史書臣

(天津信達(dá)自動(dòng)化工程有限公司，天津 300461)

燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)組控制系統(tǒng)方法探究

史書臣

(天津信達(dá)自動(dòng)化工程有限公司，天津 300461)

以船用四沖程天然氣燃料發(fā)動(dòng)主機(jī)為參考模型，研究分析了以天然氣為燃料的發(fā)動(dòng)主機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)、主機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、主機(jī)系統(tǒng)調(diào)速控制、機(jī)械設(shè)備安全保護(hù)控制等；在滿足船級社“天然氣燃料動(dòng)力裝置”技術(shù)規(guī)范與相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，通過對發(fā)動(dòng)機(jī)組控制系統(tǒng)框架的介紹、控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)的分析、控制系統(tǒng)的各控制功能的解析、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制以及在調(diào)速控制下的燃燒控制等方面的闡述，探究一種以天然氣為燃料的發(fā)動(dòng)主機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型與方法，實(shí)現(xiàn)對以天然氣為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)組的可靠準(zhǔn)確控制，提高了其工作穩(wěn)定性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)動(dòng)主機(jī) 天然氣 優(yōu)化設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)

天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)組是適應(yīng)國際海事組織海上排放控制要求和市場環(huán)境而開發(fā)的新型動(dòng)力設(shè)備，目前世界上正在研發(fā)的天然氣燃料船用發(fā)動(dòng)機(jī)主要有兩種類型： 在柴油機(jī)機(jī)型上改進(jìn)的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和采用天然氣作為燃料的奧托循環(huán)全新發(fā)動(dòng)機(jī)，前者既可以用柴油又可以用天然氣作為船舶動(dòng)力燃料，后者只使用天然氣作為燃料。國外知名廠商已開發(fā)出天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，國內(nèi)對天然氣船用發(fā)動(dòng)主機(jī)的研究還處于起步階段。

天然氣燃料主機(jī)取代燃油或雙燃料主機(jī)，將較大程度降低發(fā)動(dòng)主機(jī)和燃料系統(tǒng)的維護(hù)要求，設(shè)備保養(yǎng)周期長，機(jī)艙更加清潔，操作上無需燃料切換，具有一定的維護(hù)使用優(yōu)勢，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)組在結(jié)構(gòu)和管理上有鮮明的獨(dú)特性。

天然氣燃料具有易燃、易爆、危險(xiǎn)性高的特點(diǎn)，所以在滿足船級社船用設(shè)備相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的前提下，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮更可靠的邏輯關(guān)系，更高等級的安全控制，提高系統(tǒng)冗余配置，應(yīng)用現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)氣體燃料主機(jī)的自動(dòng)控制，更好地實(shí)現(xiàn)以天然氣作為氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制的準(zhǔn)確性。

下面以船用四沖程天然氣燃料發(fā)動(dòng)主機(jī)為模型，結(jié)合相應(yīng)的船級社規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，探究一種天然氣燃料主機(jī)的控制方法。

1 氣體發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)功能構(gòu)架

氣體燃料使用的安全性是天然氣燃料動(dòng)力船舶的一個(gè)重要關(guān)注點(diǎn)，該類發(fā)動(dòng)機(jī)組的控制系統(tǒng)部分又是機(jī)組實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的核心組成部分，天然氣燃料(LNG燃料甲烷值高于70%的甲烷氣體)具有易燃易爆危險(xiǎn)性特征，按照船級社《氣體燃料動(dòng)力船檢驗(yàn)指南》特殊規(guī)范要求，船用天然氣主機(jī)一般要達(dá)到本安型設(shè)計(jì)要求；天然氣主機(jī)本安型設(shè)計(jì)能較好地適應(yīng)船舶布置，可在正常和非正常狀態(tài)均處于可燃?xì)怏w安全模式，整套燃?xì)夤庠O(shè)備結(jié)構(gòu)上使用雙層管或帶套管保護(hù)裝置，導(dǎo)管空間及供氣管線內(nèi)部設(shè)有可靠的氣體探測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)氣體安全監(jiān)控，天然氣主機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和船級社規(guī)范要求決定了天然氣主機(jī)的控制系統(tǒng)不同于柴油燃料主機(jī)控制系統(tǒng)。

氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)組在結(jié)構(gòu)和燃燒理論上不同于傳統(tǒng)的柴油內(nèi)燃機(jī)，如氣體燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)組應(yīng)用先進(jìn)的“共軌技術(shù)電控加執(zhí)行機(jī)構(gòu)”取代了“機(jī)械高壓油泵及正時(shí)機(jī)構(gòu)”等，氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)組一般在氣體燃料和空氣進(jìn)入機(jī)組前進(jìn)行預(yù)混合，每缸需附帶點(diǎn)火機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)，設(shè)置先導(dǎo)燃?xì)忸A(yù)燃室，以便在“做功沖程”階段快速和完全點(diǎn)燃主燃室壓縮燃?xì)?，為各缸單?dú)提供燃料氣供應(yīng)以及進(jìn)行單獨(dú)燃料氣流量定量調(diào)節(jié)，故氣體燃料動(dòng)力機(jī)組可實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。

結(jié)合天然氣主機(jī)啟動(dòng)、停車、運(yùn)轉(zhuǎn)控制、安全監(jiān)測、報(bào)警保護(hù)等不同工況要求，可將其控制系統(tǒng)劃分為四部分功能控制區(qū)，以完成機(jī)組的各個(gè)操作和監(jiān)控功能，控制區(qū)包括安全保護(hù)控制功能塊、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測控制功能塊、調(diào)速控制功能塊和啟動(dòng)程序控制功能塊四部分，各控制功能塊被組合集成在統(tǒng)一的控制系統(tǒng)內(nèi)，形成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，各控制塊有各自的內(nèi)部邏輯功能特點(diǎn)并相互獨(dú)立，故天然氣主機(jī)控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和配置上是一種集散控制系統(tǒng)模式，其系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 天然氣主機(jī)控制系統(tǒng)架構(gòu)示意

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件基本構(gòu)成

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由以下幾部分組成：

1) 控制系統(tǒng)。主要由具有SIL3等級的PLC控制單元、I/O模塊等組成。

2) 監(jiān)控終端。可以實(shí)現(xiàn)機(jī)旁監(jiān)控屏和控制室遠(yuǎn)程監(jiān)控屏獨(dú)立和切換完成監(jiān)控操作，主要由操作面板單元、單元報(bào)警指示單元、監(jiān)控機(jī)組參數(shù)、機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測、機(jī)組啟動(dòng)控制、機(jī)組安全監(jiān)測報(bào)警、機(jī)組輔助設(shè)備管理等構(gòu)成。

3) 探測及執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元。主要由點(diǎn)火系統(tǒng)、速度、溫度、壓力、負(fù)荷探測傳感設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。

4) 傳輸單元。主要由信號轉(zhuǎn)換設(shè)備和信號傳輸設(shè)備等構(gòu)成。

2.2 硬件連接

發(fā)動(dòng)機(jī)組和控制室內(nèi)的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)以通信的方式相連接，基于信號總線和以太網(wǎng)的二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化船舶主機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，構(gòu)成了控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，該系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性和較高的可靠性。

基本模塊單元控制系統(tǒng)采用硬線連接方式，機(jī)組控制器間和操作監(jiān)控系統(tǒng)通過RS-485總線Modbus協(xié)議的主從式高速通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信。

3 系統(tǒng)控制功能解析

機(jī)組集散控制系統(tǒng)以安全控制為首要控制，機(jī)組安全保護(hù)控制和狀態(tài)監(jiān)測控制分別采取獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集和控制模式；機(jī)組調(diào)速控制和啟動(dòng)程序控制分別包含有針對機(jī)組應(yīng)對負(fù)荷變化和多種程序的應(yīng)用軟件包，確保精確靈活地調(diào)節(jié)機(jī)組各種工況下燃料氣的供給，滿足可靠高效性要求，最大限度地發(fā)揮動(dòng)力機(jī)組有效功率。

3.1 安全保護(hù)控制

鑒于天然氣主機(jī)的特殊性要求，為天然氣主機(jī)設(shè)置了獨(dú)立的安全保護(hù)控制模塊，執(zhí)行重要的安全保護(hù)功能，因而控制系統(tǒng)要求有較高安全等級的硬件配置，整套安全保護(hù)控制系統(tǒng)應(yīng)選用高于SIL3等級硬件，以降低控制系統(tǒng)的事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率；控制系統(tǒng)電源，中央處理器及通信網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行模塊控制環(huán)路采用雙機(jī)熱備冗余配置，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的工作可靠性?？刂破骱髠涔╇娪蓾M足容量要求的USP系統(tǒng)進(jìn)行保障；安全保護(hù)報(bào)警系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別檢測監(jiān)測傳感器的斷線故障、控制器的電源故障及系統(tǒng)內(nèi)部故障，控制系統(tǒng)中電源故障可直接在顯示終端上顯示；通過雙回路探頭實(shí)時(shí)采集機(jī)組關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，反饋到安全控制器，進(jìn)行監(jiān)控安全保護(hù)機(jī)組。

安全控制保護(hù)功能主要包括： 機(jī)組轉(zhuǎn)速超速報(bào)警保護(hù)停車；缸套水溫高高報(bào)警停車；潤滑油壓力低低壓報(bào)警停車；齒輪機(jī)構(gòu)低低油壓報(bào)警保護(hù)停車；啟動(dòng)設(shè)備低低油壓報(bào)警保護(hù)停車；手動(dòng)緊急按鈕觸發(fā)停車；點(diǎn)火系統(tǒng)失敗停車；調(diào)速器故障停車；火焰監(jiān)測報(bào)警停車；排煙溫度高高溫報(bào)警保護(hù)停車；天然氣泄漏濃度高報(bào)警停車。

由于天然氣的易燃易爆性，對于天然氣供氣系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行全面的安全監(jiān)控，如果發(fā)生低量泄漏時(shí)，進(jìn)行報(bào)警提示并通過控制邏輯手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行主機(jī)降速；如果天然氣供氣系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏時(shí)，安全控制系統(tǒng)通過安裝于供氣系統(tǒng)的聯(lián)鎖閥，自動(dòng)關(guān)閉主機(jī)供氣閥，開啟通向大氣的放氣閥，采用惰性氣體迅速驅(qū)散天然氣，將供氣系統(tǒng)內(nèi)的燃?xì)怛?qū)入大氣，將供氣系統(tǒng)惰化，以確保天然氣不進(jìn)入外套管路或溢出，并發(fā)出報(bào)警指示。

3.2 啟動(dòng)及程序控制

機(jī)組收到啟動(dòng)指令后，控制系統(tǒng)對系統(tǒng)和執(zhí)行單元(包括聯(lián)鎖閥氣密檢查)狀態(tài)進(jìn)行掃描自檢，只有當(dāng)所有裝置處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)才允許解除啟動(dòng)聯(lián)鎖進(jìn)入觸發(fā)啟動(dòng)程序，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)依靠壓縮空氣啟動(dòng)達(dá)到最低點(diǎn)火轉(zhuǎn)速時(shí)，點(diǎn)火系統(tǒng)通過連接到各氣缸的火花塞高壓打火，然后打開發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料供應(yīng)聯(lián)鎖閥，按低負(fù)荷模式以給定燃料氣量進(jìn)入機(jī)組。

燃?xì)鈾C(jī)組的啟動(dòng)及程序控制執(zhí)行功能主要包括： 機(jī)組啟停功能，啟動(dòng)鎖定和三次啟動(dòng)失敗報(bào)警自動(dòng)鎖定功能；遠(yuǎn)程遙控啟動(dòng)或機(jī)旁本地啟動(dòng)功能；機(jī)組輔助設(shè)備主/備用的啟停與選擇功能；自動(dòng)啟停缸套水加熱控制；機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)和曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)鎖控制；天然氣燃料閥自動(dòng)鎖定和氣密檢測功能；應(yīng)急電源及控制系統(tǒng)后備電源控制；停車程序控制。

3.3 機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測控制

機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測功能模塊通過完整實(shí)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測和準(zhǔn)確的故障診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組的每個(gè)安全隱患，保證機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行；機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測主要依據(jù)機(jī)組的當(dāng)前狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)主要包括： 機(jī)組缸體、排煙、流體介質(zhì)各點(diǎn)溫度監(jiān)測；機(jī)組潤滑油與冷卻水液位監(jiān)測；機(jī)組轉(zhuǎn)速監(jiān)測；燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)壓力點(diǎn)監(jiān)測；機(jī)組振動(dòng)矢量和矢量變化監(jiān)測；調(diào)速器狀態(tài)信號監(jiān)測；機(jī)組潤滑油壓力監(jiān)測。

機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測控制器通過采集機(jī)組轉(zhuǎn)速、排煙溫度，振動(dòng)矢量(包含監(jiān)測機(jī)組喘振)等相關(guān)數(shù)據(jù)到控制系統(tǒng)的I/O采集卡，傳送至遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控顯示，并預(yù)測各機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)變化趨勢與相關(guān)報(bào)警提示。

3.4 機(jī)組調(diào)速控制

天然氣主機(jī)依靠電子調(diào)速控制器實(shí)現(xiàn)機(jī)組的燃燒控制、速度調(diào)節(jié)和負(fù)荷控制功能；調(diào)速控制單元的負(fù)荷限制模塊用于限制機(jī)組負(fù)荷過速，調(diào)速單元具有時(shí)間延時(shí)功能，根據(jù)油門調(diào)節(jié)指令和燃燒排煙檢測結(jié)果實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的燃料供應(yīng)給定值；電子調(diào)速器附帶機(jī)械與液壓執(zhí)行單元，執(zhí)行單元通過可調(diào)連桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)控制燃料氣流量。

燃?xì)鈾C(jī)組的調(diào)速控制功能包括： 機(jī)組不同階段和指令下的速度調(diào)節(jié)；機(jī)組過載荷限制控制；燃?xì)?、空氣比例控制；燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)控制；燃?xì)鈾C(jī)預(yù)燃室壓力調(diào)節(jié)；空氣流量調(diào)節(jié)控制；燃料定時(shí)調(diào)節(jié)程序負(fù)荷極限控制；滑油和冷卻水介質(zhì)溫度和壓力調(diào)節(jié)。

3.5 調(diào)速燃燒控制

1) 執(zhí)行啟動(dòng)程序天然氣發(fā)動(dòng)主機(jī)進(jìn)入啟動(dòng)階段，控制系統(tǒng)自檢完成后，觸發(fā)壓縮空氣啟動(dòng)裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)組達(dá)到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速且滿足點(diǎn)火條件時(shí)，啟動(dòng)程序允許輸入低流量啟動(dòng)燃料氣，每缸按正時(shí)順序自動(dòng)點(diǎn)火，燃?xì)鈾C(jī)組達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后，程序退出啟動(dòng)控制，發(fā)送機(jī)組轉(zhuǎn)入負(fù)荷控制階段。

2) 氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制應(yīng)用“共軌技術(shù)理論”進(jìn)行燃料控制，實(shí)現(xiàn)精確燃料供給，高壓共軌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)燃料壓力建立和噴射過程的分離，使過程控制實(shí)現(xiàn)精確的油量調(diào)整，使燃料定時(shí)定量輸入以達(dá)到對發(fā)動(dòng)機(jī)組的負(fù)荷控制；負(fù)荷程序控制主要是通過電子調(diào)速器PLC內(nèi)置的PID功能控制模塊實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)的快速調(diào)整；燃燒控制分為主/從調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以機(jī)組速度調(diào)節(jié)為主控回路，主燃料進(jìn)氣及空氣流量調(diào)節(jié)為輔助環(huán)回路，輔以天然氣燃料進(jìn)氣流量單交叉限幅，以實(shí)現(xiàn)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)組燃燒控制回路程序設(shè)計(jì)目標(biāo)，使燃料氣流量控制閥(快速電磁閥開度)的調(diào)節(jié)量在限定范圍內(nèi)，從而使燃料氣產(chǎn)生的過程負(fù)荷在小范圍內(nèi)波動(dòng)，避免使主控回路調(diào)節(jié)器產(chǎn)生調(diào)節(jié)飽和。因此，可加快滯后較大的主環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)平穩(wěn)性，使主燃?xì)庖宰罴雅浔热紵?，輸出柔性平穩(wěn)動(dòng)力。

3) 主環(huán)程序內(nèi)備份有理論計(jì)算出的各種工況下負(fù)荷變化率和負(fù)荷限制控制，經(jīng)過機(jī)組具體試驗(yàn)和調(diào)試得出的滿足機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)的投運(yùn)情況下燃機(jī)負(fù)荷變化率，作為負(fù)荷變化率曲線，主燃料進(jìn)氣流量的設(shè)定值不單純?nèi)Q于調(diào)速調(diào)節(jié)器輸出信號，而且受到主燃?xì)饣芈妨髁康乃矔r(shí)值的限制，即按天然氣燃料熱焦理論配比值求出應(yīng)配燃?xì)饬髁恐?，作為上、下限幅值，?shí)現(xiàn)不同階段燃料與空氣混合物達(dá)到最佳配比控制，同時(shí)也引入機(jī)組尾氣氧含量作為優(yōu)化參考參數(shù)，提高燃燒調(diào)速精確控制。

4) 天然氣經(jīng)減壓后進(jìn)入電控調(diào)壓器，電控調(diào)壓器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況精確控制天然氣噴射量。天然氣與空氣在混合室內(nèi)充分混合，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)，經(jīng)火花塞點(diǎn)燃進(jìn)行燃燒，火花塞的點(diǎn)火時(shí)刻由調(diào)速控制器通過24 V電源輸出控制，氧傳感器監(jiān)控即時(shí)燃燒后的尾氣氧濃度，推算出空燃比，控制器根據(jù)氧傳感器的反饋信號和控制MAP及時(shí)修正天然氣噴射量，逐缸供應(yīng)燃?xì)?、空氣流量?/p>

5) 當(dāng)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)組溫度過高等情況時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低加負(fù)荷速度。控制系統(tǒng)通過遙控操作單元監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)組的各實(shí)時(shí)參數(shù)，并接受包括負(fù)荷指令在內(nèi)的各種實(shí)時(shí)控制指令，控制系統(tǒng)接受負(fù)荷控制指令后，根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行方式和工況，平衡控制實(shí)際負(fù)荷完成對機(jī)組負(fù)荷加減載，使整個(gè)機(jī)組負(fù)荷精確追蹤負(fù)荷指令。調(diào)速燃燒控制工作原理如圖2所示。

圖2 天然氣主機(jī)調(diào)速燃燒控制工作原理示意

4 結(jié)束語

由四部分有機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)能夠完成天然氣燃料機(jī)組狀態(tài)安全檢測，平穩(wěn)啟動(dòng)，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)組完整的負(fù)荷過程控制(燃料空氣比例控制、速度控制、超速保護(hù)等)，機(jī)組運(yùn)行控制，安全聯(lián)鎖保護(hù)控制等各項(xiàng)功能?？刂葡到y(tǒng)在滿足船級社規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，使天然氣燃料主機(jī)能較好地利用“稀薄燃燒”技術(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能更加優(yōu)越，同時(shí)在如下方面進(jìn)行了優(yōu)化：

1) 改善發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)組負(fù)荷控制的穩(wěn)定性和響應(yīng)性能。

2) 通過快速響應(yīng)的信息化集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)控制過程的靈活性。

3) 防止機(jī)組喘振和過負(fù)荷現(xiàn)象。

4) 啟動(dòng)和停車多點(diǎn)安全保護(hù)控制。

5) 控制結(jié)構(gòu)簡單明了，故障點(diǎn)檢查方便。

控制系統(tǒng)方法適合在負(fù)荷多變的船舶上使用，實(shí)現(xiàn)良好的調(diào)速特性，在機(jī)組小負(fù)荷狀態(tài)下可使燃料/空氣混合物達(dá)到最佳燃燒控制，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的良好動(dòng)力輸出，機(jī)組控制穩(wěn)定可靠，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

[1] 國際電工委員會(huì).IEC 60092-301船舶電器設(shè)施 第301部分： 設(shè)備-發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)[S].日內(nèi)瓦： 國際電工委員會(huì)，2001.

[2] 國際電工委員會(huì).IEC 60092-504船舶電氣設(shè)施 第504部分： 特項(xiàng)-控制和儀器儀表[S].日內(nèi)瓦： 國際電工委員會(huì)，2001.

[3] ANSI. NFPA 72C—2010遠(yuǎn)傳信號系統(tǒng)[S].美國： 美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)，2010.

[4] 國際電工委員會(huì). IEC 61508—2010功能安全等級(SIL)[S].日內(nèi)瓦： 國際電工委員會(huì)， 2010.

[5] 王積偉.控制理論與控制工程[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[6] 楊鑄，姜傳勝，朱剛，等.GB 12358—2006作業(yè)場所環(huán)境氣體檢測報(bào)警儀通用技術(shù)要求[S].北京： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[7] 美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì).NFPA72—2010火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[S].紐約： 美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)，2010.

[8] 馮輝宗，吳小敏，袁榮棣，等.基于PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷[J].化工自動(dòng)化及儀表

[9] 郭琪，溫海濤，呂孟軍，等.某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)油啟封設(shè)備的研制[J].化工自動(dòng)化及儀表，2013，40(09)： 1111-1113，1178.

Discussion on Control System Methods for Fuel Gas Engine Unit

Shi Shuchen

(Tianjin Sinoda Automation Engineering Co. Ltd.， Tianjin， 300461， China)

Taking four stroke natural gas host engine as a reference， the system startup， host engine system state monitoring， speed regulating， safety protection control and so on are investigated for host engine with natural gas as fuel. Under premise of meeting technical specifications of “natural gas fuel power plant” of ship classification society and related national standards， one kind of design model and method of optimization of control system for launch host using natural gas as fuel is explored through introduction control system framework， analysis of hardware and software design of control system， analysis of each functions of control system， speed regulation and combustion under speed control etc. to achieve reliable and accurate control for engine using natural gas as fuel， and to improve stability， reliability and economic efficiency.

start main engine； natural gas； optimal design； control system

史書臣，男，1989年畢業(yè)于沈陽化工學(xué)院生產(chǎn)過程自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)，現(xiàn)就職于天津信達(dá)自動(dòng)化工程有限公司，主要從事過程控制、機(jī)電設(shè)備控制設(shè)計(jì)及大型工程項(xiàng)目管理等工作，任高級工程師、總工程師。

TP273

B

1007-7324(2015)01-0039-04

稿件收到日期： 2014-10-31。