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結(jié)構(gòu)原理

電控泵管嘴系統(tǒng)在柴油發(fā)電機組脈沖工況鐘的控制策略研究

頁面更新時間：2016-02-28 09:02

　　1.概述
　　
　　柴油發(fā)電機在脈沖工況下的工作特點是:負載在空載和帶載間周期性波動，機組大部分時間運行在動態(tài)過程中，載荷幅度有時甚至超過柴油機的額定功率，同時，機組轉(zhuǎn)速的動態(tài)調(diào)速率要求在一定范圍內(nèi)(例如10)。相比于其它工況，脈沖工況是一種異常惡劣的工作狀態(tài)，其對柴油機的供油情況有著更為嚴格的要求。在某脈沖負載廢氣渦輪增壓柴油發(fā)電機組的設(shè)計中，柴油機的供油系統(tǒng)為電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)。與傳統(tǒng)柴油機相比，電控燃油噴射柴油機通過對噴油過程進行時間式、多;數(shù)柔性控制，能更靈活準確地控制柴油機的各種運行參數(shù)[1、2]。但要做到這一點，首先要對電控系統(tǒng)的控制參數(shù)進行精細地標定。柴油機的許多指標:相互矛盾的，必須經(jīng)過綜合分析和比較，才能最終確定噴射系統(tǒng)的各控制參數(shù)，這是一項極其復(fù)雜的工作[3].所以在某脈沖負載柴油發(fā)電機組試驗中，電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)控制參數(shù)的現(xiàn)場整定過程消耗了大量的時間、人力和燃油等資源。
　　
　　本文在計算機仿真和試驗驗證的基礎(chǔ)上，對電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)在廢氣渦輪增壓柴油機脈沖負載工況中的控制策略進行研究，以提高機組動態(tài)性能，節(jié)省現(xiàn)場參數(shù)調(diào)整時的資源消耗，因此具有重要意義。
　　
　　2.某脈沖負載柴油發(fā)電機組簡介
　　
　　機組主要設(shè)備包括廢氣渦輪增壓柴油機、聯(lián)軸器、離合器、發(fā)電機以及大慣量儲能飛輪。儲能飛輪的作用是在機組加載轉(zhuǎn)速降低時釋放能量，以彌補柴油機研發(fā)出功率的不足部分，其慣量為機組軸系其它運轉(zhuǎn)部件慣量的20.5倍[4]。其中柴油機的額定轉(zhuǎn)速為1000r /min。機組的工作電流如圖1所示，是幅值依次遞減、突加突卸的一組脈沖波形電流。機組最大脈沖電流時的負載功率大于柴油機所能發(fā)出的最大功率。

　　
　　柴油機供油系統(tǒng)為電控泵管嘴系統(tǒng)，它是一種時間控制式噴油系統(tǒng)，它的控制系統(tǒng)工作原理如圖2所示[5.6]

　　
　　3仿真模型及試驗驗證
　　
　　3.1機組仿真模型
　　
　　本文基于發(fā)動機仿直軟件GT-POWER和數(shù)學(xué)計算軟件Matla對整個系統(tǒng)進行仿真計算分析，系統(tǒng)劃分為柴油機、聯(lián)軸器、離合器、飛輪、發(fā)電機以及軸承六大部分。在柴油機建模時，采用管內(nèi)一維非定常流動FVM(FiniteVolumeMethod)和缸內(nèi)容積法，按工作過程將其劃分為進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、渦輪增壓系統(tǒng)、中冷器、電控泵管嘴系統(tǒng)、氣缸以及曲軸箱。
　　
　　由于機組大部分時間運行在瞬態(tài)工況，燃燒模型采用半預(yù)測模型相自定義修正模型。在對進排氣系統(tǒng)建模時，采用一維交錯網(wǎng)格，將柴油機進排氣系統(tǒng)分成若干控制體積，應(yīng)用FVM進行數(shù)值計算。
　　
　　在電控泵管嘴系統(tǒng)建模過程中，系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)在"InjProfileConn供油模板中進行設(shè)置;供油凸輪型線在"Profile"中設(shè)置;噴油提前角在"，Startofin-jection中填寫，它是隨柴油機轉(zhuǎn)速和供油量而改變的二維表格。供油模板參數(shù)設(shè)置界面如圖3所示。