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船舶柴油机冷却水温度控制系统的研究与设计

张立文  
【摘要】: 作为主推进动力装置的船舶柴油机具有大惯性、多变量、多输出、运行工况复杂的特点,其工作状况好坏直接影响船舶与人身安全以及船舶经营利润。船舶柴油机冷却水的温度是影响柴油机工作的重要热工参数,精确控制冷却水的温度,对于提高柴油机的动力性、减少废气的产生、减少燃料消耗量等方面都有着重要的意义。柴油机冷却水的温度过高,会加快润滑油的老化,加速零件的磨损;柴油机冷却水温度过低(30℃以下),燃气中的酸根与水结合成酸类物质,使气缸的磨损增加。冷却水温控制的好坏直接影响柴油机的工作状态。然而由于冷却水本身的热传递过程以及系统的管路延迟使冷却水的温度变化具有了长时滞大惯性的特点,加之船舶柴油机工作状况的复杂性,给船舶柴油机温度的调节带来了很大难度,冷却水温度经常超调。 论文针对船舶柴油机冷却水温度大惯性、长时滞、易超调的特点,在深入研究船舶柴油机高温冷却水系统热力学模型与温度控制系统模型的基础上。基于前馈控制理论利用MATLAB仿真软件设计了两款前馈模糊控制器,并对控制效果进行了仿真对比试验。结果表明引入前馈模糊控制环节以后系统的控制速度与抗扰动能力显著提高。为了提高船舶柴油机冷却水温度控制系统的可靠性以及控制效果的快速性与准确性,本文设计了一套基于PLC S7-200的新型船舶柴油机冷却水温度控制系统,系统具有前馈模糊控制功能,有自动与手动运行两种工作模式,拥有人机界面,具有高低温报警、系统相关参数的设定及修改等功能。


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