船舶柴油发电机转速控制系统设计

电力推进船舶通常采用柴油发电机组作为电力来源,通过电力驱动系统的电机。为了提高电力推进船舶的能源利用率,实现电力推进船舶的经济效益,针对船舶柴油机组的负载特性等进行柴油发电机的转速控制。本文首先建立柴油发电机的数学模型,结合柴发调速系统和PID控制技术,设计针对船舶柴油发电机的转速控制系统,并结合Matlab-Simulink平台进行了转速控制系统的仿真验证。     

中小型船舶主推进机械装置可靠性评估

为提高主推进机械装置可靠性评估准确性,针对传统方法存在的精度不足问题,设计一种基于贝叶斯网络的中小型船舶主推进机械装置可靠性评估方法。首先确定影响船舶主推进机械装置可靠性因素,然后根据影响因素建立故障树,最后将故障树映射成贝叶斯网络,并通过其推理能力进行可靠性评估。结果表明,与基于模糊综合评价的方法、基于集对分析的方法、基于状态监测的方法相比,本方法可靠性评估更接近真实结果,评估精度更高。     

海洋环境要素区划技术研究

将中国近海现有海洋环境要素的观测数据有机地融合起来进行区域划分,对实现传统导航信息与海洋环境辅助信息合理地结合,提高船舶航行的安全性有重要的意义。以对船舶航行影响最大的海流要素为例,采用主因子分析的方法将24个量测指标综合成4个主因子,既简化运算又不失真地反映真实海况。通过方差最大正交旋转对荷载矩阵进行处理使其列向量两极分化,以分析影响各个主因子的主要指标。最后,利用4个主因子在各采样点的得分数将中国东海、南海划分为六个区域。此结果弥补了物理海洋学方法对海洋环境要素小尺度预报精度的不足,为船舶航行提供全域背景和信息决策指导。     

LabVIEW系统在船舶动力状态监控中的应用

动力装置是船舶的核心设备,为船舶提供了机械能、电能等能源,保障了船舶的平稳运行。为了提高船舶动力装置的工作性能,必须对船舶动力装置的工作状态进行监控和故障诊断。本文针对大型运输船的动力装置(柴油发电机、主机组和轴系等),结合LabVIEW可视化编程技术、信号分析技术和测试技术等,设计和优化船舶的动力状态监控系统,并对其性能进行仿真分析。     

脉冲负载对独立电力系统运行特性影响

脉冲负载工作模式复杂,对于容量和惯性有限的船舶电网等独立电力系统的冲击和影响较大。为研究脉冲负载下独立电网运行特性以及脉冲负载不同参数对独立电网运行特性影响,通过在Matlab/Simulink平台建立柴油发电机组-整流器-脉冲负载模型,在仿真的基础上研究分析脉冲负载峰值功率、占空比、周期以及前端滤波电容参数对电力系统动态特性的影响规律。本文算例结果表明,脉冲负载工作时会对独立电网引起电力系统各参数的周期性波动,且波动程度与脉冲负载的工作模式有关：当峰值功率增大时,柴油发电机组的调压效果受到影响而频率近乎不变;当占空比D=0.5时,电力系统电压波动最大;周期增大时对励磁调压系统的影响变大且频率受脉冲负载的影响变大;同时合理增大滤波电容可以平抑脉冲负载引起的功率冲击。     

含脉冲负载的综合电力系统协同控制策略仿真研究

为保证船舶电站运行的可靠性和稳定性,提高降低电网供电品质,本文提出了一种实现大功率脉冲负载与变频推进负载协同控制的控制策略,可以在电站总功率不变的情况下协调脉冲负载和推进负载的功率分配,减轻大功率脉冲负载投入运行时所产生的电网功率冲击。利用matlab/simulink建立含大功率脉冲负载的某型船舶综合电力系统仿真模型,验证了该控制策略对于大功率脉冲负载投入运行时产生冲击的抑制效用。     

含大功率脉冲性负荷的船舶供电系统设计及研究

脉冲性负荷是一种功率波动明显、频率切换频繁的负载,而船舶电力系统的容量和惯性较小,容易受到负荷波动的影响。本文首先根据雷达的种类、功率,及其运行特性和影响,将其进行分类并梳理出相应的解决思路,对功率波动周期和占空比都不确定的脉冲负荷雷达进行研究。由于柴油机的调速特性和发电机的调压特性都跟不上负荷频幅的波动,脉冲性负荷的工作会给船舶电力系统造成恶劣的影响,本文设计了一种含电容储能的脉冲性负荷供电系统,并完成储能电容参数的计算,结合柴油发电机组固有机械储能特性优化配置电容储能的容量。通过仿真验证了该供电系统在雷达多种典型工况下,直流母线电压的波动满足相关指标要求,网侧输入功率平滑稳定,且网侧电压谐波小于2%,满足负荷供电需求及舰船电网抗负载冲击的要求。研究结果对脉冲负载在舰船电力系统中的应用及其设计方面具有一定的指导意义和参考价值。     

柴油发电机组并联运行典型故障及原因分析

船舶发电机之间有功功率和无功功率的合理分配,是船舶发电机组稳定并联运行的必要条件之一。文章结合多年船舶柴油发电机组修理及船舶电站调试经验,对柴油发电机组并联运行中出现的典型故障进行分析,并提出了排除故障的方法。     

含锂电池储能的船舶电力系统模型预测控制研究

由于船舶运行的特殊性和负载波动的复杂性,严重影响船舶电力系统的稳定性,因此引入了能量存储技术,降低电网的波动。根据发电机和锂电池的状态空间模型,建立了含锂电池储能的船舶电力系统,并提出了一种基于模型预测控制的船舶电力系统。在含有负载波动的情况下,使发电机和锂电池的输出能够稳定跟随负载的变化,从而满足负载的需求。并将整个系统在Matlab/Simulink中进行实例仿真,仿真结果表明,在模型预测控制下的船舶电力系统能够很好地满足负载波动需求,明显改善船舶电力系统的稳态性能,增强船舶电网的稳定性。     

船舶柴油发电机组并车建模与分析

在船舶电站的运行过程中,双机甚至是多机组并联运行,是船舶电站的必不可少的组成部分,一般也为船舶电站的主要运行模式。而柴油发电机的并车操作过程是否合理,对船舶能否稳定运行有很大的影响。为探究船舶柴油发电机组并联运行的条件,建立了柴油发电机组的模型、船舶的电力负荷模型以及发电机并网触发控制模型。通过建立仿真模型,采用控制变量法,分析并车瞬间相关物理量的变化,在船舶电站相关电力器件的选型、船舶电站的设计以及船舶电网顺利完成并车操作方面,具有一定的指导与参考意义。     

船舶电站联合发电运行研究

针对船舶电站的多种发电方式，即柴油发电机组、废气涡轮发电机组和轴带发电机组发电方式建立了动态数学模型，然后以仿真形式对它们之间的联合运行从节能、供电可靠性和动力装置可靠性方面进行了研究。结果表明，采用柴油发电机组、变流型轴带发电机组和废气涡轮发电机组的联合运行可以有效地节能，同时也提高了供电可靠性和船舶在紧急状态下的安全性。     

基于热力学的船舶柴油发电系统建模与分析

船舶柴油发电系统将化石燃料的能量转换为船载设备可用的电能,在柴油发电机的能量转换过程中会产生较大的能量损耗,目前常用的能量改善方法是建立余热锅炉发电装置,利用柴油主机的余热发电。本文的研究目标是提高船舶柴油发电机组的能量利用率,采用一种热力学分析和仿真方法,建立船舶柴油发电机组和余热锅炉的热力学模型,并进行了柴油发电机的仿真。     

电站发电柴油机调速系统设计与优化

电力技术的迅速发展使得中压、高压交流电力系统的技术越来越成熟,在船舶工业领域内的应用也越来越广泛。目前,大多数船舶电站的构成由柴油动力发电机、输电线路、变压模块和负载等组成,其中,柴油主机是船舶电站的核心,也是船舶的电力来源。本文研究的重点是船舶电站柴油发电主机的调速系统,首先系统地介绍船舶电站、柴油发电机的原理和数学模型,然后基于PID控制技术对船舶柴油发电机的调速系统进行了优化设计。     

基于多目标粒子群优化和主成分聚类分析的船舶主尺度分析

根据多个技术和经济指标进行船舶主尺度优化论证是船舶设计人员需要着重解决的问题。提出结合粒子群优化和主成分聚类两阶段的方法进行船舶主尺度论证分析。建立了以载重量、建造费用、服务航速和提供舱容为设计指标的水面船主尺度论证模型。采用多目标粒子群优化算法对船舶优化模型进行求解,获得问题的Pareto解集。使用主成分聚类分析对该数据集进行综合评价。先将Pareto解集进行主成分分析,使用前2个主成分就能够表达原始数据的绝大部分信息,再通过对主成分进行聚类,获得不同类别中Pareto解集的特征,根据第一主成分得分获得每个聚类中设计样本的排序,最终可以从Pareto解集中得到折中解。利用主成分分析和聚类技术还研究了变量在主平面上的映射以及聚类特性。给出了1艘水面船的主尺度论证算例,表明本文给出的方法合理可行。     

柴油机动力装置负荷控制系统

由于柴油主机的可靠性、经济性等优点,柴油主机已经成为目前应用最广泛的船舶动力装置。近年来,随着船舶动力系统功率的不断提升,船舶的载重量不断增加,对船舶动力系统的性能提出了更高的要求。由于船舶动力系统的负载不断变化,如何提高船舶动力装置性能,提升船舶负载的响应速度和精确性,对于降低船舶动力系统能耗有非常重要的意义。本文针对船舶柴油机动力装置建立数学模型,设计了一种柴油机动力装置的负载控制系统,并结合相关硬件进行了该负载控制系统的仿真实验。     

燃油系统供油单元的配置研究

为了降低营运成本,越来越多的船舶柴油发电机燃用低质燃油(重油),已成为船舶建造发展趋势;而针对主辅机在航行中的不同运行工况和要求,燃油系统在设计中应如何合理配置供油单元,主辅机是共用一套还是各用一套,就此作了分析与研究。     

柴发机组带主变机组负载出现跳闸现象的分析

本文通过对柴油幅压发电机组在应急励磁状态下,双机并联运行突加主变流机组负载时,其主变流机组交直流自动开关跳闸现象进行了详细的分析;指出了在这种状态下其跳闸的必然性,并对其跳闸的过程进行了综合地分析,提出了在这种情况下的防范措施.     

基于直接不交化最小路的船舶电力主接线可靠性分析

船舶电力主接线的可靠性是关系整个船舶电力系统安全运行的关键.计算电气主接线相关的可靠性指标时需要不交化最小路,本文利用容斥定理的特点,直接对最小路进行不交化,进而计算出船舶电力主接线的可靠性指标.该方法逻辑清晰,易于实现,为某大型船舶中压电力系统的结构设计提供了重要技术支撑.     

负载器在钻井船发电机调试中的应用研究

在船舶建造过程中发电机负载调试是关键工序之一,随着上船公司转型海工产品发展节奏不断加快,新型的负载调试设备已取代了原有的水负载调试系统。公司为新加坡OPUS OFFSHORE公司建造的3000英尺钻井船配置3套负载器和变压器,用于给钻井船发电机提供一个连续性、可重复的负载容量以便精确测量和记录测试结果,同时能够有效排除负载设备带载产生的大量热量,负载测试精度高、易操作、安全性高、可靠性高。负载器在钻井船发电机调试中的有效运行,确保了测试报告中数据的准确可靠及与船东的顺利交验。通过对负载设备系统配置、工作原理、操作使用、负载设备在钻井船发电机安装调试进行深入研究,为海工船及其他类型船舶发电机负载调试工序中的设备选型、安装、配置及调试过程提供经验借鉴,既缩短调试周期,又降低了调试过程中燃油消耗及降低了人工成本。     

基于AHP的舰艇柴油发电机组综合评估及实践

为了舰艇在特定时期执行任务需求及更好的指导柴油发电机组状态维修，论文首先分析了柴油机及附属系统典型故障；其次，分析发电机及附属系统典型故障；最后，结合层次分析法（AHP）和专家打分机制确定各指标权重值，建立舰艇柴油发电机组综合性能评估模型。通过层次分析法（AHP）对舰船柴油发电机组综合评估，解决单一指标在舰船柴油发电机组评估性能的不足。通过对某型船实例分析验证了该方法的合理性及符合状态评估指导状态维修工程实践。