船舶柴油机调速器系统仿真及故障诊断智能系统

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摘要：船舶柴油机是一个复杂的系统，具有多系统性、非线性，其运行环境相对比较恶劣。柴油机的调速器则负责将船舶的转速范围维持在规定的范围之内，进而保障船舶正常运行。在船舶运

船舶柴油机是一个复杂的系统，具有多系统性、非线性，其运行环境相对比较恶劣。柴油机的调速器则负责将船舶的转速范围维持在规定的范围之内，进而保障船舶正常运行。在船舶运行的过程中，柴油机调速器极容易受到运行环境、海况和工矿等不同要求的制约，传统的控制模式下，极容易导致船舶柴油机在运行的过程中，产生多种问题。因此，在信息技术背景下，必须要充分借助仿真技术，构建一个仿真诊断系统，对船舶柴油机调速器运行中可能出现的故障进行诊断。

1 船舶柴油机调速器结构与功能分析

柴油机调速器是船舶运行的动力系统，主要是对船舶柴油机的转速进行控制，进而对其转速和喷油量进行改变，最终使得柴油机在规定的范围内进行转速。就船舶柴油机调速器结构来说，按照调速器执行的机构不同，可将其划分为机械式、液压和电子调速器三种。其中，电子调速器主要有模拟电子调速器和数字电子调速器两种，属于电子控制系统。与其他的调速器不同，电子调速器无需使用机械机构，并且在调控的时候，动作十分灵敏、反应速度非常快，并且具有安装简单和方便，便于对其他控制系统的接口进行控制，进而实现船舶柴油机的自动化控制。

船舶柴油机电子调速器主要是由三个部分所组成，即：转速控制器、电子驱动单元、电动执行器，主要是对船舶柴油机进行精准、快速和稳定的控制，保障柴油机规范的供油，并保障其正常运行[1]。

1.1 转速控制器

主要是对柴油机的转速进行检测，结合传播柴油机的运行情况，对其转速进行控制和调节。而在这一部分中，微处理器则是其核心，对低速柴油机的运行特点进行了充分地考虑，并且在调节的时候，对其转速的稳定性进行了充分地关注；

在船舶柴油机中，通过转速控制，可以充分结合船舶运行的实际情况，在既定操作模式下，对柴油机的主机转速进行有效的调节和控制，进而保障船舶的正常运行。具体来说，其功能主要包括：工作方法选用、转速和供油限制、故障和转速检测、转速调节、共有补偿、VIT和汽缸润滑控制等。

1.2 电子驱动单元

这一部分是船舶柴油机电子调速器中的中间环节，主要是对对转速控制器所传送过来的油门开度设定值的命令进行接收，只有经过线性变化、功率放大等，将这一信号输出，并进行执行。同时，这一单元还对船舶柴油机中电动执行器相关的转角输角变化的反馈信号进行接收；

在船舶柴油机的电子调速器运行中，电子驱动单元作为一个重要的中间环节，在柴油机运行的时候，主要包括状态监视、无差调节、品质调节和功率放大等功能，将电子调速器控制在规范的速度内，保障船舶的正常运行。

1.3 电动执行器

这一部分主要由驱动电机、减速机构共同组成。其中，减速机构则是通过传统机构、供油离合器对主机油门的开度进行控制；驱动电机则要制定一些反馈信息。在在船舶柴油机的电子调速器系统中，电动执行器实质上就是一个带有内置式制动器的伺服电动机，主要是安装在高压油泵油门齿条的侧边，最终对油门的齿条进行驱动[2]。

2 船舶柴油机调速器系统仿真

船舶柴油机调速器系统仿真就是以船舶电子调速器作为系统原型，将现代系统仿真理论建立相关的模型，并在计算机上进行模拟运行。可以说，这一仿真系统是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术、计算机技术等理论基础之上，并且以计算机、其他的专用物理效应设备作为工具，借助系统模型进行实验。之后，由相关的专家，根据自己已有知识经验，凭借数结果进行分析，进而得出相关的结论。

图1 系统仿真概述

具体来说，仿真系统主要包括三个基本的元素，即：系统、系统模型、计算机。并且这三个基本的元素，是通过模型建立、仿真模型建立、仿真试验三项活动将其联系起来的，具体如图1所示。

在本次研究中，船舶柴油机调速器中的仿真系统中，主要包括系统建模、计算机模型建立、仿真运行三个模块。其中，系统建模主要是从柴油机调速器中构建一个系统模型，即：建立模型结构、提供数据；计算机模型建立的任务则是将系统模型进行抽象，使其成为数学公式、逻辑流程图，并对其进行模型验证。同时，这一版块的任务还负责将抽象的公式和流程图进行转换，使其成为计算机语言描述模型，进而建立一个仿真模型；仿真运行这一模块的任务则是将模型的行为与实际系统的行为进行比较，并对模型程序实现的准确性、计算机产生数据的准确性进行验证[3]。

文章来源：《船舶标准化与质量》 网址: http://www.cbbzhyzl.cn/qikandaodu/2021/0305/745.html

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