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請(qǐng)聽(tīng)我說(shuō)：柴油發(fā)電機(jī)組的歷史故事
如果用簡(jiǎn)單方式看待歷史，那么組成歷史的僅僅包括年代、安徽黃山本地人名、安徽黃山本地故事三個(gè)要素。雖然時(shí)間跨度沖淡他的年代和故事，但他應(yīng)該感到欣慰，因?yàn)橹辽偎拿值靡粤鱾?。魯?shù)婪颉さ屹悹?RudoflDiesel)一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)被忘卻的名字。
命運(yùn)多篤的發(fā)明家
在科學(xué)史上，人們總是會(huì)對(duì)那種無(wú)心插柳卻一舉成功的故事津津樂(lè)道，比如倫琴射線、安徽黃山本地青霉素、安徽黃山本地宇宙微波背景輻射等等。當(dāng)然能有上述的成就固然可敬，但還有一種同樣可敬的人：他們?cè)谟猩瓴粩嗵剿?，但成就卻不被世人承認(rèn)，直到多年之后他們的成就才發(fā)揚(yáng)光大。柴油機(jī)的發(fā)明者魯?shù)婪?狄賽爾就是這樣的一個(gè)人。
狄賽爾1858年出生在法國(guó)巴黎，他的父親是德國(guó)奧古斯堡的精制皮革制造商。成年之后，狄賽爾進(jìn)入了德國(guó)的慕尼黑技術(shù)大學(xué)攻讀。就在他讀大學(xué)期間的1876年，德國(guó)人奧托研制成功了 臺(tái)4沖程煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，這是法國(guó)技師羅夏內(nèi)燃機(jī)理論 次得到實(shí)際運(yùn)用。這一成就鼓舞了當(dāng)時(shí)從事機(jī)械動(dòng)力研究的許多工程師，這其中既包括后來(lái)汽車(chē)的發(fā)明者卡爾·奔馳和戈特利普·戴姆勒，也包括對(duì)機(jī)器動(dòng)力十分有興趣的年輕人狄賽爾。
與致力于改造奧托發(fā)動(dòng)機(jī)的奔馳和戴姆勒不同，狄賽爾的想法更為超前，他想完全舍去發(fā)動(dòng)機(jī)中的點(diǎn)火系統(tǒng)，靠壓縮空氣發(fā)熱，噴入燃料后自燃做功，這種方式完全區(qū)別于吸入燃?xì)饣旌蠚恻c(diǎn)燃做功的方式，后人稱狄賽爾的原理為“壓縮式內(nèi)燃機(jī)”原理。當(dāng)然狄賽爾產(chǎn)生這樣的設(shè)想也并不是空穴來(lái)風(fēng)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)并沒(méi)有發(fā)明分電器和高壓點(diǎn)火線圈，點(diǎn)火裝置非常簡(jiǎn)陋和不穩(wěn)定，狄賽爾想跳過(guò)這個(gè)技術(shù)障礙完全是可以理解的。不久，他在法國(guó)人約瑟夫·莫勒特(JosephMollet)發(fā)明的氣動(dòng)打火機(jī)上找到了靈感，并堅(jiān)持不懈的探索下去。
狄賽爾沒(méi)有料到，他的想法實(shí)現(xiàn)起來(lái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比發(fā)明點(diǎn)火系統(tǒng)復(fù)雜的多，他所遇到的 個(gè)就是燃料問(wèn)題。常用的汽油非?；钴S，也非常容易點(diǎn)燃，但汽油卻不能適應(yīng)有很高的壓縮比的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，一旦把汽油霧化噴入含有高溫、安徽黃山本地高壓空氣的燃燒室，就會(huì)發(fā)生猛烈的敲缸甚至爆炸。舍去汽油是必然的，狄賽爾創(chuàng)造性把他的目標(biāo)指向了植物油。經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)，對(duì)于植物油的嘗試也失敗了，但他是 個(gè)把植物油料引入內(nèi)燃機(jī)的人，因而近現(xiàn)代鼓吹“綠色燃料”者都把狄賽爾尊為鼻祖。
終燃料選擇鎖定在了石油裂解產(chǎn)物中一直未被重視的柴油上。柴油相對(duì)于汽油來(lái)說(shuō)性質(zhì)非常穩(wěn)定，比較難于點(diǎn)燃，同時(shí)柴油一旦點(diǎn)燃會(huì)冒出大量的黑煙，因而它又不能像煤油那樣用作照明。但柴油穩(wěn)定的特性卻恰恰適合于壓燃式內(nèi)燃機(jī)，在壓縮比非常高的情況下柴油也不會(huì)出現(xiàn)爆震，這正是狄賽爾所需要的。經(jīng)過(guò)近20年的潛心研究，狄賽爾終于在1892年試制成了 臺(tái)壓燃式內(nèi)燃機(jī)，也就是柴油機(jī)。
這臺(tái)柴油機(jī)用汽缸吸入純空氣，再用活塞強(qiáng)力壓縮，使空氣體積縮小到15倍左右，溫度上升到500—700度，然后用壓縮空氣把霧狀柴油噴入汽缸，與缸中高溫純空氣混合，由于汽缸這是已經(jīng)有了較高的溫度，因而柴油噴入后自行燃燒做功。1892年2月27日，狄賽爾取得了此項(xiàng)技術(shù)的 。
柴油機(jī)的 特點(diǎn)是省油，熱效率高，但狄賽爾初試制的柴油機(jī)卻很不穩(wěn)定，1894年，狄賽爾改進(jìn)了柴油機(jī)并使其能運(yùn)行1分鐘左右，盡管他的柴油機(jī)還并不穩(wěn)定，但狄賽爾卻迫不及待的把它投入了商業(yè)生產(chǎn)，因?yàn)樗母?jìng)爭(zhēng)對(duì)手早在1886年就把汽油機(jī)安裝車(chē)輛上，而8年之后，汽油機(jī)汽車(chē)已經(jīng)投入了商業(yè)運(yùn)作。這位只了解技術(shù)并不了解商業(yè)運(yùn)作的發(fā)明家犯下了一生中 的一次錯(cuò)誤，他急于推向市場(chǎng)的20臺(tái)柴油機(jī)由于技術(shù)不過(guò)關(guān)，紛紛遭到了退貨，這不但給了他巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，更重要是影響了柴油機(jī)在公眾的印象，在隨后的幾年里幾乎沒(méi)有廠家或個(gè)人樂(lè)意裝配柴油機(jī)。沒(méi)有了資金來(lái)源又負(fù)債累累，這就使得狄賽爾的晚年陷入了極端貧困。1913年10月29日，55歲的狄賽爾獨(dú)自一人呆站在橫渡英吉利海峽的輪船甲板上，被巨浪卷入了大海(多數(shù)歷史學(xué)家認(rèn)為狄賽爾是跳海自盡的)。為了紀(jì)念狄賽爾，人們把柴油發(fā)動(dòng)機(jī)命名為Diesel。
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柴油發(fā)電機(jī)組在使用運(yùn)行之前必須正確安裝的必要性
機(jī)組安裝前的準(zhǔn)備工作
柴油發(fā)電機(jī)組是高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在使用運(yùn)行之前，必須正確安裝，才能保證機(jī)組可靠、安徽黃山當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)合理的正常運(yùn)行。因此，安裝時(shí)應(yīng)給予足夠的重視，本節(jié)主要介紹柴油發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備的安裝方法和注意事項(xiàng)。
（1）機(jī)組的搬運(yùn)與存放
機(jī)組及其他電氣設(shè)備一般都有包裝箱，在搬運(yùn)時(shí)應(yīng)注意將起吊的鋼索結(jié)扎在機(jī)器的適當(dāng)部位，輕吊輕放。為了安裝而吊起機(jī)組時(shí)，首先連接好底架上突出的升吊點(diǎn)，然后檢查是否已牢牢掛住，焊接處有無(wú)裂縫，螺釘是否收緊等。另外， 用橫桿起吊，以防機(jī)器碰傷，吊裝的點(diǎn)應(yīng)在重力的中心（靠近發(fā)動(dòng)機(jī)）而不是整機(jī)的中心，這樣才可以垂直吊起。一旦機(jī)器離地，就要用導(dǎo)索來(lái)防止鋼絲繩扭結(jié)或機(jī)器搖擺。機(jī)器放下時(shí)要放置在平坦及能承載發(fā)電機(jī)重量的地方。如果吊起發(fā)電機(jī)，應(yīng)安裝一個(gè)單點(diǎn)的懸吊裝置，標(biāo)準(zhǔn)有天蓋的機(jī)器已有單點(diǎn)懸吊裝置。
當(dāng)機(jī)組運(yùn)到目的地后，如需存放則應(yīng)放在庫(kù)房?jī)?nèi)。若無(wú)庫(kù)房需放在露天存放時(shí)，則應(yīng)將箱體墊高，防止雨水浸蝕，箱上應(yīng)加蓋防雨篷布，以防日曬雨淋損壞設(shè)備。由于柴油發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量和體積較大，因此，安裝前應(yīng)事先考慮好搬運(yùn)路線，在機(jī)房應(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)陌徇\(yùn)孔口。如果門(mén)窗不夠大時(shí)，可利用門(mén)窗位置留出較大的搬運(yùn)孔，待機(jī)組搬入后，再補(bǔ)砌磚墻和安裝門(mén)窗。
（2）開(kāi)箱檢查
開(kāi)箱之前將箱上的灰塵泥土掃除干凈，并查看箱體有無(wú)損傷，核實(shí)箱號(hào)及數(shù)量。開(kāi)箱時(shí)要注意切勿碰傷機(jī)件。開(kāi)箱的順序一般從頂板開(kāi)始，在頂板開(kāi)啟后，看清是否屬于準(zhǔn)備起出的機(jī)件。然后再拆其他箱板，如拆頂板有困難時(shí)，則可選擇適當(dāng)處拆除幾塊箱板，觀察清楚后，再進(jìn)行開(kāi)箱。開(kāi)箱后應(yīng)做好以下幾項(xiàng)工作。
①根據(jù)機(jī)組清單及裝箱單清點(diǎn)全部機(jī)組及附件。
②查看機(jī)組及附件的主要尺寸是否與圖紙相符。
③檢查機(jī)組及附件有無(wú)損壞、安徽黃山當(dāng)?shù)劁P蝕。
④機(jī)組在開(kāi)箱后要注意保管，放置平整，法蘭及各種接口必須封蓋、安徽黃山當(dāng)?shù)匕?，防止雨水及灰沙侵入?⑤如果機(jī)組經(jīng)檢查后，不能及時(shí)安裝，應(yīng)將拆卸過(guò)的機(jī)件精加工表面重新涂上防銹油，妥善保存。對(duì)機(jī)組的傳動(dòng)部分和滑動(dòng)部分，在防銹油尚未之前不要轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)。若因檢查已除去防銹油，在檢查完后應(yīng)重新涂上防銹油。
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介紹柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速方法
１面向Simulink數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)框圖
在建立了柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的各模型后，就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常規(guī)PID控制，變速積分PID控制，不完全微分PID控制和模糊PID控制的調(diào)速系統(tǒng)框圖。
?。保背Ｒ?guī)PID控制
首先看常規(guī)PID控制，下面是它的系統(tǒng)仿真框圖，這是常規(guī)采用的PID控制系統(tǒng)圖，通過(guò)對(duì)真實(shí)控制系統(tǒng)繪制仿真框圖，觀察采用常規(guī)PID控制效果。
?。保膊煌耆⒎諴ID控制
下面是不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖,圖２不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖這是在常規(guī)PID基礎(chǔ)上進(jìn)行了不完全微分，這是用來(lái)改善它的控制功能，取得更好的控制效果。
１．３變速度積分PID控制
下面是變速度積分PID控制系統(tǒng)仿真框圖。
?。保茨：齈ID控制
自適應(yīng)模糊PID控制是將自適應(yīng)控制的思想和常規(guī)PID控制器結(jié)合，吸收了自適應(yīng)控制和常規(guī)PID控制的優(yōu)點(diǎn)。首先它具備自適應(yīng)能力，能夠自動(dòng)識(shí)辨被控過(guò)程參數(shù)、安徽黃山本地自動(dòng)整定控制參數(shù)，能夠適應(yīng)被控過(guò)程模型參數(shù)的變化；其次它又具有常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安徽黃山本地魯棒性強(qiáng)、安徽黃山本地可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。這使得自適應(yīng)PID控制成為過(guò)程控制中一種較為理想的控制方法?！? 如果用模糊控制箱設(shè)計(jì)出模糊控制器，再在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立系統(tǒng)仿真模型，把模糊控制器模塊和我們?cè)O(shè)計(jì)的ＦＩＳ結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，就可以對(duì)它進(jìn)行仿真研究了，系統(tǒng)仿真框圖的建立關(guān)鍵是對(duì)ＰＩＤ三個(gè)參數(shù)Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的整定，這必須考慮到不同時(shí)刻三個(gè)參數(shù)的相互作用和它們之間的關(guān)系。
下面從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安徽黃山本地響應(yīng)速度、安徽黃山本地超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來(lái)考慮Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的作用，建立模糊規(guī)則表。
?。ǎ保┍壤禂?shù)Ｋｐ的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。Ｋｐ越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但容易產(chǎn)生超調(diào)，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。Ｋｐ取值過(guò)小，會(huì)降低調(diào)節(jié)精度，使響應(yīng)速度變慢，延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間，使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特征變壞。
（２）積分作用系數(shù)Ｋｉ的作用是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Ｋｉ越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差越快，但Ｋｉ過(guò)大，在響應(yīng)過(guò)程的初期會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過(guò)程的較大超調(diào)。但Ｋｉ過(guò)小會(huì)使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。
?。ǎ常┪⒎值淖饔孟禂?shù)Ｋｄ的作用是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征，其主要作用是在響應(yīng)過(guò)程中抑制偏差向任何方向的變化，對(duì)偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報(bào)。但Ｋｄ過(guò)大，會(huì)使響應(yīng)過(guò)程提前制動(dòng)，延長(zhǎng)了調(diào)節(jié)時(shí)間，而且會(huì)降低系統(tǒng)的抗干擾性能。下面是進(jìn)行模糊控制PID控制的系統(tǒng)仿真框圖。
?。矊?duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究
建立了系統(tǒng)的仿真框圖后，就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，就可以比較采用常規(guī)PID控制和變積分PID控制，不完全微分PID控制，模糊自適應(yīng)PID控制的比較，并具體分析我們采用的模糊控制系統(tǒng)仿真框圖自適應(yīng)控制時(shí)的仿真效果。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真有助于我們對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的快速理解，并初步地分析出我們需要的控制參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)的研究有積極作用。
系統(tǒng)仿真圖通過(guò)ＭＡＴＬＡＢ中的模糊控制箱實(shí)現(xiàn)，同時(shí)根據(jù)自己控制系統(tǒng)的具體特點(diǎn)和要求來(lái)建立的，基本可以反應(yīng)控制系統(tǒng)的基本情況，可以起到很好的仿真模擬作用。
首先，比較常規(guī)PID控制和變積分PID控制，變速積分PID通過(guò)改變積分項(xiàng)的累加速度，使得它和偏差大小相適應(yīng)，偏差大的時(shí)候，積分慢；偏差小時(shí)，積分快，這就可以減少超調(diào)，同時(shí)更好地靜差。
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不同類型的發(fā)電機(jī)噴射系統(tǒng)的控制功能布置不完全一樣
控制裝置主要構(gòu)成與工作原理
電控柴油噴射系統(tǒng)中的控制裝置由電控單元、安徽黃山當(dāng)?shù)馗鞣N傳感器、安徽黃山當(dāng)?shù)貓?zhí)行器以及連接它們的控制電路所組成。不同類型的電控柴油發(fā)電機(jī)噴射系統(tǒng)的控制功能、安徽黃山當(dāng)?shù)乜刂品绞胶涂刂齐娐返牟贾貌煌耆粯?，但基本原理相似?傳感器
①溫度傳感器為掌握柴油機(jī)的熱狀態(tài)，計(jì)算進(jìn)氣量及進(jìn)行排氣凈化處理，需要有能夠連續(xù)、安徽黃山當(dāng)?shù)氐販y(cè)量冷卻水溫度、安徽黃山當(dāng)?shù)剡M(jìn)氣溫度與排氣溫度的傳感器。溫度傳感器種類很多，如熱敏電阻式、安徽黃山當(dāng)?shù)匕雽?dǎo)體二極管式、安徽黃山當(dāng)?shù)責(zé)犭娕际降?。目前，柴油機(jī)常用熱敏電阻傳感器作為溫度傳感器，其利用對(duì)溫度敏感的電阻，阻值隨溫度變化的原理而工作。熱敏電阻溫度傳感器的測(cè)量電路比較簡(jiǎn)單，只要把傳感器與一個(gè)精密電阻串聯(lián)連接到一個(gè)穩(wěn)定的電源上，就可利用串聯(lián)電阻上的分壓值反映溫度的變化。
②節(jié)氣門(mén)位置傳感器節(jié)氣門(mén)位置傳感器安裝在節(jié)氣門(mén)軸上，與節(jié)氣門(mén)聯(lián)動(dòng)。其功用是將節(jié)氣門(mén)的位置或開(kāi)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸給電控單元(ECU)，作為電控單元判定柴油機(jī)運(yùn)行工況的依據(jù)。
節(jié)氣門(mén)位置傳感器有開(kāi)關(guān)型和線性輸出型兩種。開(kāi)關(guān)型節(jié)氣門(mén)位置傳感器的內(nèi)部有兩個(gè)觸點(diǎn)，分別為怠速觸點(diǎn)和全負(fù)荷觸點(diǎn)。與節(jié)氣門(mén)同軸的接觸凸輪控制兩個(gè)觸點(diǎn)的閉合或斷開(kāi)。當(dāng)柴油機(jī)在怠速時(shí)，節(jié)氣門(mén)接近關(guān)閉，怠速觸點(diǎn)閉合，這時(shí)電控單元將指令電磁噴油器增加噴油量以加濃混合氣。全負(fù)荷時(shí)，節(jié)氣門(mén)全開(kāi)，使全負(fù)荷觸點(diǎn)閉合，這時(shí)電控單元將輸出脈沖寬度長(zhǎng)的電脈沖，以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷加濃。線性輸出型節(jié)氣門(mén)位置傳感器是一個(gè)線性電位計(jì)，由節(jié)氣門(mén)軸帶動(dòng)電位計(jì)的滑動(dòng)觸點(diǎn)。當(dāng)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度不同時(shí)，電位計(jì)輸出的電壓也不同，從而將節(jié)氣門(mén)由全閉到全開(kāi)的各種開(kāi)度轉(zhuǎn)換為大小不等的電壓信號(hào)傳輸給電控單元，使其地判定柴油機(jī)的運(yùn)行工況。
③曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器通常安裝在分電器內(nèi)，用來(lái)檢測(cè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、安徽黃山當(dāng)?shù)厍S轉(zhuǎn)角以及作為控制點(diǎn)火和噴射信號(hào)源的 缸和各缸壓縮行程上止點(diǎn)信號(hào)。按照信號(hào)產(chǎn)生原理有光電式曲軸位置傳感器、安徽黃山當(dāng)?shù)貍鞲衅鳌?④氧傳感器氧傳感器安裝在排氣管內(nèi)。因排氣中氧的濃度可以反映混合氣空燃比的情況，所以在電控燃油噴射系統(tǒng)中可用于空燃比校正的反饋信號(hào)。目前，常用二氧化鈦(Ti02)和二氧化鋯(Zr02)兩種材料。
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⑤爆振傳感器爆振傳感器用于檢測(cè)柴油機(jī)有無(wú)爆振發(fā)生，它是柴油機(jī)集中控制系統(tǒng)中的重要部件。爆振檢測(cè)可以有三種途徑：一是檢測(cè)汽缸壓力；二是檢測(cè)柴油機(jī)振動(dòng)；三是檢測(cè)燃燒噪聲。目前較為常用的為振動(dòng)檢測(cè)。例如，磁滯伸縮式爆振傳感器主要用于振動(dòng)檢測(cè)，它是一種電感式傳感器。當(dāng)傳感器的固有振蕩頻率與柴油機(jī)爆振時(shí)的振動(dòng)頻率相同時(shí)，傳感器輸出 信號(hào)。
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