海洋钻井平台柴油发电机组非线性综合控制器的设计与仿真
船舶柴油主机遥控系统虚拟仿真软件 功能介绍与使用说明书
船舶柴油主机遥控系统虚拟仿真软件功能介绍与使用说明书单位：大连海事大学船舶电气工程学院联系人：***联系方式：134****7961电子邮箱：*****************.cn目录一、软件介绍 (1)1.1软件简介 (1)1.2软件组成 (2)二、软件功能 (3)2.1模拟柴油机备车、起动、停止、换向等功能 (3)2.2模拟操作部位切换功能 (4)2.3应急操作功能 (4)2.4含船舶柴油机数字调速器功能模块 (5)2.5含气动逻辑单元操纵和气路控制功能模块 (7)2.6含柴油机运行三维显示功能模块 (8)2.7具有报警功能 (8)2.8含主机安全保护控制功能模块 (8)2.9支持远程网络控制功能 (9)2.10支持多终端实时操作硬件的功能 (9)2.11支持硬件数据采集的功能 (9)三、软件界面 (10)3.1登录界面 (10)3.2主界面 (10)3.3驾驶台界面 (11)3.4集控室界面 (13)3.5集控车钟界面 (14)3.6安保系统界面 (16)3.7警报界面 (19)3.8调速器界面 (20)3.9机旁控制界面 (21)3.10气动操纵界面 (24)3.11状态曲线界面 (25)3.12主机模型界面 (26)四、软件使用说明 (27)4.1登录的操作 (27)4.2操作部件的使用 (28)4.2.1车钟的操作 (28)4.2.2阀门的操作 (29)4.2.3手柄的操作 (29)4.2.4其他元器件的操作 (30)五、操作实训参考试题 (32)5.1题目——主机备车操作 (32)5.2题目——主机操纵位置切换操作（驾驶台切换到集控室） (32)5.3题目——驾驶台遥控操作(主机启停) (33)5.4题目——集控室遥控操作(主机启停) (33)5.5题目——机旁应急操作(主机启停) (34)5.6题目——紧急停车操作 (34)5.7题目——设置轮机长最大转速限制 (35)5.8题目——故障排除 (35)5.9题目——设置故障以及安全保护系统的使用 (35)一、软件介绍1.1软件简介大连海事大学自动化专业是辽宁省普通高等学校一流本科教育示范专业，辽宁省本科工程人才培养模式改革试点专业，辽宁省普通高等学校创新创业教育试点专业，依托专业建设的自动化实验教学中心为辽宁省本科实验教学示范中心。
海军船舶电力系统仿真
海军船舶电力系统仿真
BJCCE SpaceR
案例介绍
船舶电力系统是一个非常复杂的非线性动态系统。
由于船舶供配电系统控制与管理的复杂程度和自动化程度越来越高，系统分析、电力故障诊断就变的越来越负责，因此通过仿真技术对大型船舶电力系统进行分析与研究就具有了重要的现实意义。
利用SpaceR半实物仿真平台搭建船舶电力系统模型，观察到实时状态下电力系统的状态，与此同时还能够分析发电机组的动态特性，研究电力系统结构原理。
船舶电力系统模型由柴油发电机组子系统、电站控制管理子系统、配电屏子系统、主电网与应急电网子系统和负载子系统等组成。
模型通过划分子系统将不同功能子系统指定到仿真机不同处理器核中，做到绝对的实时运行。
可以在实验环境中进行整体电力系统运行仿真，发动机和侧推器启动仿真，电力系统短路故障运行过程仿真等。
SpaceR仿真系统配置软件配置
●SpaceR
●Matlab/Simulink
●SpaceR模块库
硬件配置
●实时仿真目标机。
船舶柴油发电机组数学模型的仿真研究
务院 《 船舶工业加 快结构调 整促进转 务多元互补 ，做优做大 。 型升级 实施 方案 （ ２ ０ １ ３ － ２ ０ １ ５ 年 ）》
亿 元 ，实现销 售收入１ ０ ０ ． ９ 亿元 ，实
２ ０ １ ３ ｍ８ 月 ，中船 集团公司宣布 现利润总额 ３ ． ６ ｛ Ｚ元 ，各
０ ０
０
本文采用 交流 无刷 同步发 电机组 ，其励磁方式为无 刷励磁 ，其结构框 图如图 ３所示。
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ｏ ｏ ０
发 电机
励 磁机
双 极 理 想 发 电机
双极理想发 电机 的结构示意 图如 图 ２所示［ １ １ ’图中 详细描述 了 ａ ｂ ｃ坐标与 ｄ ｑ ０坐标下的各个 电磁参量，根 据图 中所标注 的各参量 正方 向，利用 标 幺值形式 ，通过 经典派克变换可得到其 电压方程 与磁链方程 ：
机 组 的相 关 要求 。
发 电机组 的励 磁电压与输出角速度随负荷变化 的特 性 曲线如 图 １ ０所示 。在 １ ０ ｓ 处为突卸 ５ ０ ％负荷 的工况 ， 励磁 电Ｊ 玉的稳定 时间为 ２ ｓ ，输 出角速度 的稳定 时间为 ２ ． ８ ｓ ，变化率为 １ ％；在 ２ ５ ｓ 处为突增 ５ ０ ％负荷的工况 ，
√ ＿ ｆ ～
－
３ 结 论
本 文 从 理论 上对 某 型 船 的 同 步 发 电 机 组 进 行 了相 关
分析 ，在建立 发 电机 组的数学模型的基础上 ，进行了仿
图 ９ 发 电 机 负 荷 、 有 功／ 无功 功 率 变 化 曲线
真分析 ，并利用模拟 负荷 模块对发 电机组进行 了动态分 析 。仿真 结果表 明，本文构建的数学模型具有较好的动 态性 能，可在动 态过程中及时完成调节 ，满足船用发 电
浅谈大型渔船柴油机发电机组建模与仿真
２１ 执行电机传递 函数的推导 ．． １
作后 ， 柴油机 的输 出转矩不会立 即增加或减少 ， 而有一定 的
时滞 ， 如图 ４。
图４ 柴油机输出转 矩延迟
图 ３ 伺 服 电 机 的 电 路原 理 图
如果 忽略 间隔环节 ，同时用一个 滞后 环节来代 替燃烧 采用 直 流伺 服 电机 电枢 控制 ，电 路 图见 图 ３ 。对放 大
器 ， 入控制 电压变化 △ ， 输 “ 则输 出平均 电压变化 Ａ ｕ 。Ｕ ＝ 毛 ・ “ 毛为放 大系数 。 △， 环节和热力环节 ， 对一定 柴油机来 说 ， 这一滞后环节是确定
的。 其滞后时 间与柴油机的转速 ｎ 和汽缸冲程数有关 。
Ａ （ ＝ｋ・ ｈ・ Ｍｄ ） ｓ Ａ ｅ 。 （ ．） ２５
关键词 ：大型渔船柴油发 电机组 建模 仿真
作， 大型渔 船发 电机 的调 压器 和调速器 都提 出了较高 的要
１ 大 型 渔 船 电力 系统 概 述
大型渔船电力系统是全船的一个独立系统 。 从发 电、 配 电、 电到各种 用 电设备构 成统一 的整体 。 输 对于负 载而言 ， 它要求 其端 电压以及 电压 的频 率维持恒 定 ，因此 对于大 型 渔船 电力系统 而言 ， 维持 电源 的电压及 电压频率恒 定是 电 力系统运 行 的两项 关键性 指标 。 型渔船交 流 电站 负载 的 大 变化 ， 如起货机拖 动 电动机 的起动 、 转、 转和停 车， 正 反 将
则上式
…
第 ２ 卷 第 １ 期 ２ ２
）
：
—
（ ．） ２５
图 ２ 系统 结构框 图
２１ 柴油 机 的 转 矩 输 出滞 后 ．２ ．
当执行 电机根 据控制信 号拉动 油 门时 ， 由于油 门杆 有
远洋船舶轮机模拟器智能柴油主机系统建模与操作仿真
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学位论文使用授权书
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桨配合特性的研究柴油机控制算法的研究柴油机一电力联合新型推进系统的研究动力装置瞬态特性的评估和在线状态检测和故障诊断系统随着电控柴油机的兴起越来越多的船舶配备了智能柴油机由于智能柴油机控制系统非常复杂有很多操作都是通过软件来完成的这就增加了轮机员对于主机日常运行维护和管理的难度所以轮机员必须经过相应的智能柴油机轮机模拟器培训才能在配有智能柴油机的船舶上工作
关键词：智能柴油机，轮机模拟器，容积法，示功图，建模仿真
I
武汉理工大学硕士学位论文
Abstract
With the development of electronic control technology of diesel engine, now oceangoing ships gradually adopt large and low speed intelligent diesel engine as the main propulsion device, but due to the fact that the intelligent control system of diesel engine is very complex, there are a lot of operations that are completed by software, which increases the difficulty of the engineer on intelligent diesel marine engine’s operation management and maintenance. Therefore developing intelligent diesel engine simulator for the engineer's training before they work on board is very significant. How to establish the mathematical model that can accurately reflect intelligent diesel engine power plant and simulate the operation control system of real ship are the core parts of engine simulator’s development.
海上油气生产工艺流程仿真系统设计与实现
海上油气生产工艺流程仿真系统设计与实现一、引言随着石油资源的逐渐枯竭，海上油气开采成为了国内外石油行业的重点发展方向。
海上油气生产工艺流程仿真系统是一种重要的技术手段，可以模拟整个生产过程，帮助企业优化生产流程、提高生产效率和降低成本。
本文将详细介绍海上油气生产工艺流程仿真系统的设计与实现。
二、需求分析1.功能需求（1）对海上油气生产过程进行全面模拟，包括井口采集、输送系统、处理系统等各个环节。
（2）能够对不同工况下的生产过程进行模拟，并能够根据实际情况进行调整。
（3）提供数据分析功能，对模拟结果进行统计和分析。
（4）提供可视化界面，方便用户操作和观察模拟结果。
2.性能需求（1）系统运行稳定可靠，不易出现崩溃或死机等问题。
（2）具有较快的响应速度，在进行大规模数据处理时也能够保持较高的效率。
（3）具有较高的安全性和保密性，能够保护企业的核心技术和商业机密。
3.可行性分析在技术方面，目前已经有了很多成熟的仿真软件和模型库，可以为系统的开发提供有力支持。
在市场方面，海上油气生产工艺仿真系统具有广阔的市场前景，可以为企业提供重要的技术支持和决策依据。
三、系统设计1.总体设计（1）系统结构：采用C/S结构，将客户端和服务器端分离开来。
（2）系统架构：采用B/S架构，通过浏览器访问服务器端进行数据交互。
（3）数据库设计：采用MySQL数据库进行数据存储和管理。
2.功能模块设计（1）用户管理模块：实现用户注册、登录、权限管理等功能。
（2）数据管理模块：实现数据导入、导出、备份等功能。
（3）仿真模块：实现海上油气生产过程的模拟计算，并生成相应的结果报告。
（4）可视化界面模块：提供直观易懂的可视化界面，方便用户进行操作和观察结果。
3.详细设计（1）客户端设计：①采用Java语言编写客户端程序；②使用Swing框架实现界面设计；③使用Socket通信技术与服务器端进行数据交互。
（2）服务器端设计：①采用Java语言编写服务器端程序；②使用Spring框架实现业务逻辑处理和数据管理；③使用Tomcat作为Web服务器，通过HTTP协议与客户端进行数据交互。
柴油发电机组非线性鲁棒综合控制器的仿真研究
统性 能优 劣 的主 要手段 。从 图２ 中可 以看 到， 空载起 动９ ｋ异 步 电动机 时， ０Ｗ 系统 的动 态 电压变 化率 ＝． ２ ，稳 定时 间ＷＯ １ｓ ５ １％ ＝．６ 。
Ｇ为 同步 发 电机 ，ｗ ２ 为柴 油发 电机组 的 负载 。
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【 技术研发 】
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柴 油 发 电机 组 非 线 性 鲁 棒 综 合 控 制 器 的仿 真 研 究
徐 达 黄曼磊 陈 彬
哈尔滨 １ ００ ） ５０ １ （ 哈尔滨工程大学 自动化学院 黑龙江
摘
要 ： 为提 高柴油发 电机组的鲁 棒稳定性和 鲁棒性 能，建立 船舶 电站 柴油发 电机 组的非线 性数学模 型 ，并据 此模型 设计非线 性鲁棒综 合控制器 。经仿真表
变量 的变化 规律 。
［］ ２ 蔡超豪 ，非线性Ｈ ｏ ｏ 励磁控制 器的 设计 ， 电网技术 ，２ ０ ，２ ３ ｔ ０ ３ ７（ ）：
５ ２ ． Ｏ５页
［］ ３ 蔡超 豪，交流感应 电动机调速 系统的非线性Ｈ 。 制，电机电器技术， ｏ控
２ ０ （ ） ：３ — ８页． ０３ ５ ５３
１柴 油发 电机组 综合 控制 系统 非线 性数 学模 型 柴 油发 电机 组综 合控 制 系统 的动 态结 构如 图 ｌ 示 ，其 中Ｆ 所 为转速 控 制
器 ，Ｋ 电压 控 制 器 ，Ｆ 组 成 了非线 性 鲁 棒 综 合控 制 器 。Ｇ 为 柴油 机 ， 为 和Ｋ 】
率＝ １ ７ ％ １ ． ５ ，稳 定时 间Ｔ ０ ２ 。 ＝ ． ｓ 起动 大功 率 异步 电动 机 时对 电网 Ｉ 压 的影 响较 大 ，也 是考验 所 设计 系 乜
电控柴油机在海洋钻井平台上的应用
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ；ＭＥＵ Ｉ ；ｏ ｆ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ｉ ｇ ；ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｏ 引 言
随着 海洋 钻井 市场 竞争 的 Ｅ ｔ 益激 烈 ，钻井 承包
油器 电磁 阀上 的 电子 信号 精确 控制 。这种 电子控制 燃油 喷射是 十分 重要 的 ，因为 最佳 的喷 油时 间不是
一
方 面 ，电控 柴 油 机 得 到 越 来 越 多 的 重 视 。本 文 以
Ｃ Ａ Ｔ ３ ５ ０ ０ Ｂ系列为例介绍 电控柴油机在海洋钻井平 台 的应 用 。实践 证 明 ，由于 具有 节省 燃油 、可 靠性
一
０
４ ． ０ ２ ５ ． ３ ６ ６ ． ７ １ ８ ０ ５ ９ ． ３ ９ １ ０ ． ７ ３ １ ２ ． ０ ７ １ ３ ． ４ １ ｌ ４ ． ７ ５ １ ６ ． ０ ９ １ ７ ． ４ ３
ＮＯ ／ （ ｇ ‘ （ ｋ Ｗ． ｈ ） 。 ）
ｘ
套 独 立循 环 的 中 间冷 却 系 统 ，该 系 统 有 独 立 的
高 、排 放低 及维 护要 求低 等 性能 ，电控柴 油机 的应 用 使钻 井 承包 商处 于非 常有竞 争力 的位置 。
１ ＣＡ Ｔ ３ ５ ０ Ｏ Ｂ 系列 电控 柴 油 机 ＭＥＵ Ｉ
个 “ 常数 ” ，它需 根据 柴 油 机 的 中冷 器水 温 、负 图 ２是 Ｃ Ａ Ｔ ３ ５ ０ ０ Ｂ系列 电控 柴油 机 的 Ｍ Ｅ Ｕ Ｉ （ Ｍｅ ．
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ＭＥＵ Ｉ ｆ ｕ ｅ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｃａ ｔ ｅ ｒ ｐ ｉ ｌ ｌ ａ ｒ ３ ５ ０ ０ Ｂ ｓ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｓ ，ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ
电喷柴油发电机组在海洋钻井平台上的应用
Ｃａ ｉｅ ｇ，Ｓ ｉ ｎ ｋｅ Ｃｈｅ ｇ Ｌｏ ，ＬｉＨ ｕｉｏ ｏ Ｓｈ ｆ ｎ ｉＪ ａ ｇ ， ｎ ｎｇ ｔ ｎｇ
（ｎ ｒｙＤｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ， ｔ． ＮＯＯ Ｔａｊｎ３ ０ ５ ， ｈｎ ） Ｅ ｅｇ ｖ ｌｐ ｎ ．Ｌ ｄ Ｃ Ｃ Ｃ， ｉｎｉ ０ ４ ０ Ｃ ｉａ
固 ，主油 道 到 活 塞 喷嘴 和 主 轴 承 设 计 改变 。
柴 油 发 电机 组 Ｃ Ｔ ５ ０ Ａ ３０ Ｂ系 列 代 替 了服 役 多 年 的
（）曲轴 油封 ３０Ｂ使用液力 曲轴 油封 ，在 ５ ５０
前 盖和 飞轮 壳 处 具 有唇 型设 计 ，防 止机 油泄 漏 。
（）轴 承 ：主 轴 承 和 连 杆 轴 承 利 用 多 种 材 料 ６
船 电技术 ｌ 机 电
电喷柴油 发 电机组在海 洋钻 井平 台上 的应 用
曹士峰
摘
司江舸
程龙
李会通
（ 中海 油 能源发展 股份有 限 公司监督监 理技 术分 公司 ，天津 ３ ０ ５ ） ０ ４ ０ 要 ：本文讲 述 了电喷发 电机组 发展 的必然性 ，介 绍了 Ｃ Ｔ ５ ０ 系列 电喷发 动机 结构特 点 ，３ ０ Ｂ 系 Ａ ３０ Ｂ ５０
ｃ ｎｔｏ ；ＥＣＭ ｏ ｒｌ
１ 引言
柴 油 发 电机 组 是 海洋 钻 井 平 台的 心脏 ，发 电
机 组 能 否 正 常工 作 直 接 影 响到 钻 井 平 台 的 正常 作 业 。 型 的 电 喷柴 油 发 电机 组 具 备 了节 能 、 保 、 新 环
（）采 用 电子 喷 射 技 术 和 电子 单 体 泵 等 先 进 １ 技 术 ，具有 更低 的尾 气 排 放 、较 少 的 白烟产 生 ， 同 时提 高 了燃 油经 济 性 和 功率 输 出 、诊 断和 检 测
电控柴油机在海洋钻井平台上的应用
电控柴油机在海洋钻井平台上的应用发表时间：2019-07-09T09:29:35.100Z 来源：《成功》2018年第7期作者：游洋赵景峰霍军郭庆波[导读] 柴油机是海洋钻井平台所使用的最基础设备之一，对整个海洋钻井平台的持续运转起着支撑作用，因此海洋钻井工程单位必须要使用优质、高效的柴油机设备。
电控柴油机是在传统柴油机技术的基础上结合了电子控制技术的一种新型柴油机装备。
本文对电控柴油机的优势进行分析，阐述电控柴油机在海洋钻井平台应用中的强大优势。
中石化胜利石油工程有限公司海洋钻井公司山东东营 257000【摘要】柴油机是海洋钻井平台所使用的最基础设备之一，对整个海洋钻井平台的持续运转起着支撑作用，因此海洋钻井工程单位必须要使用优质、高效的柴油机设备。
电控柴油机是在传统柴油机技术的基础上结合了电子控制技术的一种新型柴油机装备。
本文对电控柴油机的优势进行分析，阐述电控柴油机在海洋钻井平台应用中的强大优势。
【关键词】电控柴油机；海洋钻井平台；应用；优势柴油机技术动力强劲、续航持久，是现代海洋钻井平台中最不可或缺的机械设备之一；但柴油机的使用对燃料的消耗很大，且排出的废物较多，如柴油机的冷却液等，对环境并不友好。
利用电子技术可以对柴油机进行精确的控制，不但可以最大程度上的节约柴油机燃料，还可以减少柴油机废物的产生，并同时提高柴油机的经济效益和环境效益。
通过对电控柴油机在海洋钻井平台的实际应用进行分析，减少柴油机的废物排放，从而提升海洋钻井平台开发商的竞争能力。
一、电控柴油机的优势分析不同于传统柴油机，电控柴油机的组成在传统柴油机的基础上还增加了电子控制板块，电子控制单体喷油器和柴油机传感器等。
同时电控柴油机也对于传统的柴油机进气和排气系统进行了改进，使得进气和排气系统实现了流线型化，从而减少了废物的产生，有利于对环境的保护。
电控柴油机在传统柴油机的基础上对零部件也进行了改进和升级，不仅提升了柴油机的使用效率，更提高了柴油机的可靠性和耐久性，使得柴油机的使用效益得到了最大化；并且这些最新部件的造价成本要优于原有部件，更有利于降低柴油机的采购和维护成本，电控柴油机还可以在柴油机启动和高速运转、高速输出的过程中对柴油机的运行进行实时监控和调整，从而避免电控柴油机在使用的过程中出现问题，从而影响到海洋钻井平台的工作效率，或对电控柴油机设备造成破坏。
海岛综合能源微网配置及运行优化建模仿真
致谢时间如白驹过隙，转瞬间三年硕士生涯已接近尾声，第一天来报到的场景至今仍历历在目。
回首这重要的三年时光，我不仅学到了很多专业知识，更从诸位老师、师兄师姐身上学到了严谨、认真的科学态度。
这三年的的收获离不开导师对我默默的付出和耐心的指导，也离不开同学们对我的关心与帮助。
感谢我的导师孙晓燕教授对我辛勤的教育和指导，老师学识渊博、治学严谨，每当我在学习道路上遇到难题时，孙老师总能不厌其烦的给予我指导，帮助我拓展思路。
本篇论文是在孙老师全程指导下，才能顺利完成。
另外孙老师品行端正、待人谦和的优良品质也深深感染着我，也将是我今后为人处世的榜样和标杆。
在此，我再次对孙老师表示诚挚的感谢和深深的敬意！感谢同课题组的巩敦卫老师、张勇老师、郭一楠老师等诸位老师，在每周的研讨会上对我工作所提出的意见与指导，为我在工作上和生活上指明前进的方向。
感谢已经毕业的邵辉、赵琳、刘恋、耿聪、聂鑫等师兄师姐在我入学之初，对我提供的帮助，带我入门，助我快速适应研究生节奏。
感谢胡荷娟、陈杨、满广毅、暴琳等博士师兄师姐在学习过程中给予我莫大的帮助；感谢胡尧、李玉柱、魏凌敖等同窗好友，三年内我们相互扶持，共同进步，祝他们前程似锦；感谢李家钊、纪南巡、王金磊、李祯其、孙俊茹、乔娅利、马路遥、陆子帅、苏龙飞等师弟师妹的支持。
感谢我的爸爸妈妈生我养我育我，是他们让我可以安心学习无后顾之忧，他们是我最坚实的后盾，感谢他们为我做的一切。
今后，我也定将努力工作，不负父母的殷切期望。
感谢疫情期间奋战在一线的医务工作者们，感谢你们的付出与守护，祝愿你们平安归来！感谢中国矿业大学为我提供学习平台和资源。
感谢信息与控制工程学院的各位老师对我的教育和指导。
最后，感谢在百忙之中审阅本文的各位专家、教授！摘要伴随着人类社会的飞速进步，全球面临着陆地能源枯竭和环境污染加剧的双重压力。
随着分布式能源技术、冷热电联供技术、微电网技术以及物联网技术的逐步发展，多能协同的综合能源微网系统逐步成熟，为缓解能源危机提供了技术支撑。
海洋油气处理设备中的仿真与优化算法
海洋油气处理设备中的仿真与优化算法海洋油气处理设备在海上结构的稳定性和安全性方面具有至关重要的作用。
为了有效地运行和维护这些设备，仿真与优化算法被广泛应用，以确保其性能的最佳化。
本文将讨论海洋油气处理设备中的仿真与优化算法的应用，介绍其原理、方法以及优势。
一、仿真算法的应用1. 流体模拟仿真海洋油气处理设备通常涉及到复杂的流体动力学问题，如油气分离、颗粒沉降和液体流动等。
仿真算法通过建立数学模型来模拟真实的流动行为，并通过求解这些模型来预测设备的性能。
其中最常用的仿真算法包括有限元法、有限体积法和有限差分法等。
这些算法可以在计算机上模拟设备的运行状况，为优化算法提供准确的输入数据。
2. 结构力学仿真海洋油气处理设备在海洋环境中面临复杂的载荷，如海浪、风力和地震等。
仿真算法可以模拟这些载荷对设备的影响，并评估设备的结构稳定性。
结构力学仿真通过建立物理模型和材料特性，使用有限元分析方法对设备进行虚拟载荷测试。
通过这些仿真结果，可以优化设备的结构设计，提高其抗风浪和抗震能力。
3. 传热模拟仿真海洋油气处理设备中存在着传热问题，如热交换和燃烧等。
仿真算法可以帮助模拟这些传热过程，并分析设备的热力学性能。
通过建立传热模型和边界条件，可以预测设备中的温度分布、热流量和能量损失等参数。
通过这些仿真结果，可以优化设备的传热效率，提高能源利用率。
二、优化算法的应用1. 设备参数优化海洋油气处理设备的性能受到多个参数的影响，如流速、温度、压力和材料等。
优化算法可以通过设计合理的实验和数值模拟来快速寻找最佳参数组合。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
这些算法可以在参数空间中进行全局搜索，找到最优解，从而提高设备的性能和效率。
2. 运行策略优化海洋油气处理设备的运行策略对于其性能和寿命具有重要影响。
优化算法可以通过建立数学模型，考虑多个运行参数的相互关系，并通过仿真和优化技术来寻找最佳的运行策略。
基于AMESim的柴油发电机组建模与仿真
基于AMESim的柴油发电机组建模与仿真1 前言某些特殊用途的柴油发电机组常在变工况下运行, 须对其动态过程进行研究, 以确定机组的瞬态响应特性能否满足系统的要求。
而对柴油发电机组进行试验研究的工作量大、成本高且受试验条件的限制, 因此有必要对其进行仿真研究。
随着仿真技术和仿真方法的不断发展和改进、柴油发电机组建模理论的不断完善, 目前可以建立精度较高的柴油发电机组仿真模型, 对机组进行仿真研究, 以弥补试验研究的不足。
长期以来, 对柴油发电机组工作过程的仿真,大多是建立其用微分方程表示的数学模型, 然后编制程序并运行, 这样做可以得到较高的仿真精度但是编程调试的工作量很大, 仿真结果的分析也比较麻烦。
本文对柴油发电机组的仿真是利用系统建模与仿真软件AMESim来实现的, 用AMESim对柴油发电机组进行仿真既不需要建立微分方程也无需编程, 仿真结果的分析也很方便, 可以动态显示每一个参数的变化, 同时还可以将仿真结果存为数据文件。
2 仿真计算理论2.1 系统划分将柴油发电机组划分为气缸、进排气系统、中冷器、涡轮增压器、调速器、供油装置和发电机负载等系统, 如图1所示。
图1 柴油发电机组模型2.2 工质的物理属性对液态工质即柴油, 用C12H26代表其成分, 计算时假设其物理属性在工作过程中不发生变化, 即柴油的低热值、密度、汽化潜热和汽化温度等都作为已知条件输入。
气态工质是空气、气态燃油和已燃废气的混合物, 其工作过程中的物理属性与每种气体各自的属性和所占的质量分数有关。
计算时假设: 各容积中气体的混合是均匀的, 工质是理想气体, 每种气体的物理属性都只与温度有关, 是温度的二次多项式函数, 即:以上各式中: ΔT =T - T0 , T0 为设定温度, T为实际温度; μ为绝对黏度, m u0 为设定温度下的绝对黏度; cp 为比定压热容, cp0为设定温度下的比定压热容; λ为热传导率, lam0 设定温度下的热传导率; r为理想气体常数; ρ为气体密度; cV 为比定容热容; 其余变量为系数。
钻井平台模型的建立与仿真研究
钻井平台模型的建立与仿真研究作为现代石油工业的关键设备之一，钻井平台的建设和优化具有重要意义。
为了探索钻井平台的运行机理和优化方案，许多研究者利用仿真技术建立模型进行研究。
本文就钻井平台模型的建立与仿真研究做出探讨。
一、钻井平台的建模建立钻井平台的模型需要从多个方面入手，包括机构结构与运行机理、功能配置与参数设定等。
下面分别进行介绍。
1. 机构结构与运行机理钻井平台是由船体、井架、钻杠系统、液压系统等多个部分组成的机器设备。
其中，井架起着重要的作用，它可以支撑钻杆的重量，调整钻头的位置，保证钻井平台的稳定性。
因此，建立井架的运行机理是建立钻井平台的重要一环。
井架的结构包括主架和子架，主架由大梁、横轴、侧向托架等组成，子架包括升降架、滑道、行星架等。
主架和子架通过电动机组成的驱动系统配合实现钻杆运动。
在建立井架运行机理时，需要考虑到加工和装配误差、轴承系统的摩擦损耗、电动机的能量传递等多个因素，因此需要细致地构建井架的数学模型，并通过仿真理论对其运行进行分析。
2. 功能配置与参数设定钻井平台的配置和参数设置将直接影响其使用效果。
在建立钻井平台的模型时，需要考虑以下因素。
首先，是钻井平台的控制系统。
钻井平台的控制系统包括动力系统、液压控制系统、系统感知系统、信息传输系统等多个方面。
各个系统配合协作，实现对钻井平台的控制和监管。
因此，在建立模型时需要考虑钻井平台控制系统的建设和完善。
其次，是钻井平台的稳定性问题。
钻井平台作为大型机器设备，容易受到风浪影响，导致其倾斜、晃动。
因此，在建立模型时需要考虑钻井平台的稳定性问题，优化相应的控制策略。
还需要考虑的因素包括：井口设备的设计和布置、电池和照明系统等安全问题、环境和气象因素等。
二、钻井平台模型的仿真研究建立钻井平台的模型后，需要进行仿真研究，探索其运行机理和优化方案。
下面介绍一些具体的研究方法和成果。
1. 基于多体动力学的仿真研究利用多体动力学方法建立钻井平台的仿真模型可以探究井架的结构和运行机理，并优化控制策略。
船舶电站柴油发电机组的非线性数学模型_黄曼磊
船舶电站柴油发电机组的非线性数学模型黄曼磊1,2,王常虹1(1.哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨 150001;2.哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨 150001)摘 要:船舶电力系统是一个非线性系统,为了对系统的过渡过程进行分析,文中建立了船舶电站柴油发电机组的非线性数学模型,该模型准确地反映了转速和电压的相互作用和相互影响的关系,体现了船舶电力系统的变量耦合性质.对一个实际的船舶电站柴油发电机组控制系统进行了计算机仿真研究,分别给出了系统在突加静负荷和起动大功率异步电动机时的动态特性曲线.计算机仿真结果表明,提出的数学模型是合理的、可行的,反映了船舶电力系统转速和电压的变化规律.关键词:船舶电站;柴油机;同步发电机;非线性系统中图分类号:U 665 12 文献标识码:A 文章编号:1006-7043(2006)01-0015-06Nonlinear mathematical model of diesel_generator set on shipHUANG M an_lei 1,2,WANG Chang_hong 1(1.School of A stronautics,Harbin Institute of T echnology,Harbin 150001,China;2.School of Automatio n,Har bin Eng ineering U niversity,Harbin 150001,China)Abstract:The stability of a ship s pow er system is determ ined by the speed and voltage response characteristic of the ship s diesel_generator set.A ship s power system is nonlinear,so to analyze the system s transition pro -cess,a nonlinear mathematical model of a ship s diesel_generator set w as built.Reflected in the model w as the relationship of interaction and m utual influence between speed and voltage,and the character of variables cou -pling in a ship s power puter simulation w as made using an actual diesel _generator set control sys -tem of a ship s pow er station,giving the dynamic characteristic curves of a system suddenly applying dead load and starting a hig h_power asy nchronous motor respectively.The simulation results show that the mathematical model presented is reasonable and feasible,reflecting the variation law of speed and voltag e of a ship s pow er system.Keywords:ship power station;diesel engine;synchronous generator;nonlinear system 收稿日期:2004-11-03.基金项目:黑龙江省自然科学基金资助项目(F01-24);哈尔滨工程大学基础研究基金资助项目(H EU FP05014).作者简介:黄曼磊(1969-),男,博士,副教授,E_mai l:m i huang649@ ;王常虹(1961-),男,教授,博士生导师.船舶电力系统的稳定性主要取决于船舶电站柴油发电机组转速和电压的响应特性.由于船舶电力系统具有高度的非线性,当系统运行点改变时,系统的动态特性会显著改变.为了对船舶电力系统的过渡过程进行分析,文中将建立船舶电站柴油发电机组的非线性数学模型,以准确地反映船舶电力系统的变化规律.首先分别建立柴油发电机组机电暂态过程和电磁暂态过程的数学模型.然后在此基础上,建立柴油发电机组统一的数学模型,对船舶电力系统稳定性问题开展研究[1-2].1 柴油发电机组机电暂态过程的数学模型柴油机是把燃料热能转化为机械能的动力机械.由于作用在活塞上的气体压力,曲柄连杆机构往复惯性力以及重力等,都是曲轴角的周期函数,所以柴油机输出轴扭矩也是曲轴角的周期函数.由于柴第27卷第1期哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 Vo l.27 .12006年2月Journal of H arbin Engineering U niversity F eb.2006油机是一种往复式发动机,输出转矩是不均匀的.多缸柴油机中由于各缸供油量的不均匀或各循环间的供油量不稳,也会造成输出转矩不均匀,在柴油机转矩中出现低频干扰力矩.另外,柴油机与发电机对接时同心度不够准确,同样会使柴油机转矩产生脉动.由于柴油机主力矩是脉动转矩,可将其分解成一富氏级数形式,即M 1=M P +V=1M 0V sin (v 0t +v ).(1)式中:M P 为周期中的平均力矩值,M 0v为v 次谐波力矩幅值, 0为基谐波力矩角频率, v 为v 次谐波力矩初相角.式(1)中,除第一项为常数外,其余都是振幅、相位、频率不同的谐波力矩.船舶电站用柴油机,由于安装了转动惯量很大的飞轮,可以保持柴油机输出力矩在允许范围内变动,其飞轮回转不均匀度为0 0033~0 0067.这样大的飞轮矩已确保柴油机输出力矩是接近均匀的.所以在柴油机正常运行情况下,输出扭矩的不均匀性是可以略去不计的.于是式(1)变为M 1=M P .(2)柴油机的转矩转速特性可认为是一族光滑的曲线,可以用若干个直线段来逼近.将柴油机的转矩转速特性分成m 段,则每一段可写成:M 1j =k j n +b j .(3)式中:k j 、b j 为常数,对于各个分段k j 、b j 取不同的值,j =1,2, ,m.柴油机的调整特性描述主力矩M 1与执行器输出轴位移L 的关系,M 1与L 呈直线关系,由于柴油机扭矩存在一定的滞后,则柴油机的调整特性可以表示为M 1=a[L (t -T d )-L 0].(4)式中:a 为常数,a =M e 1L e -L 0,M e 1为柴油机的额定扭矩,L e 为执行器输出轴的额定行程,L 0为执行器输出轴的空载行程,T d 为柴油机扭矩滞后时间.综合柴油机的速度特性与调整特性可以得到M 1的表达式为M 1=k j n +b j +a[L (t -T d )-L 0].(5)取额定转速所在的分段的表达式为M 1=k 1n +b 1+a[L (t -T d )-L 0].(6)定义d 1=b 1-aL 0,则式(6)可写为M 1=k 1n +d 1+aL (t -T d ).(7)柴油机扭矩滞后时间T d 决定于柴油机的转速、气缸数和冲程数,一般可按下式估算其范围:15n <T d<15n +60 ni.(8)式中:n 为柴油机转速,i 为气缸数, 为柴油机冲程系数,对每转发火一次的二冲程柴油机 =1,对每两转发火一次的四冲程柴油机 =2.文中研究的柴油机n =1500r/min ,气缸数i =16,冲程系数 =2.经过计算可得:0 01s<T d <0 015s ,而柴油机调速系统转速的过渡过程时间为2~3s ,T d 与其相比非常微小,可以忽略不计.于是式(7)变为M 1=k 1n +d 1+aL .(9)柴油机转速n 与曲轴角速度 g 的关系为n =60 g2.(10)代入式(9)得M 1=60k 1 g2 +d 1+aL.(11)考虑同步发电机阻尼力矩M y 的作用,则柴油发电机组运动的动力学方程可表示为Jd gd t+M y =M 1-M 2.(12)式中:J 为机组轴系转动惯量(包括柴油机、发电机及传动装置等转动惯量), g 为柴油机轴角速度,即曲轴角速度,M 1为柴油机输出轴扭矩或称主力矩,M 2为发电机作为负载引起的阻力矩,M y 为同步发电机阻尼力矩.阻尼力矩M y 由同步发电机的阻尼绕组产生,其特点是同发电机转子的电角速度成正比,可由下式计算:M y =K =K p g .(13)16 哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 第27卷式中:K为与发电机阻尼绕组电阻成正比的阻尼系数, 为同步发电机转子的电角速度,p为发电机磁极对数.将式(11)、(13)代入式(12)可得J d gd t+Kp g=60k1 g2+d1+aL-M2.(14)在船舶电力系统动态稳定性分析中,一般电流、电压、转速等变量都采用标么值,为了形式的统一,可以将式(14)标么化.这样只需将机械角速度转化为电角速度,然后将功率、转矩、角速度标么化,用以研究柴油机的转速响应特性[3-4].取柴油发电机组的额定视在功率S B为功率的基准值,取 0=100 为角速度的基准值.将式(14)标幺化得T a dd t=T b +c1+c2L-M2.(15)式中:T a=J 2g0S B,T b=60k1 2g0-2 K p 2g02 S B,c1=d1 g0 S B ,c2=a g0S B, g0=100 /p, 为电角速度,M2为发电机阻力矩, 和M2为标幺值,L和t为有名值.M2略去空载转矩和绕组损耗,等于同步发电机的输出转矩,即M2=P e.(16)式中:P e 同步发电机的输出功率.将式(16)代入式(15)得T a dd t=T b +c1+c2L-P e.(17)在进行稳定性分析或控制系统设计时,为计算方便起见,通常对式(17)作近似处理:即认为在暂态过程中角速度 变化不大,约等于同步转速,即 1.于是式(17)变为T a dd t=T b +c1+c2L-P e.(18)式(18)两边同除以T a得到d d t=T bT a+1T a c1+c2T a L-1T a P e.(19)凸极同步发电机的输出功率为P e=E q UX dsin +U22X d -X qX d X qsin2 .(20)式中:U为发电机端电压,E q为q轴暂态电势,X为绕组电抗, 为发电机功角.发电机功角 与电角速度 的关系为dd t=( -1) 0.(21)式中: 为标么值, 和t为有名值.将式(20)代入式(19),并与式(21)联立就得到柴油发电机组机电暂态过程的数学模型:dd t=( -1) 0,dd t=T bT a+1T ac1+c2T aL-1T aE q UX dsin -1T aU22X d -X qX d X q sin2 .从式(22)可知,该方程具有非线性特征.2 柴油发电机组电磁暂态过程的数学模型在船舶电力系统运行过程中,励磁控制是最基本的和必不可少的.对于船舶电力系统的各种扰动来说,既有电磁过渡过程,也有机电过渡过程.电力系统动态研究的一系列课题,无一不和励磁控制密切相关.同步发电机是励磁控制系统的控制对象,研究励磁系统的动态特性,离不开对同步发电机动态特性的分析.在下面的分析中,假定同步发电机为理想电机,即:1)忽略铁心磁饱和的影响,导磁系数为常数;2)电机磁路和绕组完全对称;3)忽略谐波磁动势、谐波磁通及相应的谐波电动势的影响.柴油发电机组电磁暂态过程的数学模型包括同步发电机定子电压平衡方程和转子各绕组电磁暂态方程,同步发电机模型所做的简化为:1)忽略定子绕组暂态;2)仅考虑正序分量对发电机暂态过程的影响,略去派克方程中的零轴磁链电压方程[5-8].同步发电机电磁暂态方程的标准形式为17第1期 黄曼磊,等:船舶电站柴油发电机组的非线性数学模型d E q d t =1T d 0E f d -1T d 0E q -X d -X d T d 0I d ,d E q d t =c T d 0E f d+1T d 0-c T d 0E q -1T d 0 E q-X d -X d T d 0 +cX d -cX dT d 0I d ,d E d d t =-1T q 0E d +X q -X qT q 0I q ,U d =-RI d + X d I q + E d ,U q =-RI q - X d I d + E q ,U =U 2d +U 2q .(23)式中:U 为定子绕组端电压,U d 和U d 为定子绕组端电压的d 轴和q 轴分量,R 为定子绕组电阻,X 为绕组电抗,I 为各绕组电流,T 为各绕组时间常数,E d 为d 轴次暂态电势,E q 为q 轴电势,E q 为q 轴暂态电势,E q 为q 轴次暂态电势,E f d 为励磁绕组电压,c =X d -X lX d -X l.3 柴油发电机组的数学模型将式(22)和式(23)联立起来,就得到了柴油发电机组统一的数学模型dd t=( -1) 0,d d t =T b T a +1T a c 1+c 2T a L -1T a E q U Xd sin -1T a U 22X d -X q X d X q sin 2 ,d E q d t =1T d 0E f d -1T d 0E q -X d -X dT d 0I d ,d E q d t =cT d 0E f d+1T d 0-c T d 0E q -1T d 0E q-X d -X d T d 0+cX d -cX dT d 0I d ,d E d d t =-1T q 0E d +X q -X q T q 0I q ,U d =-RI d + X q I q + E d ,U q =-RI q - X d I d + E q ,U =U 2d +U 2q .(24)式(24)是柴油发电机组的非线性数学模型,该模型将转速与电压相互作用、相互影响的关系反映出来,更准确地描述了转速和电压的变化规律[9-12].为了验证式(24)的正确性,将柴油发电机组和调速器、执行器、调压器、励磁机等组成柴油发电机组控制系统进行计算机仿真研究,柴油发电机组控制系统原理如图1所示.图1 柴油发电机组控制系统原理图Fig 1 Principle di agram of di esel _generator set control system计算机仿真采用的主要参数如下:柴油发电机组的功率为1250kW ,额定转速为n =1500r/min ,机组转动惯量J =71 822kg m 2,柴油机额定扭矩为11 9kN m ,输出轴的最大行程为10mm ,同步发电机的额定电压为390V ,额定电流为2310A ,功率因数为0 8,额定频率为50Hz ,励磁机励磁电压为83V ,励磁电流为7 7A .4 计算机仿真结果图2和图3分别给出了系统在突加静负荷和起动大功率异步电动机时的动态特性曲线.曲线中包括功角、角速度、电压U 、励磁电压E f d 4个变量的变化规律.在突加100%静负荷、功率因数为0 8时,系统的动态电压变化率 =12%,稳定时间T =1 5s ,动态转速变化率 =7%,稳定时间T =2 5s .起动大功率异步电动机时对电网电压的影响较大,文中主要研究空载起动大功率异步电动机时系统的动态响应.从图3中可以看到,空载起动210kW 异步电动机时,系统的动态电压变化率 =10 91%,稳定时间T =2s ,动态转速变化率 =0 41%,稳定时间T =2 5s .18 哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 第27卷图2 突加100%静负荷、功率因数为0 8时系统的动态响应F ig 2 Dy namic response of system o n suddenly applying 100%dead load w hose po wer factor is 08图3 空载起动210kW 异步电动机时系统的动态响应Fig 3 Dynamic response of system on star ting asynchronous motor w hose pow er is 210kW wit hout load(下转第47页)19 第1期 黄曼磊,等:船舶电站柴油发电机组的非线性数学模型计算与试验的比较表明:二维钝体在平壁面附近运动,由于粘性的影响,流动不一定在尾端点处分离,在尾端点附近的物面节点上采用切向速度Kut-ta条件,是对粘性效应的一种简化,其预报结果优于分布源法及尾端分离的普通升力方法.该方法适用于间距h/D>0.8的情况,间距h/D更小时,由于流场中存在 堵塞 效应,利用试验值给出流动分离点的简化方法并不适用,应采用粘性方法模拟.钝体绕流的分离点并不总在尾端点上,也不一定在无升力绕流分离位置(分布源法计算位置)和尾端点之间,而是与间距和攻角有关.分离点位置的改变对受力计算值的影响较大,对力矩计算值的影响较小.参考文献:[1]T O MO T IKA S,NAGA M IYA T,T AK EN OU T I Y.T helift on a flat plate placed near a plate w all wit h special refer-ence to the effect of the g round upon the lift of a monoplane aerofoil[R].A eronautical Research Institute of T o kyo, Rept N o97,1933.[2]HAV EL OCK T H.T he lift and moment on a flat plate in astr eam of finite width[A].Proceedings of t he Ro yal Society of London,Series A[C].L ondo n,1938.[3]PL OT K IN A,K EN N EL L C G.T hickness_induced lift ona thin air fo il in ground effect[J].AIAA Journal,1981,19(11):1484-1486.[4]HESS J L,SM IT H A M O.Calculatio n of non_lifting po-tent ial flow about arbitrary three-dimensional bodies[J].Jour nal of Ship Resear ch,1964,8(2):22-44.[5]GU O Z,CHWA NG A T.Oblique impact of two cylindersin a uniform flow[J].Journal of Ship Research,1991,35(3):219-229.[6]HESS J L.T he problem o f three_dimensional lifting flowand its solution by means of surface sing ularity distr ibut ion [J].Comput M ethods Appl M ech Eng,1974,4(3): 283-319.[7]K AT Z J.A discrete vor tex method for the non_steady sep-arated flow ov er an air fo il[J].J Fluid M ech,1981,102: 315-328.[8]王献孚.船用翼理论[M].北京:国防工业出版社,1998.[9]HA NCOCK G J,PA DFIEL D G.N umerical solut ion forsteady two_dimensional aerofoils in incompressible flow[R].Queen M ary Coll Rep EP-1003,1972.[10]程 丽,张 亮,吴德铭,等.无升力双体水动力干扰计算[J].哈尔滨工程大学学报,2005,26(1):1-6.CHENG L i,ZHA NG Liang,W U Deming,et al.Hydr o-dynamic interactions betw een two underw ater non_lifting bodies[J].Journal of Harbin Eng ineering U niversit y, 2005,26(1):1-6.[责任编辑:郑可为](上接第19页)5 结束语船舶电站同步发电机的励磁控制和柴油机的转速控制是提高船舶电力系统稳定性的重要手段.船舶电站电压的变化影响转速的变化,反之转速的变化也影响电压的变化.转速和电压是一对相互耦合的变量,建立一个反映两者关系的非线性数学模型是非常必要的.计算机仿真实验结果表明,建立的船舶电站柴油发电机组的非线性数学模型是合理的、可行的,准确地描述了转速和电压的相互作用和相互影响的关系,体现了船舶电力系统的变量耦合性质,反映了船舶电力系统转速和电压的变化规律.船舶电站柴油发电机组非线性数学模型的建立,为深入进行船舶电力系统稳定性的研究打下了良好的基础.参考文献:[1]黄曼磊,唐嘉亨,郭镇明.柴油机调速系统的数学模型[J].哈尔滨工程大学学报,1997,18(6):20-25.HU AN G M anlei,T AN G Jiaheng,GU O Zhenming.T he mathematical model of diesel eng ine speed r egulation system [J].Journal of Harbin Engineer ing U niversity,1997,18(6):20-25.[2]黄曼磊,李殿璞,刘宏达.柴油机双脉冲调速器的仿真研究[J].船舶工程,2002,24(3):36-38.HU ANG M anlei,LI Dianpu,L IU Hongda.Simulat ion re-search o n double_pulse speed g over nor of diesel engine[J].Ship Eng ineering,2002,24(3):36-38.[3]邵家骧.发动机转速自动控制[M].北京:人民交通出版社,1990.[4]高国权.电站用柴油机调速系统[M].北京:人民交通出版社,1983.[5]张汝均.船舶电站同步发电机的自动励磁装置[M].北京:国防工业出版社,1989.[6]黄家裕,岑文辉.同步电机基本理论及其动态行为分析[M].上海:上海交通大学出版社,1989.[7]韩英铎,王仲鸿,陈淮金.电力系统最优分散协调控制[M].北京:清华大学出版社,1997.[8]倪以信,陈寿孙,张宝霖.动态电力系统的理论和分析[M].北京:清华大学出版社,2002.[9]沈善德.电力系统辨识[M].北京:清华大学出版社,1993.[10]维列捷尼柯夫 .船舶电力系统暂态过程研究的理论和方法[M].北京:国防工业出版社,1984.[11]段远才,金松令.柴油发电机组并联运行及调整[M].北京:国防工业出版社,1988.[12]项国波.电站并联运行及其稳定性[M].北京:国防工业出版社,1988.[责任编辑:郑可为]47第1期 程 丽,等:二维Rankine体升力受邻近壁面干扰的简化算法。
海上无人平台柴油发电机供油系统设计
海上无人平台柴油发电机供油系统设计
郭志浩;孙道青;郑兴周;刘冠良;易浩;刘雪宜
【期刊名称】《石油和化工设备》
【年(卷),期】2024(27)2
【摘要】海上平台以柴油发电机组作为永久性主电源,特别是无人看守平台,柴油发电系统的设计不仅应满足《海上无人驻守井口平台设计规定》Q/HS3024-2019,还应满足具体的工作环境以及工作要求进行设计。
该项目的柴油发电机系统主要由柴油罐、柴油发电机两大部分组成,通过管线、法兰以及阀门将该柴油罐、柴油发电机串联起来,构成柴油发电系统。
【总页数】2页(P94-95)
【作者】郭志浩;孙道青;郑兴周;刘冠良;易浩;刘雪宜
【作者单位】海洋石油工程股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
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海 洋钻 井平 台柴 油 发 电机 组 非 线性 综 合 控 制 器 的设 计 与 仿 真
肖春辉 ，李振东 ，曹凌云
（ １ ．中船重工 ７ １ １ 研究 所 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ０，２ ．上海 电气 风能有限公 司 上海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ ）
摘 要 ：由 于 海 洋钻 井 平 台 电力 系统 存 在 强 非 线性 和 负 载 不 确 定 性 ，为 了 达 到 稳 频 稳 压 及 满足 电 力 需 求 下
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ ７ ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２— ０ ７ ９ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ６
ｙ 下 特 性 ：左 边 为 输 出 函 数 Ｙ及 其 各 阶 导 数 ：ａ
¨ ｅ ｒ 秘｛ 《 ： 驴 ０ Ｅ ！ 敞毒 舀 ； Ｎ ＥＥ 茂 百
第２ ９卷第 ５期 ２ ０ １ ３年 ５月
电
力
科
学
与
工
程
Ｖｏ １ ． ２ ９， Ｎｏ ． ５ ３ １
Ｍａ ｙ， ２０１ ３
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
（ １ ）
的 微 分 方 程 中 ，将 这 些 非 线 性 因 素 用 一 个 虚 拟 控 制 量 来 代 替 ，使 得 原 非 线 性 系 统 实 现 线 性 化 ］ 。 这 种 方 法 不 需 要 进 行 复 杂 的 非 线 性 坐 标 变 换 ，物 理 概 念 清 楚 、数 学 过 程 简 明 ，便 于 工 程 界 掌 握 。
量 的最 高 阶 导 数 的 阶 数 ；据 此 可 知 ，系 统 的 相 对 次 数 为 ：ｒ ＝凡一ｍ。
电力 系 统 的 容 量 较 小 、冲 击 性 负 载 较 多 ，使 得 钻
井 平 台 电力 系 统 的 电 源— — 柴 油 发 电 机 组 的 控 制 更 为 困难 … 。 本 文 针 对 这 种 状 况 ，开 展 了 对 钻 井 平 台 电 力 系 统 使 用 的 柴 油 发 电 机 组 的 控 制 规 律 的 研 究 ，根 据 直 接 反 馈 线 性 化 理 论 ，设 计 了 一 种 柴 油 发 电 系
统 ，则 有 如 下 形 式 ：
这 个 时 间 函数 （ ｔ ） 称 为原 系统 （ １ ） 的 虚 拟 控制输入量 。
直 接 反 馈 线 性 化 的基 本 控 制 原 理 如 图 １ 所示，
就 是 把 所 有 的非 线 性 因素 集 中 到 一 个 含 有 控 制 量
Ｙ ＋ ａ Ｉ Ｙ ＋… ＋口 ） ， ＝ ， （ Ｙ ‘ ＿ 。 ， …， Ｙ， Ｙ ， ‘ ｍ ’ ， …， Ｕ， Ｍ ）
１ ６３． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
３ ２
电 力
科
学
与
工
程
２ ０ １ ３芷
Ｐ ＝
￣ｓ ｉ ｎ ６＋
譬 ‘
． ｓ ｉ 一 咖㈩
式 中 ：Ｕ 发 电 机 端 电压 ，Ｐ ． Ｕ ． ；ｄ ： Ｗ 为 系 统 负 载
图 １ 直 接 反 馈 线 性化 原 理 图
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｆ ｅ ｅ ｄ ｂ ａ ｃ ｋ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ
将 （ １ ） 式 右 边 复 杂 的 非 线 性 函 数 ｆ（ ｔ ） 用 一
个 时 间 函数 （ ￡ ） 来 代 表 ，即 ：
ｙ Ｉ １ ’ Ｙ‘ 一
， ，
…
Ｙ， Ｙ， ／ Ｚ ’
，
，
…Ｕ ， ）＝Ｖ （ ｔ ）（ ２ ）
统 非 线 性 综 合 控 制 器 ，并 仿 真 验 证 了该 控 制 器 的
式 中 ：Ｙ （ ｔ ） 为 输 出量 ；／ Ｚ （ ｔ ） 为 输 入 量 ，且 ＞ｍ；ｔ
为 时 问 ；ｎ ，Ⅱ ： ， …口 为 常 数 。可 知 式 （ １ ） 有 如
收稿 日期 ：２ ０ １ ２—１ ２— ２ ８ 。
作者简 介 ：肖春辉 （ １ ９ ８ ７一 ） ，男 ，助 理 工 程 师 ，主 要研 究 方 向 为船 舶 电力 系统 、船 舶 自动 化 ，Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：ａ ｎ ｄ ｙ ｓ ｈ ａ ｗ ２ ０ １ ２ ＠
稳频稳压作用 。
则 非 线 性 系 ｔ ）： Ｙ ＋０ １ Ｙ ＋… ＋ 一 ｌ Ｙ＋０ Ｙ （ ３ ）
１ 直接反馈线性控制算法
假 设 用 高 阶微 分 方 程 描 述 一 个 Ｓ Ｉ Ｓ Ｏ 非 线 性 系
０ 引 言
…
ｄ
，
，
，
的 线 性 组 合 ；右 边 为 输 入 、输 出 及
海 洋 钻 井 平 台供 电 系 统 的 稳 定 运 行 是 保 障 钻
井 平 台系 统 安 全 正 常 工 作 的 关 键 。 由 于 钻 井 平 台
其 各 阶导 数 构 成 的非 线 性 函 数 ，用 函 数 ｔ ） 表示 ； ｎ为输 出 函数 Ｙ的 最 高 阶 导 数 的 阶 数 ；ｍ 为 输 入
扰 动量 ，Ｐ ． Ｕ ． ；Ｘ 为 ｑ轴 电抗 ，Ｐ ． Ｕ ． ；Ｘ ； 为 ｄ轴
瞬态 电抗 ，Ｐ ． Ｕ ． 。
最少燃料 消耗 ，运 用直接 反馈线性化方 法，建 立电力 系统非线性数 学模 型 ，同时设计 非线性控 制 器，控
制 原 动 机 速 度 和发 电机 励磁 电压 ，提 高船 舶 电 力 系统 稳 定 性 。 最 后 ，利 用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ进 行 仿 真 试 验 ，仿 真
结果表 明 ，控 制器对电力 系统能够起到有效 的控制 作用。 关键词 ：海洋钻 井平台 ；电力 系统 ；非线性控制 ；建模仿 真