内河混合动力船舶智能能效管理系统研制及应用

以7500吨级混合动力散货船为研究对象,开发一套适用于内河混合动力船舶的智能能效管理系统,通过采用能效评估算法和灰盒航速优化算法,实现能效分析评估功能和航速优化功能,并提供燃料信息管理和报告管理等辅助功能。在实船应用中经过模型训练和运营测试验证,该系统能够为船舶提供有效的航速优化建议,降低3.07%的油耗。

功率分流式混合动力系统的多目标优化控制

采用传统的静态解耦和中间控制变量的方法对科力远混动系统(Corun hybrid system,CHS)进行控制,很难达到令人满意的控制效果。因此,针对CHS系统的特殊性,提出一种基于多变量模型预测控制的优化方法。这种方法根据系统两个输出的跟踪误差直接计算出两个电机的转矩指令,避免了简化过程,优化了多目标跟踪控制的质量。

面向偏航最小的风帆助航船攻角优化策略研究

风帆攻角决策是风帆助航船充分利用风能的关键。在船舶航行过程中,风帆产生助推力的同时也产生侧推力,引起船舶偏航和能效降低。针对该问题,本文引入侧推权重因子,建立由助推力系数与侧推力系数组成的双线性攻角决策函数,以最小航线偏离角为优化目标,利用粒子群算法求解适用于该航线的最优权重因子,从而得到在不同相对风向角下的最优攻角,既实现风帆助推船舶航行,又不依赖操舵而避免船舶偏离航向。与传统基于最大助推力法的攻角策略相比较,在相同航行时间内,航向纵向位移略有提升,侧向位移和航线偏离角大幅减小,在相对风向角波动时攻角变化较平缓,有利于风帆操纵。本文研究可为提高风帆助航船的能效提供参考。

浅谈甲醇-柴油双燃料船舶燃料系统设计

为减少日益严重的船舶排放污染,甲醇作为一种清洁燃料,已被越来越多的用于船舶燃料。本文主要介绍我司甲醇-柴油双燃料船舶甲醇燃料系统设计要点。

内河干线船舶混合动力系统匹配设计

针对内河船舶动力系统匹配设计粗糙,且河道工况复杂,对动力系统的功率需求多变等情况,提出一种并联式混合动力系统匹配设计方法。根据任务剖面分析、混动模式功率划分、动力系统指标分解、关键设备选型等环节实现系统设计。在航行试验阶段验证各模式的航速性能,全模式螺旋桨转速误差在5%以内,全模式航速误差在3%以内,可以满足实际的工程使用需求。

长江散货船混合动力系统模式切换设计特点分析

针对长江复杂航道特点,设计一种适用于长江散货船混合动力系统的模式切换解决方案,分析齿轮箱各工作模式状态,进行针对性的齿轮箱设计与配置,介绍并联混合动力系统的并车控制原理和模式切换机理,提出长江航行模式切换安全措施要求。结果表明,采用不设电机侧离合器的齿轮箱传动模式,简化齿轮箱结构与控制系统设计,可缩短切换时间,保证稳定可靠切换。

舰船柴燃联合推进系统的可靠性分析

利用系统可靠性理论建立了柴燃联合动力装置各种运行方式下的可靠性各指标的数学模型,计算得到各种运行方式下的可靠性各指标值并进行了分析.计算分析结果表明,柴燃联合推进系统的可靠性综合指标非常高,尤其又以单机单桨运行时的可靠性最好.

智能化一机双桨模式切换控制装置的研制与实船应用

为了解决双机双桨混合动力系统中一机双桨模式切换时各关联设备联锁条件多、操作步骤多等问题,研制“一键式”智能化一机双桨模式切换控制装置。该装置具有联锁条件辅助决策、推荐工作模式、切换过程动态可视化、语音播报等功能,可简化操作流程,提高模式切换效率。经实船验证,一机双桨模式切换时间在120s以内,满足用户需求。

某型混合动力系统大功率轴带电机平稳启动并网的控制方法及实船应用

在双机双桨混合动力系统的并车推进/电机推进模式切换过程中,采用小电机辅助启动控制方法与主机辅助启动控制方法可实现大功率轴带电机平稳启动并网控制,避免其直接启动并网造成大电流危害船舶电网等问题。经实船验证,小电机辅助启动控制方法与主机辅助启动控制方法可靠且有效,在轴带电机启动过程中能够保障船舶安全航行,同时降低动力系统设备成本、节省船舶安装空间。

熵值双基点多目标决策法在AIP选型中的应用

针对4种技术较成熟的AIP装置,采用熵值双基点决策法对它们的性能进行了综合评估,并根据与理想点的贴近度确定出了4种AIP装置的优选顺序;计算结果说明热气机在4种AIP中是最优越的。

船舶燃机电机混合动力控制方法

在对现有混合动力控制系统进行研究的基础上,提出了新型的燃气轮机和异步电机混合动力系统。采用模块化的设计方法,建立了燃气轮机、异步电机、S.S.S.离合器、并车齿轮箱、并车控制器和螺旋桨等部件的数学模型,进而构建了整个系统的仿真模型。利用外特性法建立了燃气轮机的仿真模型;采用电流滞环跟踪PWM方法建立了异步电机仿真模型,实现了弱磁调速;建立了S.S.S.离合器的可靠的仿真模型,能够研究并车时的冲击;设计了2种推进方式投切策略,实现了混合动力仿真;设计了并车控制器以实现并车过程调节。对混合动力控制策略和并车过程进行了仿真,结果表明所提出的混合动力系统能够正常工作,并车控制器工作较好,并车策略有效,能够减小并车过程中的冲击。

潜用双模式SOFC-MGT联合发电系统的设计与仿真

[目的]固体氧化物燃料电池—微型燃气轮机(SOFC-MGT)联合发电系统有利于提高常规动力潜艇的续航力和隐蔽性,为分析该系统在不同运行模式下的性能特性,[方法]利用Matlab/Simulink软件对燃料电池AIP动力装置加以改进,并与微型燃气轮机(MGT)组成顶层循环联合发电系统。根据潜艇的航行状态,提出动力装置的双工作模式。建立SOFC-MGT联合发电系统和尾气处理系统的仿真模型,分析其在设计点工况下的性能指标,以及电流、水碳比、甲烷(CH_4)流量、空气组分等因素对系统性能的影响。[结果]仿真结果验证了模型的有效性和可行性,2种工作模式下系统的发电效率分别为59.48%和61.61%,最大功率分别为217 kW和223 kW,其中模式2状态下的系统净功率更高。该联合发电系统在潜艇不同工况下均可保持稳定的输出功率和较高的发电效率,其性能明显优于其他AIP装置。[结论]研究成果可为SOFC-MGT联合发电系统在常规动力潜艇上的应用提供理论支撑。

柴-燃交替使用动力装置(CODOG)的实验研究

在研究开发柴－燃交替使用（ＣＯＤＯＧ）实验台的基础上，对不同的负荷、柴油机油门速度和ＳＳＳ离合器阻尼等因素对柴油机与燃气轮机切换过程的影响进行了研究，得出了有意义的结论。

基于动态仿真的COGAG装置负荷效率特性分析

运用动态仿真的新思路,分析了燃气轮机单机的全工况负荷效率特性和COGAG联合动力装置的负荷效率特性.结果表明,燃气轮机的全工况负荷效率特性为抛物线性关系,联合动力装置的运行控制方式对动力装置的经济性有很大影响.分析结果可为动力装置控制方式的设计和优化提供科学参考.

柴—燃联合动力装置(CODAG)的实验研究

完成了CODAG柴燃联合动力装置物理模拟实验台架及其测控系统的设计搭建工作。通过多次实验,成功实现了两台主机的并车、解列、切换运行,得到了CODAG在各种工况下的动态特性,验证了实验设计及控制策略的合理性。

小功率内河船舶油电混合动力系统的建模及仿真研究

本文提出了一种可用于内河小艇的混合动力系统。按照模块化建模思想,建立了混合动力系统中各典型部件的数学模型,并在Simulink平台上建立了该系统的动态仿真模型。针对该混合动力系统的运行特点,利用所建的模型进行系统动态性能仿真分析,实现了电机起动和柴电联合驱动的工作过程,验证了模型的可行性。这能为小型内河船艇的新能源改造提供一种解决方案,也为混合动力船的理论研究和控制策略设计提供一种实用的建模方法。

燃机快速并车过程的冲击载荷特性分析及实验研究

[目的]为了获取燃燃联合动力(COGAG)装置在快速并车解列过程中的冲击载荷及轴系动态响应,提出一种理论计算方法。[方法]根据同步自动换挡(SSS)离合器啮合过程中各部件的力学关系,建立离合器的动力学分析模型,并开展燃燃联合动力装置并车过程的动力学仿真和台架实验。[结果]仿真结果表明:在阻尼油腔作用的时刻,离合器螺旋花键上产生了明显的扭矩冲击,同时使离合器两端轴系产生了很强的扭矩动态响应;离合器棘轮棘爪位置的随机性将导致扭矩冲击峰值和轴系动态响应在一定范围内波动。台架实验验证了并车冲击载荷计算方法的正确性,其最大和最小扭矩的响应幅值与理论计算偏差分别为3.56%和8.86%。[结论]对于燃机快速并车过程中的扭矩冲击影响,研究成果可为燃燃联合动力装置的运行安全性评估提供参考。

基于联合动力的电力推进原动机并车过程研究

提出以联合动力作为船舶电力推进的原动机观点,着重分析了当一台原动机运行另一台原动机并入时传动系统关键部件三S离合器动力学特性.建立了原动机的数学模型,在MATLAB/simulink环境中进行了仿真试验.并在动力学仿真软件ADAMS的平台上建立了三S离合器的虚拟样机,使之与MATLAB环境中生成的主机模型进行数据通讯,从而对并车过程中的关键传动部件三S离合器传动特性进行了深入的分析,对并车过程系统的设计提供了借鉴经验.

CODAD推进系统准稳态建模方法及运行性能分析

本文介绍了基于准稳态方法建立的某船CODAD推进系统仿真模型 ,并进行了计算机仿真 ,得到了该船在各种推进模式下的稳态性能参数 ,在此基础上对该船的运行性能进行了优化计算 ,得到的结论对该船的控制及运行具有指导意义。

对旋轴流式喷水推进泵的进口预旋

为了研究喷水推进泵在小流量下效率下降较快的原因,应用计算流体动力学方法对不同工况下的喷水推进泵进行数值模拟,研究进口预旋的产生和发展,分析进口预旋对效率的影响以及转速对进口预旋的作用.结果表明:在设计工况Q_d时,首级叶轮进口的绝对速度圆周分量vu接近0,基本不随流道半径的变化而变化,进口预旋可以忽略;0.8Q_d时,vu随流道半径的增加出现小幅增大,仅仅在轮缘处有较小的正预旋;从0.6Q_d开始,预旋变化明显,流量越小,预旋变化越大.小流量下,降低首级叶轮的转速,可以有效地改善进口预旋,提高泵的效率;通过调节叶轮转速,可以有效地改善泵内部的流动状态并通过比较分析出小流量相对较优的转速.研究结果对于其他比转数的喷水推进泵的进口预旋分析具有重要的指导意义.