舰船汽轮主机转速的模糊自适应PID控制

舰船航行中汽轮主机工况变化频繁,且经常大幅度操纵改变转速给定值,常规PID转速控制效果不理想。本文引入模糊自适应PID算法,并在ABB AC800M DCS平台完成模糊PID控制器设计的基础上,在AMESim和MATLAB环境中实现液压伺服系统和汽轮主机本体的建模,搭建HIL系统,验证汽轮主机转速模糊自适应PID控制性能并与常规PID控制进行比较,结果表明模糊自适应PID有更好的鲁棒性,可显著减小汽轮主机转速调节的超调和震荡。     

基于舰船发动机转子热应力的快速启动优化

热应力是制约舰船发动机转子快速启动的重要因素。为研究快速启动过程对发动机转子热应力的影响规律,文章针对舰船发动机转子的最大热应力采用了遗传算法对发动机快速启动过程进行优化。以发动机转子快速启动过程中的热应力为目标函数,将快速启动过程非单调性参数化,基于遗传算法和结构力学分析,搜索最优解。研究表明,优化后的快速启动过程可使发动机转子的最大热应力值降低11%,该优化方法对快速启动过程中发动机转子的热应力控制具有指导作用。     

舰船汽輪机采用柔性轉子的探討

本文主要讨论舰船汽轮机采用柔性转子的可能性及现实性问题。文章首先说明了舰船汽轮机采用柔性转子的好处,着重说明了由于近年来舰用汽轮机的转速提高及设计点后移,为了进一步减轻重量及提高操纵性和机动性就要求采用柔性转子。文章论证了对高速汽轮机来说,由于支承刚性的影响,实际上很难得到刚性转子。尽管计算临界转速大于工作转速(20～30)％,而实际的临界转速仍然有可能落入工作转速以内。文中通过计算,证明了即使在临界转速下长期运转,只要转子平衡得好,振动挠度是很小的,转子工作亦是可靠的。文章还对超临界转子的自激动问题进行了讨论,并指出由于油膜不稳定性而引起的自激振动严重地影响柔性转子的工作可靠性。这种自激振动只是在工作转速大于二倍临界转速时才发生,因此必需使工作转速小于二倍临界转速。文中大致地给出了采用柔性转子时选取临界转速的范围。文章最后对舰船汽轮机采用柔性转子的可能性问题提出了意见,认为舰船高速汽轮机采用柔性转子是可能的,并且有一系列的好处。     

模糊控制在调距桨负荷控制中的应用

负荷控制就是把调距桨作为主机负荷的调节器。在主机转向和转速一定的情况下,通过改变调距桨桨叶角度实现主机负荷的增大和减小,保持主机的负荷与转速关系沿设定的负荷曲线变化,以改善舰船在不同航行工况下的主机推进效率和舰船操纵性能.文中在介绍负荷控制原理的基础上,将模糊控制方法应用到负荷控制中,并进行仿真验证了模糊控制负荷控制器的有效性.     

云计算技术的舰船发电机组转速控制方法优化

舰船发电机组受到海上环境的影响,导致舰船发电机组的转速不稳定。为了稳定舰船发电机组的转速,降低舰船航行的风险,提出云计算技术的舰船发电机组转速控制方法优化。利用舰船发电机组的功能转换,建立了发电机组等效电路模型。通过设定发电机组等效电路模型参数,计算舰船发电机组输出功率和输入功率之间的关系。建立舰船发电机组的动力学模型,利用发电机组输出扭矩与喷油量和角速度之间的关系,建立优化目标函数。通过负载功率,选取了舰船发电机组的最佳运行转速。通过制定舰船发电机组转速控制策略,实现了舰船发电机组转速的控制。实验结果表明,云计算技术的舰船发电机组转速控制方法可以稳定舰船发电机组的转速,降低舰船航行的风险。     

舰船汽轮主机转速的模糊自适应PID控制

引入模糊自适应PID算法,在ABB AC800M DCS平台完成模糊PID控制器的设计,在AMESim和Simulink中实现液压伺服系统和汽轮主机本体的建模,搭建硬件在环(Hardware in the Loop,HIL)系统,以验证汽轮主机转速模糊自适应PID控制的性能。最后,将其与常规PID控制进行比较,结果表明模糊自适应PID有更好的鲁棒性,可显著减小汽轮主机转速调节的超调和振荡。     

高混合度柴-电动力系统模式切换技术研究

为解决高混合度动力系统大功率推进负载在模式切换（主要是PTH模式向主机模式切换）过程中引起的主机转速骤降等动态性能劣化问题,开展针对一典型高混合度散货船柴-电动力系统由PTH模式向主机模式切换时的系统性能优化控制技术研究,提出长延时滑摩策略、接排转速优化策略和转矩补偿策略的控制方法,通过Amesim软件搭建仿真模型并对上述控制策略进行分析,提出了适用于高混合度船舶动力系统性能优化的控制方法。结果表明,采用转矩补偿策略可以将转速超调率由原切换策略下的16.40%降低至8.62%,有效改善模式切换过程中的转速骤降问题。     

某型舰船用转子系统动力学性能分析

转子系统作为汽轮机、发动机和压缩机等旋转机械核心部件,广泛应用于舰船之上,其动力学性能的分析是一个重要研究内容。为保证舰船安全和隐身性能,本文利用有限差分法求解雷诺方程,得到轴承动特性系数;利用Ansys对转子系统进行临界转速分析、不平衡响应分析、匀加速响应分析和冲击响应分析。与传统方法相比,本文考虑了轴承的弹性支撑效应和转子的陀螺效应。结果表明,本转子系统在工作转速下不会产生共振,不平衡响应较小,在匀加速状态和冲击载荷作用下,不会产生较大响应和碰擦,系统安全可靠。轴承动特性计算和有限元转子动力学分析方法,为旋转机械的设计提供指导,具有实际应用价值。     

船舶动力系统的隔振装置冲击响应研究

舰船的振动源主要包括螺旋桨、动力主机和海浪拍打等方面,振动不仅会影响船载设备的运行精度,还能造成船载设备的机械损伤。因此,有必要设计合理的减振结构降低舰船的振动。本文主要研究船舶动力系统的隔振装置,重点对隔振装置的多体动力学特性和振动冲击响应进行建模,并利用仿真分析软件ADAMS平台对该动力系统隔振装置在一定主机转速下的振动特性进行仿真试验。     

基于汽机流网一体化的辅助汽轮机建模与仿真

针对基于节点法的辅助汽轮机流体网络传统建模中,在动态过程中存在质量不平衡的问题,不能满足辅助汽轮机组变工况和故障工况特性研究的要求。本文提出了汽机流网一体化建模方法,依据质量守恒和能量守恒原理,采用可变出口导纳模拟不同背压下辅助汽轮机的流网运行情况。以某船舶汽轮燃油泵及其进出口蒸汽管网为研究对象,在MINIS环境下采用汽机流网一体化方法建立了其仿真模型。通过该方法下仿真结果与实际运行数据对比,验证了模型的准确性。仿真结果与传统模型仿真结果进行对比分析,表明了变工况和故障工况下汽机流网一体化模型具有更好的稳定性和动态适应性。     

舰船汽轮机汽流激振时转子松动故障振动分析

针对舰船汽轮机机组出现的基础松动故障问题,考虑汽轮机叶尖间隙汽流激振的影响,建立汽轮机汽流激振力作用下的转子松动故障分析模型。采用数值求解方法,结合系统响应的分岔图、轴心轨迹图、Poincare截面图、频谱图等分析研究转速、支座质量、质量偏心等参数对系统非线性振动响应的影响,为汽轮机叶尖间隙汽流激振下具有松动故障的汽轮机转子系统动力学特性分析和故障诊断提供一定参考。     

燃气轮机推进装置的控制

研究了舰船燃气轮机调距桨推进系统模型。出于控制目的，需要将燃油流量和螺旋桨螺距角作为系统的输入。要调节的主要输出是扭矩变化受到合适限制的推进轴系转速。提出了一个多变量和最小控制力的最优调节策略，它能够改善瞬态过程和限制输出的相互影响。采用了简单的负反馈单元，并探讨了在全功率和半功率时的系统调节。     

流固耦合技术在舰船离心泵转子的模态分析

离心泵通过叶轮的高速旋转使水产生离心力,是一种重要的能量转换装置。离心泵的结构紧凑,流量均匀,安装和维护方便,在航空宇航、船舶等工业领域应用广泛。舰船离心泵的运行工况恶劣,容易受到舰船振动等因素的干扰,同时,由于离心泵内部流体与叶轮之间存在复杂的相互作用力,离心泵叶轮很容易发生结构破坏。因此,研究舰船离心泵的流体动力学特性具有重要的意义。本文基于流固耦合技术,利用Ansys Workbench对舰船离心泵的转子进行模态分析,研究离心泵内部流场转子的动力学特性,并研究了离心泵转子的临界转速。该研究有助于提高离心泵转子的运行稳定性,延长离心泵转子的使用寿命。     

PIMS技术在舰船主机遥控虚拟操作系统的应用

舰船主机遥控系统位于舰船机舱内,操作人员可以通过主机遥控实现对船舶主机的远程控制,包括启停机、功率转换等功能,对提高船舶的机动性,减轻操作人员的工作量,提高船舶的自动化水平有重要的作用。为了提高操作人员对舰船主机遥控系统的熟练程度,同时降低训练成本,本文提出一种基于组态软件PIMS技术的舰船主机遥控虚拟操作系统,通过研究和分析主机遥控系统的控制逻辑,本文建立了主机遥控系统的完整模型,开发出了PIMS主机遥控虚拟操作系统,并对该系统进行了详细的介绍。     

关于汽机基础设计的问题研究

在火力发电厂的设计中,我们常会遇到各种各样的机器基础,而汽轮发电机是整个电厂的心脏,汽机基础则是电厂土建工程中最重要的项目之一。因此,现行的规程规范对汽机基础的设计要求是非常高的。而且,随着如今单机容量的不断增大,一些大型和超大型的汽轮发电机也越来越多,这就对汽机基础的结构设计提出了更高的要求,设计难度也越来越大。作者结合在汽机基础施工图设计过程中的一些体会,提出了对汽机基础设计的一些认识和思考。     

船舶主机的动态控制

本文叙述了在严酷海况下，船舶主机的转速控制系统。此控制器是已带有调速器的主机系统而设计的，一旦给出了主机期望的转速之后，控制器给调速器计算出一个动态参考转速。该参考值补偿了可估计的扰动。本文结合一些仿真结果描述算法。其主机模型由东京商船大学训练船Ｓｈｉｊｉ丸的实验数据获得。     

拖带工况下舰艇主机的管理研究

分析舰艇在拖带工况下的限制条件,阐述了舰艇拖带时,主机允许使用最高转速及最大航速的确定方法,并提出舰艇拖带时管理的注意事项。     

含中介轴承的双转子系统动力学建模及振动分析

为了深入研究复杂工况下燃气轮机双转子系统的动力学特征,根据中介轴承对双转子系统的耦合作用,基于Ansys建立中介轴承-双转子系统三维实体有限元模型,进行仿真模拟。考虑内外转子转速、负载、偏心、接触及摩擦等因素,计算整个系统的固有振动特性及临界转速,并与试验结果进行对比验证。计算双转子系统在不同转速下的振动响应,分析其不平衡振动耦合特性规律,为工程实际中转子系统的设计提供参考。     

LabVIEW在舰船主机自动遥控系统的应用

舰船主机遥控系统是指通过电子技术远程控制舰船柴油主机的自动化系统,可以显著提高舰船的自动化水平和可操纵性能,减轻舰船驾驶人员的工作强度。因此,研究和改善舰船主机遥控系统具有重要的意义。本文结合可视化编程LabVIEW环境,开发一种自动化主机遥控系统,并系统介绍该舰船主机遥控系统的集成设计和LabVIEW程序开发。     

基于ANSYS的脉冲发电机转子运动分析

为了解电机转子在不同转速下的应力状况，本文通过ANSYS对电机转子进行了一系列有限元仿真。首先分析了的转子在给定转速下稳定运行时的应力分布，其次分析了转子在不同转速下的振动模态和临界转速。此外，还分析了电机在突然放电时转子的瞬态应力。分析结果表明转子能在各个工况下极限应力小于材料应力，给定转速远离临界转速，转子能够安全稳定运行。本文对优化和制作转子具有重要意义。