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船舶双燃料主机燃料模式切换过程的仿真研究
| 论文题名： | 船舶双燃料主机燃料模式切换过程的仿真研究 |
| 关键词： | 船舶双燃料主机;燃料模式;切换过程;仿真模型 |
| 摘要： | 近年来，在环境污染及能源短缺的推动下，双燃料发动机以其清洁、高效、经济性好的优点而日益受到重视。船舶双燃料主机可以根据工况需求在燃油模式和燃气模式之间进行切换，以使船舶处于最佳的营运状态。由于气缸内混合气浓度、引燃油喷射量等参数在燃气模式下比较敏感，如不能进行适当控制，在燃料模式切换过程中很容易出现气缸爆震失火、主机转速大幅度波动等不利情况。因此，进行双燃料主机燃料模式切换过程仿真为解决该问题提供了一个研究思路。 本文首先对W?rtsil? 7X82DF型双燃料主机工作原理进行了介绍；然后采用平均值建模的方法，将双燃料主机划分为气缸、进排气系统、涡轮增压器、中冷器及燃料模式切换控制系统五部分，通过对其各系统之间的关系进行分析，建立了各子系统的仿真模型；本文对双燃料主机燃料模式切换控制系统进行了介绍，并对该控制系统在主机进行燃料模式切换过程中进行的控制操作进行了分析，展现了该控制系统的逻辑流程图；最后将上述搭建的各个子系统模型进行耦合，从而在MATLAB/Simulink仿真环境中搭建了双燃料主机整机系统模型，通过分别在燃油模式和燃气模式下的稳态仿真实验验证了所搭建的双燃料主机整机系统仿真模型具有很好的仿真精度。其次介绍了新型智能群算法-麻雀搜索算法；船舶双燃料主机的燃料供给系统一般采用的是传统的PID控制器，因此当该双燃料主机在进行燃料模式切换的瞬态操作过程中很容易出现转速大幅度波动及爆震问题。针对该问题本文提出了基于麻雀搜索算法的PID控制器参数整定的优化策略，以提升控制器的控制效果，并通过在燃油模式下主机负荷突变的仿真实验，验证了该控制器能很好地调整供油量进而抑制主机的转速波动。 本文将基于麻雀搜索算法的PID参数整定控制策略应用于所搭建的双燃料主机整机系统模型，通过实验结果我们可以看到该控制策略抑制了双燃料主机在燃料模式切换过程中的转速波动。文章还进行了从全燃油运行模式切换至燃气运行模式的仿真实验及从燃气运行模式切换至全燃油运行模式的仿真实验，仿真结果展现了燃料供给、主机转速、废气温度等参数的变化趋势图，通过仿真结果我们可以看到双燃料主机在燃料模式切换的瞬态过程中平稳的完成了切换，仿真结果图也有利于我们更好地对燃料模式切换过程中主机性能的瞬态响应情况进行了解。 |
| 作者： | 鞠佳明 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 张均东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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