ISSN: 1819-3293; 2415-3915

вхід
DOI: 10.31653/1819-3293-2021-1-27-03-21

25.11.2021

Оптимизация автоматического регулирования частоты вращения судового дизеля

Горб Сергей Иванович, Будуров Николай Игоревич

Анотація

Анотація – Усталена методика налаштування регуляторів частоти обертання (РЧО) дизелів під час їхньої експлуатації в умовах східчастих збурень, які характерні для дизель-генераторів, не може застосовуватися для головних двигунів суден, динамічні режими яких пов'язані, перш за все, з хвилюванням моря, тому що у них збурення не можуть змінюватися східчасто як по каналу завдання частоти обертання, так і по каналу навантаження. У зв’язку з цим визначена практична потреба розробки методики налаштування РЧО головних двигунів, що враховує особливості їхньої роботи під час хвилювання моря.

У роботі змодельована система автоматичного регулювання частоти обертання (САРЧ) суднового двигуна фірми HYUNDAI – MAN B&W марки 6G70ME-C9.2 великотоннажного танкера "GOLDWAY" з електронним РЧО типу AutoChief 600. В якості критерія оптимальності використаний мінімум нестабільності параметра регулювання, тобто. амплітуди коливань частоти обертання валу дизеля, при найбільш імовірних значеннях амплітуди і періоду коливань (хитавиці) збурюючого впливу.

У результаті дослідження встановлено, що при використанні в САРЧ електронного регулятора в факторному просторі збурень на дизель, характерних при хвилюванні моря, можуть з’являтися локальні екстремуми критерію оптимальності під час зміни параметрів налаштування регулятора. Це означає, що при використанні в САРЧ електронного регулятора може ставитися завдання пошуку локальних екстремумів з використанням спеціалізованих методів. Однак навіть простим перебором параметрів налаштування РЧО вдалося домогтися істотного зменшення нестабільності частоти обертання.

Також встановлено, що зона нечутливості РЧО величиною 1 % оптимальна для ходових при "важкому" гвинті стабільність частоти обертання можна підвищити зменшенням коефіцієнта підсилення пропорційної ланки, а також збільшенням часу інтегруючої ланки.

Annotation – The well-established method of tuning the speed governors (SG) of diesel engines during their operation under conditions of step disturbances, which are characteristic of diesel-generators, cannot be used for the main marine engines, the dynamic modes of which are associated, first of all, with heavy seas, because disturbances cannot change stepwise both along the channel for setting the rotational speed and along the load channel. In this regard, the practical need for the development of a method for tuning the SG of the main engines, which takes into account the peculiarities of their operation in heavy seas, has been determined.

The study simulates the automatic speed control system (ASC) of the main marine engine HYUNDAI – MAN B&W 6G70ME-C9.2 of the large crude carrier "GOLDWAY" with the AutoChief 600 electronic SG. The minimum of instability of the controlled parameter was used as an optimality criterion, i.e. the amplitude of the oscillations of the rotational speed of the diesel engine shaft, with the most probable values of the amplitude and period of oscillations (rolling) of the disturbing effect.

The study has established that changing the tuning parameters of the governor may lead to local extrema of the optimality criterion when using an electronic governor in the ACS in the factor space of disturbances on a diesel engine, which are typical for heavy seas. It means that the task, requiring finding local extrema using specialized methods, can be set when using an electronic governor in the ACS. However, a significant decrease in the instability of the rotational speed was achieved by carrying out a simple enumeration of the tuning parameters of the SG.

It was also found that with a "heavy" propeller, the rotational speed stability can be increased by decreasing the proportional gain, as well as increasing the integrator time.

Список літератури

  1. Kim S., Kim S.-N., Dujic D. Impact of Synchronous Generator Deexcitation Dynamics on the Protection in Marine DC Power Distribution Networks. // IEEE Transactions on Transportation Electrification. – March 2021. – Vol. 7. – N. 1. – P. 267 – 275.
  2. Горб С.И., Будуров Н.И. Анализ состояния газового тракта дизеля безразборным методом. // Материалы Х Международной научно-технической конференции «Судовая электроинженерия, электроника и автоматика». – Одесса: НУ "ОМА". – С. 213 – 218.
  3. Горб С.И. Эффективность устройств защиты дизеля от перегрузок в пропульсивных установках с ВРШ. // Двигателестроение. - 1991. - №7. - С. 37 - 41.
  4. Lee S., Yim J., Lee J., Sul S. Design of Speed Control Loop of A Variable Speed Diesel Engine Generator by Electric Governor. // IEEE Industry Applications Society Annual Meeting. – 2008. - P. 1 - 5.
  5. Issa, M., Ibrahim, H., Lepage, R., Ilinca, A. A Review and Comparison on Recent Optimization Methodologies for Diesel Engines and Diesel Power Generators. // Journal of Power and Energy Engineering. – 2019. – 7. – P. 31 - 56.
  6. Zhao, G., Long, Y., Ding, S., Yang, L. et al. Study of Advanced Control Based on the RBF Neural Network Theory in Diesel Engine Speed Control. // SAE Int. J. Engines. – 2020. – 13(1). – P. 63 – 75.
  7. Yuanqing Wang, Qi Wang, Hongyu Qiao and Juan Su Speed Control of Electronically Controlled Diesel Engine Based on Automatic Disturbance Rejection Control. //Journal of Coastal Research 103(sp1). – 23 June 2020. – P. 346 - 350.
  8. Горб С.И. Анализ систем автоматического регулирования частоты вращения судовых дизельных установок: учебное пособие. – М.: В/О "Мортехинформреклама", 1989. – 44 с.
  9. Shop Test Result for Main Engine HYUNDAI – MAN B&W 6G70ME-C9.2. - Engine No. KAA006083 // Doc. No.: K630-IR16A-1613. - HHI – EMD, 2016. - 18 p.
  10. Instruction Manual for Propulsion Control System - AutoChief 600. - Doc. No.: 588KB.- Norway, 2016. - 685 p.
  11. Горб С.И. Моделирование динамики работы дизельных пропульсивных установок на ЭЦВМ: учебное пособие. - М.: В/О "Мортехинформреклама", 1986. - 48 с.
  12. Горб С.И. Оптимизация параметров гидромеханического регулятора частоты вращения. // Двигателестроение. - 1988. - №12.  С. 39  41.
  13. Залитис В.А. Исследование процессов регулирования нагрузки пропульсивного комплекса дизель-ВРШ в условиях волнения. // Тр. ЦНИИМФ. - 1980.  Вып. 259.  С. 65 75.
  14. Горб С.И., Бурденко А.Ф. Метод оптимизации гидромеханических регуляторов частоты вращения главных двигателей. // Автоматизация судовых технических средств: науч. -техн. сб. – 1999. – Вып. 4. – Одесса: ОГМА. – С. 52 - 57.
  15. Горб С.И., Бурденко А.Ф. Усовершенствованный метод оптимизации гидромеханических регуляторов частоты вращения главных двигателей. // Автоматизация судовых технических средств: науч. -техн. сб. – 2000. – Вып. 5. – Одесса: ОГМА. – С. 28 - 32.
  16. Горб С.И., Бурденко А.Ф. Оптимизация сложного объекта методом случайного поиска экстремума. // Автоматизация судовых технических средств: науч. -техн. сб. – 2001. – Вып. 6. – Одесса: ОГМА. – С. 18 - 23.

Ключові слова

Завантаження: 3

Перегляди: 384

Читати статтю Завантажити PDF