糊PID控制器在控制過程前期具有模糊控制器的特點，而在控制過程后期具有PID調(diào)節(jié)器的所有優(yōu)勢，是一種性能優(yōu)良的控制器，所以在實際使用中可以選用模糊自適應(yīng)控制方法。
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柴油發(fā)電機的主要排放問題都比照歐洲標(biāo)準(zhǔn)限制排放
1.柴油發(fā)電機的主要排放問題
發(fā)電機組運行時排放的HC、四川德陽本地CO和NOX、四川德陽本地燃油蒸汽、四川德陽本地硫酸霧等有害成分，使空氣被污染，對人類、四川德陽本地生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展的影響越來越大，這是當(dāng)今世界 的環(huán)境問題之一。為解決這一難題，目前一般采用機內(nèi)凈化技術(shù)和機外凈化技術(shù)。例如：電噴發(fā)電機加裝催化轉(zhuǎn)化器可有效降低排氣污染。稀燃技術(shù)可以有效地改善汽油機油耗，降低有害排放物（主要是NOX）排放。采用EGR（廢氣再循環(huán)）發(fā)動機NOX排放量比相應(yīng)的發(fā)動機排放量平均要低50％。
對發(fā)電機排放進(jìn)行必要的限制有助于改善環(huán)境質(zhì)量。因此，世界各國都對發(fā)電機排放做了較嚴(yán)格的限制。例如：美國1998年實施的重型柴油機標(biāo)準(zhǔn)要求NOX排放量為4g/(hph)。
發(fā)電機制造商協(xié)會與美國加利福尼亞大氣資源局（CARB）及環(huán)境保護局(EPA)達(dá)成了一項協(xié)議，即到2004年，在使用潔凈柴油燃料的前提下，其產(chǎn)品的NOX和HC排放缸量之和為2.5g/(hph)，PM（顆粒）的排放量為0.1g/(hph)。如果不使用潔凈燃料，則NOX和HC排放量之和為3.5g/（hph)。
2.降低排放的目標(biāo)
由于歐洲對內(nèi)燃機的排放限制比較嚴(yán)格，世界各國各地都比照歐洲標(biāo)準(zhǔn)限制排放。
康明斯是全球發(fā)動機企業(yè)中能夠?qū)⒉裼桶l(fā)電機組的五大關(guān)鍵系統(tǒng)，即進(jìn)氣處理系統(tǒng)、四川德陽本地濾清和后處理系統(tǒng)、四川德陽本地燃油系統(tǒng)、四川德陽本地電控系統(tǒng)和缸內(nèi)燃燒優(yōu)化設(shè)計，全部自主開發(fā)的跨國企業(yè)，可以為客戶提供的“ 一站式”排放解決方案。
● 優(yōu)異的動力性 輸出功率可達(dá)500Kw, 輸出扭矩2990N.m，保證各種使用狀態(tài)下的動力充沛
● 超低油耗 采用康明斯XPI超高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)及CTT大流量渦輪增壓器，并結(jié)合康明斯先進(jìn)的動力缸設(shè)計和電子控制系統(tǒng)，大大低燃油消耗，確保發(fā)動機在不同工況和應(yīng)用中的出色燃油經(jīng)濟性
● 出色的可靠性 采用全球領(lǐng)先的工程技術(shù)與分析工具并結(jié)合中國用戶使用狀況設(shè)計，在強大的傳感器和電控系統(tǒng)的支持下，發(fā)動機具備更強的高海拔運行能、四川德陽本地低溫運行和大負(fù)荷持續(xù)運行能力，零下40 至60 攝氏度、四川德陽本地5200 米海拔發(fā)動機都可運轉(zhuǎn)自如
● 出色的適用性 超高的重量功率密度和升功率密度方便用戶安裝和運輸，便于用戶維修保養(yǎng)
● 更低排放 采用機內(nèi)凈化方案，可滿足醫(yī)院、四川德陽本地學(xué)校等對排放有更嚴(yán)格要求的場所的使用需求
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延長發(fā)電機使用壽命和保證正常工作的重要一環(huán)是什么
磨損和軸承燒蝕，在很大程度上是由于潤滑不良所引起的。加強潤滑系統(tǒng)的檢修與保養(yǎng)，是延長設(shè)備使用壽命和保證其正常工作的重要一環(huán)。
柴油發(fā)電機工作時，由于燃料燃燒和運動機件間的摩擦都將產(chǎn)生大量熱量，促使機件受到強烈的熱，溫度升得很高。冷卻系統(tǒng)的任務(wù)就是強制地將零件所吸收的熱量及時散發(fā)出去，以保證其溫度在適當(dāng)范圍內(nèi)，從而保證發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)。冷卻水溫度過高，將會造成汽缸和進(jìn)氣道溫度過高，使進(jìn)人的新鮮空氣因受熱而膨脹，減少充氣量，使發(fā)動機功率下降，油耗增加。冷卻系統(tǒng)在使用過程中，其常見故障有：水套和散熱器內(nèi)的水垢增加，散熱器破裂漏水，節(jié)溫器失靈以及水泵機件損壞等，這些故障都會降低冷卻系統(tǒng)的工作效能。因此，必須對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行定期維護與檢修。
潤滑系統(tǒng)的任務(wù)是將潔凈的、四川德陽當(dāng)?shù)販囟冗m當(dāng)?shù)臐櫥停C油）以一定的壓力送至各摩擦表面進(jìn)行潤滑，使兩個摩擦表面之間形成一定的油膜層以避免干摩擦，減小摩擦阻力，減輕機械磨損，降低功率消耗，從而提高柴油發(fā)電機工作的可靠性和耐久性。潤滑系統(tǒng)的五大作用如下。
①減摩：使兩零件間形成液體摩擦以降低摩擦因數(shù)，減少摩擦功，提高機械效率；減少零件磨損，延長使用壽命。
②冷卻：通過潤滑油帶走零件所吸收的部分熱量，使零件溫度不致過高。
③清潔：利用循環(huán)潤滑油沖洗零件表面，帶走因零件磨損形成的金屬屑等臟物。
④密封：利用潤滑油膜，提高汽缸的密封性。
⑤防銹：潤滑油附著于零件表面，可防止零件表面與水分、四川德陽當(dāng)?shù)乜諝饧叭細(xì)饨佑|而發(fā)生氧化和銹蝕，以減少腐蝕性磨損。
此外，潤滑油膜還有減輕軸與軸承間和其他零件間沖擊負(fù)荷的作用。
柴油發(fā)電機按機油輸送到運動零件摩擦表面的方式不同，其主要有三種潤滑方式：激濺式潤滑、四川德陽當(dāng)?shù)貕毫κ綕櫥陀挽F潤滑。
只有小缸徑單缸柴油發(fā)電機，采用激濺式潤滑而不用機油泵（壓力式潤滑）的。它利用固定在連桿大頭蓋上特制的油勺，在每次旋轉(zhuǎn)中伸人到油底殼油面下，將機油飛濺起來，以潤滑發(fā)動機各摩擦表面。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、四川德陽當(dāng)?shù)叵墓β市?、四川德陽?dāng)?shù)爻杀镜停秉c是潤滑不夠可靠，機油易起泡，消耗量大。
現(xiàn)代多缸柴油發(fā)電機大多采用以壓力循環(huán)潤滑為主、四川德陽當(dāng)?shù)仫w濺潤滑和油霧潤滑為輔的復(fù)合潤滑方式。復(fù)合潤滑方式工作可靠，并可使整個潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化。對于承受負(fù)荷較大，相對運動速度較高的摩擦表面，如主軸承、四川德陽當(dāng)?shù)剡B桿軸承、四川德陽當(dāng)?shù)赝馆嗇S軸承等機件采用壓力潤滑。它是利用機油泵的壓力，把機油從油底殼經(jīng)油道和油管送到各運動零件的摩擦表面進(jìn)行潤滑。這種潤滑方式潤滑可靠、四川德陽當(dāng)?shù)匦Ч?，并具有很高的清洗和冷卻作用。對于用壓力送油難以達(dá)到、四川德陽當(dāng)?shù)爻惺茇?fù)荷不大和相對運動速度較小的摩擦表面，如汽缸壁、四川德陽當(dāng)?shù)卣龝r齒輪和凸輪表面等處，則用經(jīng)軸承間隙處激濺出來的油滴進(jìn)行潤滑。對于氣門調(diào)整螺釘球頭、四川德陽當(dāng)?shù)貧忾T桿頂端與搖臂等處，則利用油霧附著于摩擦表面周圍，積多后滲入摩擦部位進(jìn)行潤滑。
柴油發(fā)電機的某些輔助裝置（如風(fēng)扇、四川德陽當(dāng)?shù)厮?、四川德陽?dāng)?shù)貑訖C和充電機等），只需定期地向相關(guān)部位加注潤滑脂即可。
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