陳謙

（海軍駐上海滬東中華（集團）軍事代表室 上海 200129）

二種柴油機并車控制方法的比較

陳謙

（海軍駐上海滬東中華（集團）軍事代表室 上海 200129）

雙機并車；推進裝置；控制設(shè)備；分析與比較

對國內(nèi)和國外的二種柴油機并車裝置三級控制方法，從駕控臺、集控臺、機旁控制臺的控制部位功能，以及控制系統(tǒng)功能的負荷分配、負荷轉(zhuǎn)移和控制模式上進行了較深入的分析比較，指出了國內(nèi)和國外二種柴油機控制方法的優(yōu)缺點，可為今后柴油機控制系統(tǒng)設(shè)計選用時作參考。

0 引言

同型號的雙機并車柴油機推進裝置使用不同類型的控制設(shè)備進行控制，它們的使用功能會有什么區(qū)別？本文詳細比較了國內(nèi)設(shè)計的控制設(shè)備和國外設(shè)計的控制設(shè)備的特點，深入分析了他們各自的優(yōu)點和不足之處，以便于在今后選用時綜合它們的優(yōu)點，更好的發(fā)揮出推進裝置的性能。分析比較以控制部位功能、控制系統(tǒng)功能為重點。

1 控制部位功能比較

目前國內(nèi)雙機并車設(shè)備采用較多的控制方式為三級控制，其主要的控制原理是在駕控臺及集控臺可自動控制，集控臺可半自動控制，機艙可就地控制。自動控制時由車鐘及自動操作板發(fā)訊，通過控制器對推進系統(tǒng)進行控制，半自動控制時由半自動操作板發(fā)訊通過機艙控制器對系統(tǒng)進行控制。國外設(shè)備也采用三級控制的方式，其駕駛臺的控制功能和國產(chǎn)設(shè)計的控制功能基本相同，但集控臺的控制功能要弱化很多，機艙就地的控制功能最強。

1.1 駕控臺

駕控臺是推進裝置的常用控制部位，國內(nèi)和國外的設(shè)計思想比較統(tǒng)一。在駕控臺上都能實現(xiàn)對推進裝置的自動控制，控制功能包括：正常加速、減速、應急加速、減速、雙機并車和解列、轉(zhuǎn)速微調(diào)和螺距微調(diào)、機槳聯(lián)合控制、正常換向和緊急換向、緊急停車等，同時還設(shè)置了應急車鐘，供駕控臺故障時直接發(fā)指令到機旁控制臺，以便手動控制推進裝置，并能接收裝置故障的綜合報警。區(qū)別是國外設(shè)備在駕控臺設(shè)有柴油機的起動按鈕，可直接起動柴油機，國內(nèi)設(shè)備則沒有設(shè)置。國內(nèi)設(shè)備有半自動控制板，而國外設(shè)備則沒有。

1.2 集控臺

國內(nèi)設(shè)備的集控臺集中了所有的裝置控制功能，遙控控制器就安裝在集控臺內(nèi)，推進裝置的所有功能都是通過它來實現(xiàn)的，除能實現(xiàn)駕控臺的所有功能外，還具備半自動的控制模式，可分別控制柴油機和可調(diào)槳，集控臺上還設(shè)有顯示器以顯示推進裝置各設(shè)備的運行參數(shù)，在設(shè)備故障時顯示故障參數(shù)并聲光報警，為了方便操作還設(shè)有為推進裝置服務的輔助設(shè)備的控制按鈕，如空壓機，油泵等的起停按鈕。而國外設(shè)備的集控臺功能幾乎與駕控臺的功能相同，只是對推進裝置發(fā)出操作的指令，柴油機和可調(diào)槳的控制則分別有由自身的控制設(shè)備來完成。

1.3 機旁控制臺

國內(nèi)設(shè)備的機旁控制臺的功能主要是推進裝置的備便和接到車令后人工操作柴油機、齒輪箱、離合器和調(diào)距槳，并設(shè)有操作所需的部分參數(shù)顯示，控制臺可實現(xiàn)柴油機的起動、停車、增加功率和減小功率，可調(diào)槳螺距的控制及單機和雙機并車運行的控制。國外設(shè)備的控制臺功能主要是用于控制柴油機，它能實現(xiàn)柴油機的起動、停車、增加功率和減小功率、燃油齒條限制、雙機并車的負荷分配、相繼增壓控制。其控制臺上監(jiān)測參數(shù)相對較多，幾乎所有的柴油機參數(shù)都得到了監(jiān)視。而齒輪箱、離合器和調(diào)距槳的控制則由另外的控制設(shè)備完成。

從三個控制部位的控制功能的設(shè)置來看國內(nèi)和國外設(shè)備對駕控臺的控制功能設(shè)置高度一致，都認為其應該是最主要的操作部位，操作要簡便（不需要專業(yè)人員），且能實現(xiàn)推進裝置的自動控制。分歧最大的是集控臺的功能，國外設(shè)計的觀點是可有可無，其功能設(shè)置基本與駕控臺一樣，國內(nèi)設(shè)備則將所有的控制功能都集中在集控臺，這樣做的優(yōu)點是便于集中管理（繼承了中國人傳統(tǒng)的管理思維）。機旁控制臺則是國外設(shè)備的功能最強，這充分體現(xiàn)了他們對控制對象的深入理解和精確控制。

2 控制系統(tǒng)功能比較

雙機并車推進裝置的控制特點主要體現(xiàn)在機槳的優(yōu)化匹配、控制模式和雙機的負荷控制技術(shù)上，下面就從這兩方面深入分析。

2.1 負荷控制

當柴油機在雙機并車模式工作時，其負荷的分配就極為重要。為實現(xiàn)負荷分配的功能，國外設(shè)備采用的是控制柴油機的電子調(diào)速器使用同步模式下自動負荷分配的概念，即對一個固定速度的設(shè)定點，柴油機速度保持獨立的恒定值，而不隨柴油機提供的負荷的變化而變化，當雙機之間的負荷不平衡時（監(jiān)視燃油齒條的變化），將引起每臺電子調(diào)速器速度斜率的變化，而控制斜率就可滿足負荷的要求。而機旁控制時負荷分配采用的是半自動方法，操作人員手動調(diào)整相同的柴油機速度設(shè)定點，然后兩臺柴油機控制器將與遙控模式一樣作剩余的操作。國內(nèi)的做法是當兩臺柴油機單獨運行時，兩臺調(diào)速器分別控制兩臺柴油機，雙機并車時，在完成功率轉(zhuǎn)移達到功率平衡后就由一臺調(diào)速器來控制兩臺柴油機，當并車改為單獨運行時，調(diào)速器開始負荷轉(zhuǎn)移，負荷轉(zhuǎn)移完成后，由兩臺調(diào)速器分別控制柴油機。

前者由于有對油門位置精確采集的優(yōu)勢，在并車時可以做到雙機的負荷非常均勻，并能提出并車負荷均勻性的明確指標（如：雙機增壓器的轉(zhuǎn)速差和主機的轉(zhuǎn)速差指標）。后者則簡化控制，用一臺調(diào)速器分別發(fā)出兩個控制信號來控制并車的雙機，以化解燃油齒條信號難以精確獲得的難題。

2.2 負荷轉(zhuǎn)移

兩臺柴油機在實行并車的過程中必然要碰到負荷的轉(zhuǎn)移，國外設(shè)備的并車條件是設(shè)定精準的柴油機轉(zhuǎn)速差作為并車的條件。如當兩臺機的轉(zhuǎn)速差達到2轉(zhuǎn)時開始進行負荷的轉(zhuǎn)移，負荷轉(zhuǎn)移的過程中螺旋槳的螺距保持恒定（即扭矩保持不變）。負荷大的柴油機減油門，負荷小的柴油機增油門，直到兩臺機的功率相等時負荷轉(zhuǎn)移的過程停止；國內(nèi)設(shè)備的并車條件則比較寬松，在兩臺柴油機的轉(zhuǎn)速差達到35轉(zhuǎn)時即可并車，負荷轉(zhuǎn)移的方式與國外是相同的，并車完成后雙機的負荷差值一般可控制在5%以內(nèi)。

2.3 控制模式

國外設(shè)備的電子調(diào)速器設(shè)置在機旁控制模塊，控制系統(tǒng)對柴油機的控制都是通過機旁控制模塊來執(zhí)行的。正常工作時可在駕駛室或集控室通過操作手柄完成對動力裝置的遙控控制，并且是控制是無極平滑控制，其負荷限制曲線分別設(shè)置在機旁控制模塊和集控臺控制模塊內(nèi)。機旁控制模塊的限制曲線較集控臺高，是手動控制限制的最后防線。當手動控制時，操作人員必須同時控制調(diào)距槳控制模塊和主機控制模塊來完成指令；在駕駛室和集控室自動控制時可使用雙手柄控制四臺機和調(diào)距槳工作，也可使用單手柄模式用一個手柄控制四臺柴油機機和調(diào)距槳的工作。

國內(nèi)設(shè)備的電子調(diào)速器設(shè)置在集控臺內(nèi)，控制系統(tǒng)對柴油機的控制都是通過集控臺內(nèi)控制模塊來執(zhí)行的，遙控工作時通過網(wǎng)絡(luò)實施自動控制，半自動控制則由操作板發(fā)訊（工作時不通過網(wǎng)絡(luò)實施），由機艙控制器對推進裝置進行控制。其負荷限制曲線設(shè)置在集控臺內(nèi)，機旁操作與集控臺操作使用同一負荷限制線。

表1為國內(nèi)、國外設(shè)備控制部位功能及控制系統(tǒng)功能各項的對比結(jié)果。

表1

3 結(jié)語

綜上所述，國外設(shè)備是由兩家公司提供的，PIELSTICK公司對柴油機的性能十分了解，故它提供的柴油機機旁控制設(shè)備功能齊全、控制精確、保護健全。駕控臺和集控臺是MTU公司提供的，由于它不是方案的總體設(shè)計單位，故它提供的設(shè)備與機旁控制設(shè)備結(jié)合在一起時并沒有將雙方的優(yōu)點全部發(fā)揮出來，相反還帶來了不協(xié)調(diào)的因素。如在雙機并車負荷沒有完全平衡時進行加減速會造成柴油機的飛車；集控臺控制轉(zhuǎn)機旁控制后再進行加減速，然后轉(zhuǎn)回集控臺控制時會發(fā)生齒輪箱脫排；MTU設(shè)備與PIELSTICK設(shè)備是通過總線控制的，但使用的是模擬量控制，因此在控制精度和監(jiān)測信號的顯示上的精度也不高；由于使用無級控制使得聯(lián)控曲線中調(diào)距槳槳角和柴油機轉(zhuǎn)速分別控制（兩者不是一一對應），而用負荷限制線來反饋控制，在使用中會使柴油機經(jīng)常碰負荷限制線，從而造成轉(zhuǎn)速的波動。

國內(nèi)設(shè)備是由同一家公司設(shè)計和生產(chǎn)的，雖然對控制對象的了解不如國外公司那么深刻，但它從推進裝置總體功能的發(fā)揮上考慮得較多，基本上對推進裝置做到了有效控制和保護。然而，也有一些方面還需進行改進，如電子調(diào)速器控制參數(shù)的增加，并車時雙機負荷分配均勻性的改善等問題。

Comparison between two parallel operation control methods for diesel engines

Chen Qian

twin-engine parallel operation；propulsion installation；control equipment；analysis and comparison

The three-level control methods for two engine parallel operation systems of China and other countries are compared and analyzed in depth，including the control part function of the wheelhouse control console，central control console，and local control console，as well as the load distribution，load diversion and control mode of the control system function.The advantages and disadvantages of the two engine control are pointed out，which could be taken as reference for the engine control system design.

TK427

A

1001-9855（2011）01-0034-03

2010-07-01

陳謙（1959.04-），男，漢族，高級工程師，主要從事船舶動力裝置研究設(shè)計工作。