基于模型预测控制的双机组混合动力船舶能量管理研究

[目的]船舶柴电混合动力系统合理分配柴油机和电机输出功率,可大幅降低油耗和排放。针对传统混合动力能量管理策略的性能最优与运算实时的矛盾,提出采用模型预测控制(MPC)进行能量管理瞬时优化。[方法]首先,利用反向建模法搭建由双柴油发电机组、储能系统、岸电组成的客渡船混合动力系统能量流模型;然后,提出以油耗和电能消耗的总温室气体(GHG)排放为目标函数,在系统约束条件下可在线滚动优化求解的MPC能量管理算法,最终进一步进行了不同预测时域长度的灵敏度分析。[结果]仿真结果表明,MPC较传统规则控制方法可分别降低4.85%的燃油消耗量和3.54%的温室气体总排放。[结论]相比于传统的规则控制策略,MPC油耗低,温室气体排放少,且计算负荷较小,具有良好的实船应用潜力。

某核电工程SBO柴油发电机组设备鉴定方案研究

全厂断电(Station Block Out,SBO)柴油发电机组在全厂断电事故工况下,除作为水压试验泵的电源外,还为主控室和重要机柜间通风系统、安全壳环形空间通风系统、主泵相关电动阀门及非能动专用电源系统供电,保证控制室某些指示仪正常工作,并使单元机组运行必需的控制器可用,是核电厂的最后一道安全电源防线,其重要性不言而喻。为了确保设备的可靠性,某核电工程SBO柴油发电机组的安全分级为F-SC3(安全重要的非安全设备),且电气设备需要满足K3类鉴定要求。基于此,对某核电工程SBO柴油发电机组的鉴定要求和项目实施方案进行研究。

考虑噪声影响的柴油发电机组并联运行自动化监控系统

设计考虑噪声影响的柴油发电机组并联运行自动化监控系统,实时监控柴油发电机组并联运行状态,确保其安全稳定运行。采集柴油发电机组并联运行状态数据,广义S变换的时频滤波算法合理去除所采状态数据噪声后,改进随机森林算法的故障感知与预测方法监测柴油发电机组并联运行状态,并将监测结果以及监控画面合理呈现于远程监控终端,供用户查看。实验结果表明,该系统可有效监控柴油发电机组并联运行状态,数据去噪效果较好,将其应用于实际工作,可获得较为理想的柴油发电机组并联运行自动化监控效果。

基于SSA-Hurst-ARIMA组合模型的船舶柴油发电机组故障特征短期预测

为提高船舶柴油发电机组故障特征短期预测精度,建立基于奇异谱分析(Singular Spectrum Analysis,SSA)、Hurst指数、自回归移动平均(Auto-Regressive Integrated Moving Average,ARIMA)的组合预测模型。以某试验中船舶柴油发电机组运行数据为基础,选取增压器滑油压强数据,对比分析单一ARIMA模型、SSA主成分-ARIMA组合模型和SSA-Hurst-ARIMA组合模型的预测效果。结果表明,SSA-Hurst-ARIMA组合模型的预测效果优于单一ARIMA模型和SSA主成分-ARIMA组合模型,更适合应用于船舶柴油发电机组故障特征的短期预测。

航站楼建筑自备柴油发电机组设计分析

本文依据若干航站楼的工程实践,通过对设计规范、保障容量、安装维护、运行控制等各方面的分析比较,对航站楼建筑自备柴油发电机组的设计应用进行了分析,以期在未来工程实践中得到更加可靠与合理的应用,也为同行在进行同类型设计时提供有益的参考。

柴油发电机组的瞬态特性和选型分析

本文结合柴油发电机组在可变负载下的瞬态特性,对柴油发电机组性能等级的定义和重要性进行深入分析,给出柴油发电机组性能等级的标定和验证方法,进而根据柴油发电机组的瞬态特性及负载对电能质量的实际要求,为柴油发电机组的合理选型及柴油发电机组和实际负载的匹配提出一些建议。

数据中心柴油发电机备用电源系统保护整定分析

使用SKM Power Tools软件对一个数据中心的单母线柴油发电机备用电源系统进行短路计算和电流保护整定分析,并对比两种常用接地方式的保护整定差异,目的是在系统故障或异常工况时,各保护能自动、迅速、有选择地切除故障,保护电气设备不受损坏并避免事故扩大。

柴油机组废气能量联合回收系统的设计与应用

为充分利用柴油机组废气能量,设计了一种以回收柴油机组废气余热为目的,能够实现发电和制冷功能于一体的废气能量回收系统。首先,根据溴化锂吸收式制冷技术实现制冷功能;其次,利用有机朗肯循环余热发电技术实现发电功能;最后,将制冷与发电模式联合,实现制冷与发电功能的协同应用。仿真结果表明:所设计的系统可有效回收废气余热,并能够将制冷和发电协同应用,因此该系统具有一定的推广价值。

集装箱型柴油发电机组水温过高故障仿真分析及优化

针对某集装箱型柴油发电机组冷却水水温过高而导致的停机故障问题,对机组进行结构优化,并采用SolidWorks Flow Simulation软件对机组内部流场进行仿真验证。结果表明:将原集装箱右侧检修门改为百叶检修门,同时将排气消声器排烟方向进行调整后,机组结构可以满足该款柴油机冷却水水温不超过102℃的要求,解决了集装箱内风道不畅导致的机组冷却水水温过高的故障问题,提高了集装箱型柴油发电机组的运行稳定性。

发电机组用柴油机排气管间膨胀节开裂故障分析与设计优化

针对某发电机组用柴油机耐久试验过程中排气管间膨胀节开裂问题,通过仿真计算可知,当涡前排气温度为690℃时,膨胀节轴向最大变形量为3.7 mm,超出膨胀节的轴向补偿量。在原排气管的结构基础上进行结构优化:将膨胀节两侧的排气管法兰厚度各缩减1 mm,使膨胀节预拉伸2 mm。使用优化后的排气管与膨胀节配合结构进行耐久试验,结果表明:优化后的排气管与膨胀节配合结构可以满足强度要求,试验过程中膨胀节未发生开裂。优化方案有效解决了发电机组用柴油机耐久试验过程中排气管间膨胀节开裂的问题,提高了柴油机的可靠性。该故障分析和结构优化方案可为同类故障问题的解决提供参考。

电传动重型轨道车柴油发电机组公共底架设计

柴油发电机组作为电传动重型轨道车的动力来源,其稳定性对整车的行驶品质有着至关重要的作用。由于公共底架承载整个柴油发电机组,又受到车内空间限制及整车布置的要求,因此合理的结构形式对柴油发电机组的稳定性和可靠性是非常重要的。以某重型轨道车柴油发电机组公共底架为研究对象,对其设计分析过程进行了介绍,并对其进行了可靠性验证,以满足实际运用要求。

核电厂安全级独立构筑物供电方案研究与分析

核电厂安全级独立构筑物具有远离核岛、布置分散和供电要求高的特性,导致供电配置方案复杂,实施困难,同时造价高昂,因此需在满足核安全功能的基础上,配置适宜完整的供电方案,提升工程的可行性和经济性。从核岛厂用电配置原则和架构出发,以新增应急柴油发电机组厂房为例,对维持其厂房日常运行和设备应急启动的负荷进行了详细分析,并据此提供核电厂纵深防御下正常电源、应急电源、直流电源等多层次用电要求的供电解决方案,为核电厂同类安全级独立构筑物供电方案的解决提供示范和指导作用。

超高层项目建筑电气防火设计探讨

结合超高层项目设计实例,从超高层项目柴油发电机组的设置、大于250 m超高层项目加强措施等方面出发,分析超高层项目电气防火设计特点。结果可为同类项目设计提供参考。

柴油发电机组在大型体育场馆安装施工技术

随着我国举办大型体育赛事规模和用电负荷与可靠性的不断提高,柴油发电机组作为一种高效的备用电源,可提供稳定的电力保障。通过对国家速滑馆柴油发电机组的选型、吊装、运输、机电各系统安装、调试各个环节的分析,提出了有效的方案与措施,可为大型体育场馆其他大型机电设备的安装提供参考。

柴发主电源型孤岛微电网频率优化控制方法

以柴油发电机(diesel generator,DG)为主电源的孤岛微电网存在负荷扰动下频率波动大、动态响应慢等问题,对此,文中提出一种改进辅助调频方法以改善系统的动态响应过程。首先,建立DG系统模型,分析DG主要参数包括转动惯量、响应延时对DG动态过程的影响。其次,提出储能在下垂控制的基础上增加惯量调频的方法进行辅助调频,并给出适用于工程应用的储能辅助调频参数设计以及储能功率裕度设计方法,建立柴储并列的小信号模型分析该系统的稳定性。最后,搭建柴储微电网的动模试验平台,试验结果表明,针对微电网内的静止负荷或者电动机类负荷,文中所提控制策略均可以有效减小DG系统在动态过程中的频率波动。

船舶柴油发电机组智能控制及优化

由于传统PID控制在复杂多变系统难以做到精确控制,因此结合PID控制与模糊控制策略应用于发电机组的调速系统与励磁系统,对船舶发电机组实现模糊PID控制。由于模糊控制的控制规则取决于人为主观经验,且模糊控制规则和隶属度函数需要大量实验与经验佐证,采取PSO粒子群算法对模糊PID控制中的隶属度函数进行优化。根据Matlab仿真平台模型搭建及分析,表明PSO粒子群算法优化后的模糊PID控制使得船舶柴油发电机组的调速系统与励磁系统更加优化稳定,具有良好的稳态与动态性能。

柴储微电网虚拟惯量和阻尼系数可行域分析方法

采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术的储能系统能够有效提升高比例新能源接入的独立柴储微电网的惯量及频率稳定性。首先推导基于VSG的柴储微电网简化频率分析模型;在此基础上,提出一种储能VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法。该方法计及VSG最大输出功率与能量约束,保证系统满足频率最低点等基本频率稳定指标约束,并有针对性地考虑阻尼比或VSG等效功率平滑时间等定制化动态性能需求。此外,针对柴储微电网在扰动初期出现的功率振荡现象,建立计及线路阻抗的稳定性机理分析模型,并提出基于虚拟阻抗的振荡抑制策略。最后,搭建了1台50kV·A柴油发电机和1台50kV·A虚拟同步机构成的仿真和实验平台,验证所提方法的有效性。

大跨距柴油机组对中工装优化设计

基于结构参数修正模型提出一种机组对中工装优化设计方法,分析大跨距柴油机对中工装测量误差来源,分析工装挠度、测量读数、轴线差之间的修正关系;考虑工装挠度优化可行性,根据悬臂梁简化假设提出优化设计方法,通过算例进行验证,以机组开档尺寸、材料强度为约束条件、以主体杆尺寸为优化设计参数,求解对中工装结构最优解,结果表明,结构参数修正模型有较好的拟合效果,优化后对中工装主体杆重量较优化前基本持平,工装挠度降低超过50%,该优化设计方法可在满足对中要求的前提下简化优化设计过程。

基于LADRC算法的柴油发电机组控制研究

柴油发电机组是由柴油机和发电机耦合组成的复杂机电设备,具有强非线性特性。柴油发电机组正常工作的关键是控制供电电压和频率稳定。以基于他励同步发电机的柴油发电机组为对象,针对负载突变工况研究柴油机和发电机的协同控制方法。首先,基于柴油机和发电机组外特性,通过非线性插值和动态参数调度,考虑柴油机和发电机的耦合关系,建立柴油发电机组动态实时非线性模型。然后,采用线性自抗扰控制(Linear Aatomatic Disturbance Rejection Control,LADRC)算法,在输出反馈控制的基础上,将负载突变及柴油机和发电机间的耦合统一作为干扰因素,设计扩张观测器观测干扰并全面补偿。最后,进行了硬件在环试验验证:在不同负载突变工况下,可以保证供电频率波动小于0.4 Hz,端电压波动小于5.5%,满足国家供电标准,实现了柴油发电机组稳定供电的目标。

热电厂备用柴油发电机组的成功探讨

文章阐述了热电厂保安负荷的确定原则和负荷特性,并对DL/T5153—2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》中应急备用柴油发电机组容量选择的方法,及其在工程实际应用中遇到的一些实际问题进行了探讨,提出了解决的思路。