主机缸套冷却水出口温度控制方法

基金项目:

教育部博士点基金项目 1999015103

Temperature control method for jacket cooling water system of main marine diesel engine

摘要: 利用传热学理论, 对船舶主柴油机缸套冷却水系统的传热机理进行了分析, 给出了其动态热力数学模型。针对其惯性较大, 缸套冷却水出口温度经常超调的特点, 提出了在现有的传统PID反馈控制的基础上, 引入以船舶主柴油机输出“功率”作为反映缸套冷却水热负荷扰动信号的前馈控制, 以减小缸套冷却水出口温度的动态偏差, 并利用Matlab仿真进行了验证。仿真结果表明, 这种控制方法比传统的控制方法具有更好的控制性能。
- 轮机工程 /
- 主机缸套 /
- 冷却水系统 /
- 动态模型 /
- 前馈控制 /
- PID控制
Abstract: Based on heat transfer theory, the paper analyzed the heat transfer mechanism of jacket cooling water system of main marine diesel engine, and put forward a dynamic mathematic model for the system. Since the system is great, it is difficult to control the cooling water temperature dynamic deviation. The paper studied an enhanced control method in order to decrease temperature dynamic deviation, the output power of main marine diesel engine was introduced as a feed forward signal. The results of computer simulation indicate that this control method has better control performance than current PID control.
- marine engineering /
- main engine jacket /
- cooling water system /
- dynamic model /
- feed forward control /
- PID control

图 1 主机缸套冷却的热量传递关系

Figure 1. Heat transfer relation of jacket cooling

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图 2 缸套水冷却器热量传递关系

Figure 2. Heat transfer relation of jacket cooler

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图 3 主机缸套冷却水系统的典型布置形式

Figure 3. Typical jacket cooling system of main engine

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图 4 前馈-反馈系统仿真结构

Figure 4. Feedforward-feedback control simulation structure

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图 5 两种控制方法的动态响应

Figure 5. Dynamic responses of two control methods

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[1]	Sun Peiting. Einfluss der auslegung des kuehlwasser systems auf den verschleiss der zylinderlaufbushse bei zwei-takt-schiffsdieselmotoren[D]. Berlin: Verlag Oester, 1993.
[2]	林叶锦. 主机缸套水温度控制的改进研究[J]. 大连海事大学学报, 1998, 24(2): 31-35. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DLHS802.008.htm LIN Ye-jin. Study on improving control performance of main engine liner cooling water temperature control system[J]. Journal of Dalian Maritime University, 1998, 24(2), 31-35. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DLHS802.008.htm
[3]	崔庆渝. 自适应PID控制器的冷却水温度控制系统[J]. 上海海运学院学报, 1994, 20(3): 56-59. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SHHY403.012.htm CUI Qing-yu. Study on adaptive PID controller of cooling water temperature control system[J]. Journal of Shanghai Maritime University, 1994, 20(3): 56-59. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SHHY403.012.htm
[4]	Mamoun D A. Simulation of water cooling system of a marine diesel plant[J]. Maritime Research Journal, 1986, 6(2): 9-16.
[5]	薛定宇. 反馈控制系统设计与分析[M]. 北京: 清华大学出版社, 2000.

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