柴油發電機組并聯運行穩定性研究

王華旭 萬年星 王會華

【摘 要】 柴油發電機組并聯運行時的穩定性可以通過擬構建船舶電站環境來具體分析，從而找出相關的計量參數，得出有關柴油發電機組并聯運行穩定性的合理化結論內容，將其充實到該項目研究資料之中，以備實踐操作所采用。本文就柴油發電機組并聯運行的穩定性進行深入探究，以期相關的研究內容能為有關柴油發電機組操作等實際項目的研究及其實際生產運作環節管理帶來啟示。

【關鍵詞】 柴油發電機組 并聯運行 穩定性 研究

從實踐中觀察，柴油發電機組設備被廣泛應用于船舶動力系統以及通信系統等領域之中，為國民經濟的持續增長注入了能量。在實際應用柴油發電機組的過程中，實施并聯運行操作時，往往會產生供油干擾現象，并因此引發了一定程度的振蕩作用力，影響到了系統運行的穩定特性?；诖?，構建一套科學系統的柴油發電機組并聯運行模型，借助動力學基本原理來探知數字化虛擬模型運作所能夠達到了效能，并根據相關參數指標結果，挖掘有效改善柴油發電機組設備并聯運行穩定性的控制策略。

1 柴油發電機組設備及相關技術的演進過程分析

技術的革新以及機械設備的使用，大多是為了促動工業生產效益的提升，以及降低勞動力的工作強度等。柴油發電機組設備及其相關技術的發展也同樣如此，長久以來，各國已將柴油機電控制技術的相關內容作為工業產業自動化生產環節的要求。只有將柴油機點控制技術與先進技術模式進行整合運作，輔以現代化的操控策略，才能有效增強柴油發電機組設備的實際效力，為生產實踐注入更高的能量。

1.1 柴油機設備調速技術概述

從力學理論的角度來分析，柴油機穩定運行最關鍵的前提條件便是維持系統輸出力矩與外界負荷力矩二者間的平衡，其中，前者是可以通過改變參數的手段來進行調整的，即調整供油量參數指標，相對而言，后者的動態化特性較為明顯，外界負荷力矩是隨著環境的變化而發生細微的變動[1]。實際上，柴油機設備本身的速度調整有著明顯的技術特性，柴油機設備在整個調速過程中的適應性較弱，這是由于設備的性能所決定的。通常情況下，柴油機設備的調速系統是由能夠感知轉速變化的敏速裝置以及能夠驅動噴油泵的執行裝置組成的，此外，還包括能夠系統地完成邏輯測算的自動化控制裝置等，根據不同的技術等級而采用不同的裝置，借以更好地完善柴油機設備在實際應用過程中的效能。

1.2 淺析傳統的控制器設備的局限性

隨著產業技術要求的不斷升級，柴油發電機組設備的運作效能也隨之增強。回顧以往，傳統的柴油發電機組控制器設備絕大多數都是采用了PID控制策略來維系系統運作，盡管傳統的PID控制器能夠滿足以往的生存運作要求，但其不能對非線性因素的影響進行規避，從而導致了負載難以削弱的情況發生，造成了系統運行的不穩定。由此看來，以往所采用的PID控制策略沒能夠滿足柴油機發電機組環境的動態和靜態穩定效能，傳統的控制器設備為后期技術的實施奠定的基礎，基于此，才能將柴油發電機組設備的性能更好地發揮出來，避免再次出現以往實踐過程中的問題，從而提升柴油發電機組設備的穩定性能。

2 柴油發電機組調速系統模型的架設

隨著我國各工業領域的快速發展，各項產業技術含量及其管理效能也隨之得到了明顯的提升，為社會創造出更高的經濟效益以及社會效益。從世界的先進水平來看，大功率的柴油發電機組設備所采用的數字式電子調速系統實質上運用的是32位控制器CPU裝置，該裝置的應用能夠實現復雜項目下的計算目標，從而為柴油發電機組調速系統的運行保駕護航。從總體情況來看，通過對基礎的符合控制、油量限制等方面的研究，結合系統故障保護等實際內容，構建出一整套具備操作價值的柴油發電機組調速系統模型，并從模型系統的運作過程中，探尋相關柴油發電機組穩定運行的維護措施。

2.1 柴油發電機組調速系統及其參數設置內容概述

2.1.1 淺析柴油發電機組系統

在實際工作中，實體項目運作過程中的柴油發電機組、汽輪機等設備間的關系較為密切，往往由于其中的一個細節發生狀況，就可能會影響到整個系統的穩定運行狀況，甚至會影響到系統運作的安全性。

2.1.2 柴油發電機組調速系統的參數設置內容

從模型框架來看，PID（比例、積分、微分）控制算法的應用對于模擬的數字調速器的有效運作有著積極的促動作用，因其能夠更直觀地呈現出數據的變量，從而得出有關調速器變量的變化的相關內容。柴油機轉速控制參數的變化則意味調速器根據柴油機的運行狀況及外界的負荷而發生了一定程度的變化，而且，該環節的參量控制可以通過調整供油量的手段來實施，最終使得柴油機設備的系統轉速維系在合理的取值范圍之內，保證系統的平穩運行。

2.2 柴油發電機組并聯運行控制仿真模型的構建

從整體來看，柴油發電機組并聯運行控制仿真模型的基礎框架結構較為簡易，主要便是圍繞著傳統項目下的柴油發電機組設備來搭建的，通過仿真模型系統的運作，能夠更直觀地觀察到柴油發電機組并聯運行控制仿真模型的操作設計方案的有效性及其操作結果。

2.2.1 柴油發電機組并聯運行控制仿真模型的基礎框架結構

從具體情況來看，柴油發電機組并聯運行控制仿真模型的基礎框架結構需要諸多理論內容的支撐，通過對船舶同步發電機進行了數學推導來得出相關數據內容。在建立調壓系統數學模型后，采用一種商業化性質的數學軟件——MATLAB（矩陣實驗室）仿真軟件對調壓系統建立仿真模型，而且，針對對兩者的機端電壓，分別進行了科學合理化的分析，并得到相關結論內容[2]。

2.2.2 柴油發電機組并聯運行控制仿真模型的操作設計及結果

為了更清晰地了解柴油發電機組并聯運行控制系統的穩定性，則采用了兩套柴油發電機組設備來進行模擬操作，觀察二者經不同的干擾設計處置以后，能夠達到的實際效能，并將相關的結論內容進行總結歸納。實際上，整個柴油發電機組并聯運行控制仿真模型操作的仿真結果分析表明：傳統PID控制應用于非線性、時變復雜系統中時存在局限性，模糊-PID控制并沒有這種局限并且在勵磁調節中表現出良好的控制效果[3]。從具體情況來看，實際上，當兩臺機組設備都能夠正常運行時，所構建的柴油發電機組并聯運行控制仿真模型也可以實現并聯穩定運行，但如若在模型系統中加入了一定程度的干擾時，則兩臺機組設備的角速度都相繼出現了振蕩的現象。盡管是兩套柴油機組設備在同步操作，但其振幅與單臺機組設備獨立運行時的干擾數據趨同。

3 柴油發電機組并聯運行穩定性論述及驗證分析結論

通過構建柴油發電機組并聯運行控制仿真模型，以及調整相應的參數指標來進行模擬操作可知，柴油發電機組并聯運行時的靜態、動態穩定特性可以通過擬構建船舶電站環境來呈現。憑借數學計算參量以及動力學原理等相關理論內容，找出一套合理的且能夠維持柴油發電機組設備并聯穩定運行的可行性措施，將其總結歸納出有關柴油發電機組并聯運行穩定性的合理化結論內容，以備日后實體項目的實踐操作。

3.1 探知柴油發電機組綜合控制系統的運行能效

3.1.1 PID控制系統的基礎原理及控制參數的確定

PID控制系統是借助比例、積分、微分參數變量來構建的，其原理也同樣圍繞著三者的計算特征來展開的。經典模式下的PID控制器系統是一項較為周密的線性控制器系統，整個系統需要憑借其基本的原理來實施調節，即根據系統的給定值以及實際輸出值之間所形成的差額來進行調控，將具體的比例、積分、微分數據利用線性的構成組合模式來鏈接，從而完成對被控目標的控制操作，整個系統化處理的過程便可以稱之為PID控制策略[4]。

3.1.2 柴油發電機組綜合控制系統的運行能效分析

計算機技術的普及應用給柴油發電機組的綜合控制系統的研發提供的土壤。對于數字PID控制器環境的調整而言，在控制工程的興建過程中，憑借先進的計算機技術來完成數字化PID控制器系統有一定的研究與實踐價值。而且，在數字化的PID 控制器的影響下，整個柴油發電機組綜合控制系統的靈活性也有所改變，這樣一來，便可以通過合理的控制策略的實施來完成柴油發電機組的綜合控制處理[5]。

3.2 柴油發電機組并聯穩定運行的前提條件及有效策略綜述

現階段，隨著現代社會總體經濟形勢逐步向好，各行業發展所依托的產業技術都在不斷地發生調整，產業生產環節的質量管理越來越嚴格，以此來適應日益擴大的內外部市場需求。同樣，柴油發電機組的并聯穩定運行策略的實施也是為了能夠更好地實現船舶電站環境或其它以柴油為動力源的實體項目的運作，保障柴油發電機組設備的安全、穩定運行[6]。從設備技術操作的角度來看，柴油發電機組并聯穩定運行有一定的前提條件，只有遵循這些條件內容，則才能夠有利于整個系統的平穩運作。具體來看，柴油發電機組并聯穩定運行的前提條件為以下兩項基礎的內容：一方面，在柴油發電機組設備采取并聯運行方式時，則需要將發電機組的輸出電壓的相序與已經運行的發電機組設備的相序保持一致，并且整個機組設備的頻率需要待并發電機組的輸出電壓的頻率與已經運行的發電機組的頻率相同；另一方面，為了更有效地維持柴油發電機組并聯穩定運行操作，則同樣也需要將待并發的電機組設備的電壓與已經運行的發電機組的電壓保持一致，與此同時，將二者的相位調整到相同的層面上[7]。

從實踐操作的過程來看，鑒于船舶柴油發電機組的柴油機轉速和同步發電機電壓存在耦合關系，為減弱勵磁系統和調速系統的耦合關系，建立了柴油發電機組統一的數學模型，設計了柴油發電機組轉速和電壓綜合控制器[8]。此外，在現有的技術水平之下，柴油發電機組并聯運行模式也存在一定程度的安全運行隱患，這是由于設備本身的質量所決定的。因此，只有從柴油發電機組設備的運作性能著手，提升該設備技術操作人員的工作技能，才能及時發現設備并聯運行的異常現象等狀況，并做好相應的應急處理措施，以此來維護柴油發電機組并聯運行的動態、靜態穩定性，借以改善生產效能[9]。

在實踐過程中了解到，通過建立柴油發電機組的動態化模型系統，結合數學理論概念以及動力學基本原理等相關內容，利用實踐中的柴油發電機組的模擬運行數據參數，將柴油發電機組的并聯運行穩定性進行驗證。整個模擬操作環節的實際操作表明，在了解了引發功率振蕩的根本原因以后，通過采用PID控制規律的相關理論內容，將功率振蕩的現象進行弱化處理，直至消除柴油發電機組并聯運行模式下的功率振蕩現象，從而有助于該系統更加穩定地執行具體操作，滿足柴油發電機組設備在諸多實踐領域的操作需求[10]。

4 結語

通過對柴油發電機組并聯運行模擬操作環境的架設，能夠從相關計量數據的背后探知到柴油發電機組并聯運行穩定性的結論內容，為研究該項目注入了新的素材，有助于柴油發電機組并聯運行模式的進一步推廣應用。經過一段時期以來的研究與實踐，現階段，柴油發電機組并聯運行穩定性極佳的特點已經得到了明確的驗證，該項操作策略的經濟價值突顯，值得在相關實體運行項目中推廣實施。

參考文獻

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