РОЗДІЛ 2
методологічне ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ досліджень процесів в суднових дизель-електричних
пропульсивних комплексах
Методи рішення задач досліджень процесів в суднових дизель-електричних
пропульсивних комплексах
В цьому розділі зробимо вибір тематики дисертаційної роботи, виходячи із
результатів першого розділу.
Основні результати аналізу розділу формують загальні вимоги до розв’язування
задачі підвищення ефективності передачі потужності в суднових пропульсивних
комплексах з МОД і трифазними частотно-керованими АД з коротко-замкненою
обмоткою ротора, розташованого на лінії валу рушія.
Спочатку необхідно конкретизувати питання, які необхідно вирішити для
досягнення поставленої основної задачі, які будуть складовими часткових задач,
і які, на сьогоднішній день, є не розв’язаними, або знаходяться в межах окремих
наукових досліджень і не можуть рахуватися такими, що є без суперечливими.
На пропульсивний комплекс судна в умовах різноманітних навантажень впливають як
зовнішні умови, що постійно змінюються, так і режими суднового устаткування. З
цієї причини і стійкість динамічних режимів головного двигуна буде залежати від
навантаження на головний двигун і суднову електроенергетичну мережу.
Стандартним способом забезпечення стійкості пропульсивного комплексу за умов
експлуатації СЕУ, що змінюються є корекція параметрів системи “МОД - регулятор
– СОДГ – ПЧ – АД – ГФК. Ураховуючи, що навантаження на СОДГ і упор гвинта
визначаються вимогами технологічного процесу і не можуть бути змінені в
необхідну сторону, єдиним способом забезпечення необхідної якості регулювання є
оптимальна настройка параметрів регулятора частоти обертання МОД і СОДГ, що
максимально задовольняє всім основним експлуатаційним режимам СЕУ.
Наукова ідея дисертаційного дослідження – кожний судновий дизель-електричний
пропульсивний комплекс, через свої інерційні характеристики має зону
оптимальної настройки системи регулювання, незалежно від конкретного
експлуатаційного режиму. Задача дослідження – на підставі розрахунку динамічних
характеристик СЕУ суден типу ULCVs підтвердити або спростувати початкову
передумову.
Для визначення оптимальних параметрів настройки необхідно провести аналіз всієї
системи з погляду оптимуму настройки. Перш за все, необхідно провести
розрахунок сумарного моменту інерції всіх мас системи, що рухаються, оскільки
від нього в основному залежить постійна часу системи.
При визначенні сумарного моменту інерції залежно від режиму роботи судна
ураховується те, що, наприклад, СОДГ при будь-якому завантаженні (у тому числі
і нульовому) мають обертальний рух. Кількість приєднаних до гвинта мас води
визначається кутом розвороту лопатій, який у свою чергу залежить від режиму
роботи судна.
Далі необхідно провести аналіз динамічних характеристик МОД на предмет
визначення стійкості його роботи і визначити оптимальні параметри (постійній
часу залежно від ступеня нерівномірності регулятора). Кінцевою метою проведення
досліджень в даному напрямі є розробка методики розрахунку оптимальних
параметрів настройки системи автоматичного управління, що впливає на паливну
рейку МОД, механізм зміни кроку гвинта (у разі використання гвинта
регульованого кроку), регулятор частоти обертання, частоту і напругу СОДГ.
Специфіка визначення параметрів настройки регуляторів полягає в постановки
задачі необхідності забезпечення оптимального регулювання по вибраному критерію
якості кожного режиму суднового дизель-електричного пропульсивного комплексу. В
загальному випадку повне забезпечення одного критерію робить неможливим якісне
регулювання по іншому критерію (наприклад, критерій “економічність“ в більшості
випадків суперечить критерію “експлуатаційна надійність”), тому звичайно при
обліку декількох критеріїв вибирається основній (первинний), по якому
проводиться розрахунок, а вторинні критерії використовуються для накладення меж
на значення регульованого параметра.
Отже, для вирішення задачі створення адекватної математичної моделі
енергетичних процесів суднового пропульсивного комплексу, необхідно визначити
найбільш важливі параметри всіх регуляторів, а також їх вплив на якість
перехідних процесів, які протікають в залежності від експлуатаційних умов.
Наприклад, як впливає коефіцієнт передачі регулятора оборотів МОД на якість
напруги на шинах СОДГ при підключенні до його шин АД, який вже обертається, і ,
навпаки, чи впливає на частоту обертання валу (і як що впливає, то як)
коефіцієнт передачі регулятору оборотів АД при зростанні або зменшенні напруги
на його шинах і т.д. Це дасть можливість вияснити найбільш вагомі чинники у
системі передачі потужності пропульсивного комплексу для подальшої їх
оптимізації і створення нейронних мереж управління.
Різні підходи до аналізу і моделювання ДПУ описані і постійно обговорюються
[63, 64]. Головною метою моделювання ДПУ є перевірка на продуктивність і
стабільність енергетичних систем, поліпшення показників систем управління
енергетичними комплексами, заснованих на досконаліших теоріях, з погляду
економії палива і збільшення експлуатаційної надійності.
В добре відомих моделях [65, 66] суднових дизель-електричних пропульсивних
комплексах (СДЕПК), з нестабільною напругою на шинах, малими відстанями між
споживачами, що означає зневаження імпедансом мережі, сумірними потужностями
генераторів станції і споживаною потужністю, акцент ставиться на створення
динамічних моделей енергетичних систем, інтелектуальних систем управління
електродвигунами, самоналагоджувальних (нейронних) ПІД-регуляторів різних
параметрів. Однією з головних задач при симуляції подібних систем, є ст
- Київ+380960830922