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船用柴油/天然气双燃料发电机组控制策略与实验研究
| 论文题名： | 船用柴油/天然气双燃料发电机组控制策略与实验研究 |
| 关键词： | 船用双燃料发电机组;柴油/天然气;控制策略;调速策略 |
| 摘要： | 随着环境污染和石油能源短缺的问题越来越突出，相关排放法规对船舶排放等提出的要求越来越高，传统发动机的发展之路受到极大限制。各国学者都在积极研究内燃机替代能源，天然气资源储备丰富，燃烧清洁而且价格相对低廉，是理想的柴油替代燃料。船舶移动电站主要以柴油发电机为主，如果掺烧天然气的话，既可以减少排放，有能够降低燃油成本，是船舶发电的理想装备。本文将6170柴油机改装为柴油/天然气双燃料发动机，并开发一套控制系统，使其能满足电站发电的用途。 双燃料发动机只需在原柴油机的基础上加装一套天然气供气系统，并将机械式调速器改为电子调速器。利用飞思卡尔 MC9S12XEP100单片机作为微控制芯片，开发了一套控制系统，可以对发动机进行调速控制，开创性的使用 MC33816芯片，对天然气喷射阀的正时及脉宽进行控制，该芯片将喷射阀驱动功能独立出来，使电路变得简单可靠并减轻了MCU的运行负担。利用先进软件构架，按照层次化、模块化的编程思想，阐述了转速测量、正时控制、判缸处理、状态识别、MAP管理、标定通信等策略编程思想。针对发电机的负荷突变及并车设计了两种调速策略，分别为燃油调速和燃气调速。 利用改装后的双燃料发动机进行台架实验。利用测功机模拟电站的突加负荷和突减负荷，实验发现，燃油调速的瞬态调速率要小于燃气调速，但稳定时间要略长。燃气调速的动态响应比较好，但存在负荷突变时喷气脉宽大范围阶跃跳变的问题，导致转速不够稳定。最后进行了纯柴油和双燃料的排放对比试验，双燃料模式下的碳烟排放明显降低，NOx排放相近，但是 HC排放有明显升高。在中高负荷时替代率最大，可近80％，带来了较好的经济性。 |
| 作者： | 孙磊 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 宋恩哲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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