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請聽我說：柴油發(fā)電機組的歷史故事
如果用簡單方式看待歷史，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要素。雖然時間跨度沖淡他的年代和故事，但他應該感到欣慰，因為至少他的名字得以流傳。魯道夫·狄賽爾(RudoflDiesel)一個永遠不會被忘卻的名字。
命運多篤的發(fā)明家
在科學史上，人們總是會對那種無心插柳卻一舉成功的故事津津樂道，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：他們在有生之年不斷探索，但成就卻不被世人承認，直到多年之后他們的成就才發(fā)揚光大。柴油機的發(fā)明者魯道夫?狄賽爾就是這樣的一個人。
狄賽爾1858年出生在法國巴黎，他的父親是德國奧古斯堡的精制皮革制造商。成年之后，狄賽爾進入了德國的慕尼黑技術大學攻讀。就在他讀大學期間的1876年，德國人奧托研制成功了 臺4沖程煤氣發(fā)動機，這是法國技師羅夏內燃機理論 次得到實際運用。這一成就鼓舞了當時從事機械動力研究的許多工程師，這其中既包括后來汽車的發(fā)明者卡爾·奔馳和戈特利普·戴姆勒，也包括對機器動力十分有興趣的年輕人狄賽爾。
與致力于改造奧托發(fā)動機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)動機中的點火系統，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)別于吸入燃氣混合氣點燃做功的方式，后人稱狄賽爾的原理為“壓縮式內燃機”原理。當然狄賽爾產生這樣的設想也并不是空穴來風，因為當時并沒有發(fā)明分電器和高壓點火線圈，點火裝置非常簡陋和不穩(wěn)定，狄賽爾想跳過這個技術障礙完全是可以理解的。不久，他在法國人約瑟夫·莫勒特(JosephMollet)發(fā)明的氣動打火機上找到了靈感，并堅持不懈的探索下去。
狄賽爾沒有料到，他的想法實現起來遠遠比發(fā)明點火系統復雜的多，他所遇到的 個就是燃料問題。常用的汽油非?；钴S，也非常容易點燃，但汽油卻不能適應有很高的壓縮比的壓燃式發(fā)動機，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)造性把他的目標指向了植物油。經過一系列試驗，對于植物油的嘗試也失敗了，但他是 個把植物油料引入內燃機的人，因而近現代鼓吹“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物中一直未被重視的柴油上。柴油相對于汽油來說性質非常穩(wěn)定，比較難于點燃，同時柴油一旦點燃會冒出大量的黑煙，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燃機，在壓縮比非常高的情況下柴油也不會出現爆震，這正是狄賽爾所需要的。經過近20年的潛心研究，狄賽爾終于在1892年試制成了 臺壓燃式內燃機，也就是柴油機。
這臺柴油機用汽缸吸入純空氣，再用活塞強力壓縮，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，狄賽爾取得了此項技術的 。
柴油機的 特點是省油，熱效率高，但狄賽爾初試制的柴油機卻很不穩(wěn)定，1894年，狄賽爾改進了柴油機并使其能運行1分鐘左右，盡管他的柴油機還并不穩(wěn)定，但狄賽爾卻迫不及待的把它投入了商業(yè)生產，因為他的競爭對手早在1886年就把汽油機安裝車輛上，而8年之后，汽油機汽車已經投入了商業(yè)運作。這位只了解技術并不了解商業(yè)運作的發(fā)明家犯下了一生中 的一次錯誤，他急于推向市場的20臺柴油機由于技術不過關，紛紛遭到了退貨，這不但給了他巨大的經濟負擔，更重要是影響了柴油機在公眾的印象，在隨后的幾年里幾乎沒有廠家或個人樂意裝配柴油機。沒有了資金來源又負債累累，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(多數歷史學家認為狄賽爾是跳海自盡的)。為了紀念狄賽爾，人們把柴油發(fā)動機命名為Diesel。
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柴油發(fā)電機組在使用運行之前必須正確安裝的必要性
機組安裝前的準備工作
柴油發(fā)電機組是高速旋轉設備，在使用運行之前，必須正確安裝，才能保證機組可靠、安徽黃山當地經濟合理的正常運行。因此，安裝時應給予足夠的重視，本節(jié)主要介紹柴油發(fā)電機組及其輔助設備的安裝方法和注意事項。
（1）機組的搬運與存放
機組及其他電氣設備一般都有包裝箱，在搬運時應注意將起吊的鋼索結扎在機器的適當部位，輕吊輕放。為了安裝而吊起機組時，首先連接好底架上突出的升吊點，然后檢查是否已牢牢掛住，焊接處有無裂縫，螺釘是否收緊等。另外， 用橫桿起吊，以防機器碰傷，吊裝的點應在重力的中心（靠近發(fā)動機）而不是整機的中心，這樣才可以垂直吊起。一旦機器離地，就要用導索來防止鋼絲繩扭結或機器搖擺。機器放下時要放置在平坦及能承載發(fā)電機重量的地方。如果吊起發(fā)電機，應安裝一個單點的懸吊裝置，標準有天蓋的機器已有單點懸吊裝置。
當機組運到目的地后，如需存放則應放在庫房內。若無庫房需放在露天存放時，則應將箱體墊高，防止雨水浸蝕，箱上應加蓋防雨篷布，以防日曬雨淋損壞設備。由于柴油發(fā)電機組的質量和體積較大，因此，安裝前應事先考慮好搬運路線，在機房應預留適當的搬運孔口。如果門窗不夠大時，可利用門窗位置留出較大的搬運孔，待機組搬入后，再補砌磚墻和安裝門窗。
（2）開箱檢查
開箱之前將箱上的灰塵泥土掃除干凈，并查看箱體有無損傷，核實箱號及數量。開箱時要注意切勿碰傷機件。開箱的順序一般從頂板開始，在頂板開啟后，看清是否屬于準備起出的機件。然后再拆其他箱板，如拆頂板有困難時，則可選擇適當處拆除幾塊箱板，觀察清楚后，再進行開箱。開箱后應做好以下幾項工作。
①根據機組清單及裝箱單清點全部機組及附件。
②查看機組及附件的主要尺寸是否與圖紙相符。
③檢查機組及附件有無損壞、安徽黃山當地銹蝕。
④機組在開箱后要注意保管，放置平整，法蘭及各種接口必須封蓋、安徽黃山當地包扎，防止雨水及灰沙侵入。
⑤如果機組經檢查后，不能及時安裝，應將拆卸過的機件精加工表面重新涂上防銹油，妥善保存。對機組的傳動部分和滑動部分，在防銹油尚未之前不要轉動或滑動。若因檢查已除去防銹油，在檢查完后應重新涂上防銹油。
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介紹柴油發(fā)電機組調速方法
１面向Simulink數字調速系統框圖
在建立了柴油發(fā)電機組調速系統的各模型后，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控制的調速系統框圖。
１．１常規(guī)PID控制
首先看常規(guī)PID控制，下面是它的系統仿真框圖，這是常規(guī)采用的PID控制系統圖，通過對真實控制系統繪制仿真框圖，觀察采用常規(guī)PID控制效果。
１．２不完全微分PID控制
下面是不完全微分PID控制系統仿真框圖,圖２不完全微分PID控制系統仿真框圖這是在常規(guī)PID基礎上進行了不完全微分，這是用來改善它的控制功能，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控制系統仿真框圖。
１．４模糊PID控制
自適應模糊PID控制是將自適應控制的思想和常規(guī)PID控制器結合，吸收了自適應控制和常規(guī)PID控制的優(yōu)點。首先它具備自適應能力，能夠自動識辨被控過程參數、安徽黃山本地自動整定控制參數，能夠適應被控過程模型參數的變化；其次它又具有常規(guī)PID控制器結構簡單、安徽黃山本地魯棒性強、安徽黃山本地可靠性高的優(yōu)點。這使得自適應PID控制成為過程控制中一種較為理想的控制方法?！? 如果用模糊控制箱設計出模糊控制器，再在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立系統仿真模型，把模糊控制器模塊和我們設計的ＦＩＳ結構連接起來，就可以對它進行仿真研究了，系統仿真框圖的建立關鍵是對ＰＩＤ三個參數Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的整定，這必須考慮到不同時刻三個參數的相互作用和它們之間的關系。
下面從系統的穩(wěn)定性、安徽黃山本地響應速度、安徽黃山本地超調量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的作用，建立模糊規(guī)則表。
?。ǎ保┍壤禂担耍鸬淖饔檬羌涌煜到y的響應速度，提高系統的調節(jié)精度。Ｋｐ越大，系統的響應速度越快，系統的調節(jié)精度越高，但容易產生超調，可能會導致系統不穩(wěn)定。Ｋｐ取值過小，會降低調節(jié)精度，使響應速度變慢，延長調節(jié)時間，使系統動態(tài)和靜態(tài)特征變壞。
?。ǎ玻┓e分作用系數Ｋｉ的作用是系統的穩(wěn)態(tài)誤差。Ｋｉ越大，系統的靜態(tài)誤差越快，但Ｋｉ過大，在響應過程的初期會產生積分飽和現象，從而引起響應過程的較大超調。但Ｋｉ過小會使系統的靜態(tài)誤差難以，影響系統的調節(jié)精度。
（３）微分的作用系數Ｋｄ的作用是改善系統的動態(tài)特征，其主要作用是在響應過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進行提前預報。但Ｋｄ過大，會使響應過程提前制動，延長了調節(jié)時間，而且會降低系統的抗干擾性能。下面是進行模糊控制PID控制的系統仿真框圖。
?。矊ο到y進行仿真研究
建立了系統的仿真框圖后，就可以對系統進行仿真研究，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PID控制的比較，并具體分析我們采用的模糊控制系統仿真框圖自適應控制時的仿真效果。對系統進行仿真有助于我們對柴油發(fā)電機組調速系統的快速理解，并初步地分析出我們需要的控制參數，對系統的研究有積極作用。
系統仿真圖通過ＭＡＴＬＡＢ中的模糊控制箱實現，同時根據自己控制系統的具體特點和要求來建立的，基本可以反應控制系統的基本情況，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通過改變積分項的累加速度，使得它和偏差大小相適應，偏差大的時候，積分慢；偏差小時，積分快，這就可以減少超調，同時更好地靜差。
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不同類型的發(fā)電機噴射系統的控制功能布置不完全一樣
控制裝置主要構成與工作原理
電控柴油噴射系統中的控制裝置由電控單元、安徽黃山當地各種傳感器、安徽黃山當地執(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)電機噴射系統的控制功能、安徽黃山當地控制方式和控制電路的布置不完全一樣，但基本原理相似。
傳感器
①溫度傳感器為掌握柴油機的熱狀態(tài)，計算進氣量及進行排氣凈化處理，需要有能夠連續(xù)、安徽黃山當地地測量冷卻水溫度、安徽黃山當地進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、安徽黃山當地半導體二極管式、安徽黃山當地熱電偶式等。目前，柴油機常用熱敏電阻傳感器作為溫度傳感器，其利用對溫度敏感的電阻，阻值隨溫度變化的原理而工作。熱敏電阻溫度傳感器的測量電路比較簡單，只要把傳感器與一個精密電阻串聯連接到一個穩(wěn)定的電源上，就可利用串聯電阻上的分壓值反映溫度的變化。
②節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門軸上，與節(jié)氣門聯動。其功用是將節(jié)氣門的位置或開度轉換成電信號傳輸給電控單元(ECU)，作為電控單元判定柴油機運行工況的依據。
節(jié)氣門位置傳感器有開關型和線性輸出型兩種。開關型節(jié)氣門位置傳感器的內部有兩個觸點，分別為怠速觸點和全負荷觸點。與節(jié)氣門同軸的接觸凸輪控制兩個觸點的閉合或斷開。當柴油機在怠速時，節(jié)氣門接近關閉，怠速觸點閉合，這時電控單元將指令電磁噴油器增加噴油量以加濃混合氣。全負荷時，節(jié)氣門全開，使全負荷觸點閉合，這時電控單元將輸出脈沖寬度長的電脈沖，以實現全負荷加濃。線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器是一個線性電位計，由節(jié)氣門軸帶動電位計的滑動觸點。當節(jié)氣門的開度不同時，電位計輸出的電壓也不同，從而將節(jié)氣門由全閉到全開的各種開度轉換為大小不等的電壓信號傳輸給電控單元，使其地判定柴油機的運行工況。
③曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器通常安裝在分電器內，用來檢測柴油機轉速、安徽黃山當地曲軸轉角以及作為控制點火和噴射信號源的 缸和各缸壓縮行程上止點信號。按照信號產生原理有光電式曲軸位置傳感器、安徽黃山當地傳感器。
④氧傳感器氧傳感器安裝在排氣管內。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中可用于空燃比校正的反饋信號。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柴油機有無爆振發(fā)生，它是柴油機集中控制系統中的重要部件。爆振檢測可以有三種途徑：一是檢測汽缸壓力；二是檢測柴油機振動；三是檢測燃燒噪聲。目前較為常用的為振動檢測。例如，磁滯伸縮式爆振傳感器主要用于振動檢測，它是一種電感式傳感器。當傳感器的固有振蕩頻率與柴油機爆振時的振動頻率相同時，傳感器輸出 信號。
