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控制系统框图,图２不完全微分PID控制系统框图这是在常规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、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、鲁棒性强、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。目前全世界工业生产都在倡导绿色、可持续发展，然而发电机组在使用过程中产生的污染不得不引起我们的注意，柴油发电机组在使用过程中会产生大量的污染物，严重影响***健康，因此减少发电机组的污染成为了一项重要研究工作，如何才能打破这种技术壁垒呢。

　　如果用模糊控制箱设计出模糊控制器，再在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立系统模型，把模糊控制器模块和我们设计的ＦＩＳ结构连接起来，就可以对它进行研究了，系统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。普通型发电机组柴油机启动后要经过3-5分钟的怠速运转（700转/分钟左右）冬天气温偏低，怠速运转时间要适当延长几分钟。

　　下面从系统的稳定性、响应速度、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。壳牌在***有2000万个传感器点，它计划在未来的10年内都转换为无线传感器。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的作用是消除系统的稳态误差。Ｋｉ越大，系统的静态误差消除越快，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消除，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***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。这样，由于凝结水的含氧量很低，又没有再循环，不可能有大量的氧漏人，便能保证内冷水的低含氧量。下面是进行模糊控制PID控制的系统框图。

　　

机组安装质量必须满足柴油发电机组的安装要求,柴油发电机组在安装时应考虑:地基的负重、人行通道及维护***的位置、机组的振动、通风散热、排气管的连接、隔热、降噪、燃油箱的大小和位置,以及与之有关的***和地方建筑、环保条例和标准等主要因素。在机组的安装质量验收时,应按照机组的安装和机房建筑设计要求逐项进行验收。随着夏季用电紧张，限电措施导致一些五金生产企业不得不使用柴油发电机组作为备用电源，不然的话就会影响企业的订单生产。

　　1.1 机组在机房内的布置原则

　　(1)进、排风管道和排烟管道应架空敷设在机组两侧靠墙,高度在2.2m以上的空间内,排烟管道一般布置在机组背面。

　　(2)机组的安装、检修和搬运通道在平行布置的机房中应安排在机组的操作面上。在平行布置的机房中,气缸为直立单列式机组,一般安排在柴油机一端,而对于V形的柴油发电机组,一般安排在发电机一端。在这个系统中有以下几个特点：①由于PMG系统提供一个与定子输出电压波形畸变及大小无关的恒定的励磁电源，因而能提供较高的电动机起动承受能力，并对非线性负载产生的主机定子输出电压的波形畸变具有抗干扰性，可提高发电机带非线性负载能力。对于双列平行布置的机房,机组的安装、检修和搬运通道应安排在两排机组之间。

　　(3)机房高度应按机组安装和检修时,利用预留吊钩通过手动葫芦起吊活塞、连杆、曲轴所需要的高度。

　　(4)电缆、冷却水和燃油管道应分别设置在机组两侧地沟内的支架上,地沟的净深度一般为0.5～0.8m。

　　1.2 机房的建筑设计要求

　　(1)机房应具有便于柴油发电机组、控制屏等大件设备运输的出入口、通道和门孔,便于设备安装和运出修理。

　　(2)在机组纵向中心线的上方应预留2～3个起重吊钩,其高度应能吊出柴油机的活塞和连杆组件,以便机组的安装和检修。

　　(3)机房内敷设电缆、冷却水和燃油的管道应具有一定的坡度便于排除积水,地沟的盖板应采用钢板盖板、钢筋混凝土盖板或经防火处理过的木盖板。

　　(4)对设置控制室的机房,在控制室和机房的隔墙上应设观察孔。

　　(5)对于与主建筑设计在一起的机房,应进行隔声和消音处理。

　　(6)机房地面应采用压光水泥地面,也可采用水磨石或缸砖地面,地面应能防止油污渗入。

一、空载启动

不应带负荷启动柴油机，柴油发电机在启动前输出空气开关应处于关闭状态。

二、空载停止

不应带负荷停止柴油机，柴油发电机在停机前应逐步切断负荷，关闭发电机组输出空气开关。

三、怠速运转

普通型发电机组柴油机启动时应经过3-5分钟的怠速运转（700转/分钟左右），冬季气温偏低，怠速时间应适当延长为8-10分钟（700转/分钟左右）；停机时，应先减速至700转/分钟，怠速运转3-5分钟再停机。

四、操作流程

1.启动前

2.应清除机组周围杂物。

3.室内温度低于10℃时，应开启电加热器，对机器进行预热。

4.应确保蓄电池组电压正常。

5.各指示灯正常。

6.应将配电柜各开关置于分闸位置，各仪表指示归零。

7.应确保柴油机水箱内冷却液或防冻液充足。

8.应确保机油位处于“静满”刻度线。

9.应确保机组与燃油箱间油路畅通。

五、手动启动

1.启动进风和排风机（打开门窗保证通风良好）。

2.按顺时针扭转钥匙，启动发动机按钮。若一次起动失败，可按下配电屏上相应的复位按钮，待其警报消除、机组回复正常状态方可进行第二次启动。启动后，机器运转声音正常，冷却水泵运转指示灯亮及路仪表指示正常，启动成功。

3.将发动机转速调至700转/分钟，运行3-5分钟（冬季8-10分钟），观察油压（正常情况油压大于0.2MPa）、水温、油温、电压、频率等因素，检查机组是否有漏水、漏油等不正常现象，若发现有异常现象应立即停机检修。

4.将柴油机转速提升到额定转速1500转/分钟，此时发电机显示频率50HZ，电压400V，则可以合上输出空气开关投入使用，发电机组不应长时间空载运行。（因为长时间空载运行会使柴油机喷油嘴喷出的柴油不能完全燃烧导致积碳，造成气门、活塞环漏气。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。）如果是自动化发电机组，则不需要怠速运行，因为自动化机组一般都配备水加热器，使柴油机缸体始终保持在45℃左右，柴油机启动后可在8-15秒内正常送电。

六、手动送电

1.待发电机的油温、水温、油压达到正常值，输出电压和频率的数值与母排上（市电）的数值相一致时，宜进行送电操作。

2.把发电机的开关手柄推到“合闸”位置。

3.按双电源开关柜操作规程进行送电。

七、运行管理

1.应每隔10分钟检查各指示仪表，注意润滑油的压力，水温变化情况。润滑油的压力不应低于150kPa，冷却水温度不应高于95℃,发电机电流表指示参数（安倍A）不能超出发电机额定功率。

2.检查曲轴箱油位、燃油箱油位、散热器水位，若低于正常位置应予以补充。

3.应勤观察配电屏各仪表及指示灯显示情况。

4.应检查充电器充电情况。

5.倾听发电机的各部分运转声响。

6.手模机体外壳、轴承部位外壳、油管、水管，感觉温度是否正常。

7.留意发机或电器设备是否有焦糊等异味。

8.发现有不良情况，应即时处理解决；严重的应停机处理。

9.凡故障停机，须把故障消除，然后再次启动机组。

八、停机操作

1.应先断开配电柜各负载开关，再断开发电机断路器，脱开电网。

2.发电机空载运转3-5分钟后停机。

3.停止或关闭机房通风设施。

4.断开电瓶开关。

由于国产机组在机械性能、电气性能、操作性能、可靠性、日常维护和使用寿命上与国外***机组差距明显,所以自20世纪80年代起我国先后引进国外多种型号的船用柴油机(如康明斯、MWM等)、发电机(如斯坦福、西门子等)、空气断路器及电表等生产技术,以满足国内船舶工业的需要。5、发电机组在室内使用，必须将排烟管道通导室外，管径必须≥消音的出烟管直径，所接之管路的弯头不宜超过3个，以保证排烟畅通，并应将管子向下倾斜5-10度，避免雨水注入。

   目前,我国船用柴油发电机组主要存在的问题:

   （1）柴油发电机组设备的科研、设计、试制、生产水平滞后,各科研和生产单位之间缺乏统一的和协调,技术严重;甚至有些单位为了眼前利益,重复引进成套柴油发电机组设备,导致重复***,造成***资产流失和不必要的经济损失。

   （2）柴油发电机组型号多而杂,标准化、系列化程度低,不同产品之间的通用性差,基础件、零配件质量差,集成性差,安装和维修难度大。与国外***机组相比,柴油机的经济性、动力性、结构紧凑性、可靠性、耐久性、振动噪声等指标差距较大;而发电机的结构紧凑性、零部件的通用性、动态和稳态调压性能、可靠性使用寿命和电磁兼容能力等方面差距也很明显。因此柴油发电机组在国内得到热销，与去年同期相比较，销售量增加近四成，但是外贸出口与同期相比没有多少的变化，这是因为国内柴油发电机组还存在一些技术壁垒，尤其是柴油发电机组的污染问题，需要打破这种技术壁垒，才能加大外贸出口。

   (3)新技术、新工艺应用缓慢。新技术和新工艺能提高柴油机的动力性、经济性,降低振动噪声和废气的含量,提高产品的质量和寿命,如多气门进气系统、稀薄燃烧、电控喷射、增压中冷技术等,不但可提高压缩比提高进气质量、减小进气阻力,使燃烧更充分,提高柴油机的输出功率,降低燃油消耗率,而且可以改善排放,降低尾气中的烟度等。五、发电机并联运行必须满足频率相同，电压相同，相位相同，相序相同的条件才能进行。

   (4)20世纪80年代引进的船用发电机配套用的柴油机和发电机,虽经企业消化和吸收,并提高了国产化程度、增加了自制件的比例,但忽视了在消化吸收的基础上进行改进和,所以产品性能和质量多年均保持在原有水平上,但随着国外新产品和新机型的不断发展,原有的引进产品已失去了市场竞争力。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。

   (5)在船用柴油发电机组的电气设备中,电子与电器元件是薄弱环节之一,以至于影响了发电、配电和控制装置的性能和可靠性,这是我国目前应***解决的问题。