柴油發電機組轉速控制方法研究

張寶城

摘要：柴油機是目前應用最廣泛的一個動力系統，在很多領域都有著廣泛應用，將其應用在發電機組領域中，必須嚴格控制轉速穩定性，確保輸出電能安全穩定，故而加強柴油發電機組轉速控制顯得尤為重要。但是，在實際應用中，柴油及轉速會受到外界負載干擾，且負載干擾無規律、無預警，變化范圍廣，僅靠人工難以實現有效調控，文章對柴油發電機組轉速不穩影響因素進行分析，基于其工作原理深入研究具體轉速控制方法，以便受到干擾時能在最短時間內恢復到穩定轉速，達到最佳控制效果。

關鍵詞：柴油;發電機組;轉速控制;方法研究

隨著社會發展和科技進步，自動化、智能化成為社會發展主要趨勢，柴油機發電機組電子控制系統逐漸取代傳統機械式和模擬電路控制系統，通過自動化控制有效解決以往人工無法實時監控和調節的困境，但是，柴油機電控技術發展至今，在實際應用中仍然存在諸多不足，亟需相關人員進行重點研究和發展，逐漸達到預期控制效果，推動柴油發電機組發展。

1 柴油發電機組轉速不穩影響因素

第一，柴油發電機組控制系統是一個以單片機為核心的微控制系統，受其性能影響，在實際應用中，會出現電磁干擾、信號丟失等問題，可靠度十分有限，使用傳統機械控制器則不會出現這些問題，必須采取有效措施對其進行優化和完善，確保其達到最佳控制效果[1]。

第二，電控系統是整個柴油機組的核心，其主要目的就是確保被控對象處于最優工作狀態，但發電機組實際工作過程中，往往會出現大量不確定干擾因素，導致電控系統無法契合現代控制措施，難以大面積推廣和應用[2]。

第三，硬件設備影響，例如，速度控制器靈敏度下降，原因在于調速器個別部件磨損嚴重，鉸接點和齒條運動不靈活;怠速彈簧變形或磨損，穩速彈簧旋入較小，無法發揮穩速作用。柴油發電機輸出容量出現變化，具體原因在于個別缸不工作、供油不連續、燃油壓力低、噴油提前發生變化、各缸供油不均勻等。

2 柴油發電機組轉速控制方法

2.1 優化控制器結構

大量實踐資料表明，柴油發電機組電控系統在實際應用中存在一定抖振現象，引入模糊控制算法能夠降低抖振對電控系統的影響，確保系統在指定模糊控制規則下對控制器模塊結構進行優化，對轉速進行自主調控[3-4]。首先，需要設計模糊滑模控制器，將被控量由模糊化轉變為精確化，并利用等效替代原則設計模糊滑模控制器;其次，對模糊滑模控制器穩定性進行分析，可以利用 Lyapunov法則來證明系統穩定性，倘若系統屬于正定或半正定，則系統不穩定，倘若系統屬于負定，則系統穩定，倘若系統屬于半負定，則系統趨于穩定，具體證明流程如下：（1）構建一個Lyapunov 函數式， ，式中， ，γ指代不確定常數;（2）進行函數求導后可得到如下公式： ，選擇控制律自適應參數 同為正號后，得到方程 ;（3）根據這一方程式，倘若被控系統運動狀態屬于滑動區域，為確保該系統穩定，就需要對不連續控制進行重新確定，對V進行求導可得到公式： ，式中 ，由此可知，所有參數均大于等于0，Lyapunov 函數，系統屬于半負定狀態，因此，模糊控制器具有較高穩定性。

2.2 優化執行器模塊

若想提升柴油機組轉速穩定性，還需要優化設計執行器模塊，其中最主要的就是燃油噴射系統的執行模塊，確保其在全負荷工作狀態中仍然能有效控制噴油規律和壓力，提高燃油噴射效率[5]。目前，我國主要采用的燃油噴射系統為高壓共軌式燃油噴射系統，在進行優化設計時，除選用高質量先進核心硬件外，還需要對噴油控制部分進行設計，利用控制器將模擬信號轉化為數字信號，完成優化工作后，根據速度實時調節噴油量、噴油速度和噴油率。同時，在實現單次噴油策略后，還需要精心設計多次噴射協調系統，應用預噴+主噴+后噴的組合噴射方式，滿足不同工況下噴射需求，不僅能提高速度控制精確度，還能減少環境污染，符合新時代綠色環保、節能減排發展要求[6]。

2.3 加強設備日常養護工作

做好柴油發電機組硬件設備日常養護與維修，建立日常和定期巡檢機制，對長期使用下的硬件設備，如調速器、各旋轉件聯接螺栓、排氣管等，及時更換清潔空氣器濾清器、柴油濾清器、水濾器，檢查傳送皮帶緊張程度等，做好活塞銷、氣缸套等清洗工作。同時，可制定對應考核機制，確保工作人員嚴格遵守日常養護、一級保養、二級保養技術規范，提高其工作責任心，確保設備處于最佳運行狀態。

3 結束語

總之，柴油發電機組在我國生產中應用越來越廣泛，針對其轉速不穩的問題，應加大研究力度，積極采取對應措施進行調控，通過優化控制器結構、優化執行器模塊、加強設備日常養護工作等對策，充分保障柴油發電機組轉速穩定性，從而保障其生產效率和質量。

參考文獻

[1]王德朋.柴油發電機組電子調速系統的安裝與調試[J].消費導刊，2018，（007）：68.

[2]趙梅，楊敬，權龍.柴油發電機組轉速控制方法研究[J].機械設計與制造，2019，338（04）：143-146+150.

[3]李亞瑋.柴油發電機組穩定性存在問題及解決方案[J].電子技術與軟件工程，2019，（004）：P.209-209.

[4]莊智水.柴油發電機組常見故障分析及處理措施[J].水電站機電技術，2019，42（04）：58-61.

[5]邱明，劉文貝.柴油發電機組概述及其技術發展[J].通信電源技術，2019，v.36;No.188（08）：145-146.

[6]陳路明，賈琦.柴油發動機-發電機組轉速控制方法研究[J].內燃機與配件，2020，No.323（23）：40-41.