二种柴油机并车控制方法的比较

陈谦

（海军驻上海沪东中华（集团）军事代表室 上海 200129）

二种柴油机并车控制方法的比较

陈谦

（海军驻上海沪东中华（集团）军事代表室 上海 200129）

双机并车；推进装置；控制设备；分析与比较

对国内和国外的二种柴油机并车装置三级控制方法，从驾控台、集控台、机旁控制台的控制部位功能，以及控制系统功能的负荷分配、负荷转移和控制模式上进行了较深入的分析比较，指出了国内和国外二种柴油机控制方法的优缺点，可为今后柴油机控制系统设计选用时作参考。

0 引言

同型号的双机并车柴油机推进装置使用不同类型的控制设备进行控制，它们的使用功能会有什么区别？本文详细比较了国内设计的控制设备和国外设计的控制设备的特点，深入分析了他们各自的优点和不足之处，以便于在今后选用时综合它们的优点，更好的发挥出推进装置的性能。分析比较以控制部位功能、控制系统功能为重点。

1 控制部位功能比较

目前国内双机并车设备采用较多的控制方式为三级控制，其主要的控制原理是在驾控台及集控台可自动控制，集控台可半自动控制，机舱可就地控制。自动控制时由车钟及自动操作板发讯，通过控制器对推进系统进行控制，半自动控制时由半自动操作板发讯通过机舱控制器对系统进行控制。国外设备也采用三级控制的方式，其驾驶台的控制功能和国产设计的控制功能基本相同，但集控台的控制功能要弱化很多，机舱就地的控制功能最强。

1.1 驾控台

驾控台是推进装置的常用控制部位，国内和国外的设计思想比较统一。在驾控台上都能实现对推进装置的自动控制，控制功能包括：正常加速、减速、应急加速、减速、双机并车和解列、转速微调和螺距微调、机桨联合控制、正常换向和紧急换向、紧急停车等，同时还设置了应急车钟，供驾控台故障时直接发指令到机旁控制台，以便手动控制推进装置，并能接收装置故障的综合报警。区别是国外设备在驾控台设有柴油机的起动按钮，可直接起动柴油机，国内设备则没有设置。国内设备有半自动控制板，而国外设备则没有。

1.2 集控台

国内设备的集控台集中了所有的装置控制功能，遥控控制器就安装在集控台内，推进装置的所有功能都是通过它来实现的，除能实现驾控台的所有功能外，还具备半自动的控制模式，可分别控制柴油机和可调桨，集控台上还设有显示器以显示推进装置各设备的运行参数，在设备故障时显示故障参数并声光报警，为了方便操作还设有为推进装置服务的辅助设备的控制按钮，如空压机，油泵等的起停按钮。而国外设备的集控台功能几乎与驾控台的功能相同，只是对推进装置发出操作的指令，柴油机和可调桨的控制则分别有由自身的控制设备来完成。

1.3 机旁控制台

国内设备的机旁控制台的功能主要是推进装置的备便和接到车令后人工操作柴油机、齿轮箱、离合器和调距桨，并设有操作所需的部分参数显示，控制台可实现柴油机的起动、停车、增加功率和减小功率，可调桨螺距的控制及单机和双机并车运行的控制。国外设备的控制台功能主要是用于控制柴油机，它能实现柴油机的起动、停车、增加功率和减小功率、燃油齿条限制、双机并车的负荷分配、相继增压控制。其控制台上监测参数相对较多，几乎所有的柴油机参数都得到了监视。而齿轮箱、离合器和调距桨的控制则由另外的控制设备完成。

从三个控制部位的控制功能的设置来看国内和国外设备对驾控台的控制功能设置高度一致，都认为其应该是最主要的操作部位，操作要简便（不需要专业人员），且能实现推进装置的自动控制。分歧最大的是集控台的功能，国外设计的观点是可有可无，其功能设置基本与驾控台一样，国内设备则将所有的控制功能都集中在集控台，这样做的优点是便于集中管理（继承了中国人传统的管理思维）。机旁控制台则是国外设备的功能最强，这充分体现了他们对控制对象的深入理解和精确控制。

2 控制系统功能比较

双机并车推进装置的控制特点主要体现在机桨的优化匹配、控制模式和双机的负荷控制技术上，下面就从这两方面深入分析。

2.1 负荷控制

当柴油机在双机并车模式工作时，其负荷的分配就极为重要。为实现负荷分配的功能，国外设备采用的是控制柴油机的电子调速器使用同步模式下自动负荷分配的概念，即对一个固定速度的设定点，柴油机速度保持独立的恒定值，而不随柴油机提供的负荷的变化而变化，当双机之间的负荷不平衡时（监视燃油齿条的变化），将引起每台电子调速器速度斜率的变化，而控制斜率就可满足负荷的要求。而机旁控制时负荷分配采用的是半自动方法，操作人员手动调整相同的柴油机速度设定点，然后两台柴油机控制器将与遥控模式一样作剩余的操作。国内的做法是当两台柴油机单独运行时，两台调速器分别控制两台柴油机，双机并车时，在完成功率转移达到功率平衡后就由一台调速器来控制两台柴油机，当并车改为单独运行时，调速器开始负荷转移，负荷转移完成后，由两台调速器分别控制柴油机。

前者由于有对油门位置精确采集的优势，在并车时可以做到双机的负荷非常均匀，并能提出并车负荷均匀性的明确指标（如：双机增压器的转速差和主机的转速差指标）。后者则简化控制，用一台调速器分别发出两个控制信号来控制并车的双机，以化解燃油齿条信号难以精确获得的难题。

2.2 负荷转移

两台柴油机在实行并车的过程中必然要碰到负荷的转移，国外设备的并车条件是设定精准的柴油机转速差作为并车的条件。如当两台机的转速差达到2转时开始进行负荷的转移，负荷转移的过程中螺旋桨的螺距保持恒定（即扭矩保持不变）。负荷大的柴油机减油门，负荷小的柴油机增油门，直到两台机的功率相等时负荷转移的过程停止；国内设备的并车条件则比较宽松，在两台柴油机的转速差达到35转时即可并车，负荷转移的方式与国外是相同的，并车完成后双机的负荷差值一般可控制在5%以内。

2.3 控制模式

国外设备的电子调速器设置在机旁控制模块，控制系统对柴油机的控制都是通过机旁控制模块来执行的。正常工作时可在驾驶室或集控室通过操作手柄完成对动力装置的遥控控制，并且是控制是无极平滑控制，其负荷限制曲线分别设置在机旁控制模块和集控台控制模块内。机旁控制模块的限制曲线较集控台高，是手动控制限制的最后防线。当手动控制时，操作人员必须同时控制调距桨控制模块和主机控制模块来完成指令；在驾驶室和集控室自动控制时可使用双手柄控制四台机和调距桨工作，也可使用单手柄模式用一个手柄控制四台柴油机机和调距桨的工作。

国内设备的电子调速器设置在集控台内，控制系统对柴油机的控制都是通过集控台内控制模块来执行的，遥控工作时通过网络实施自动控制，半自动控制则由操作板发讯（工作时不通过网络实施），由机舱控制器对推进装置进行控制。其负荷限制曲线设置在集控台内，机旁操作与集控台操作使用同一负荷限制线。

表1为国内、国外设备控制部位功能及控制系统功能各项的对比结果。

表1

3 结语

综上所述，国外设备是由两家公司提供的，PIELSTICK公司对柴油机的性能十分了解，故它提供的柴油机机旁控制设备功能齐全、控制精确、保护健全。驾控台和集控台是MTU公司提供的，由于它不是方案的总体设计单位，故它提供的设备与机旁控制设备结合在一起时并没有将双方的优点全部发挥出来，相反还带来了不协调的因素。如在双机并车负荷没有完全平衡时进行加减速会造成柴油机的飞车；集控台控制转机旁控制后再进行加减速，然后转回集控台控制时会发生齿轮箱脱排；MTU设备与PIELSTICK设备是通过总线控制的，但使用的是模拟量控制，因此在控制精度和监测信号的显示上的精度也不高；由于使用无级控制使得联控曲线中调距桨桨角和柴油机转速分别控制（两者不是一一对应），而用负荷限制线来反馈控制，在使用中会使柴油机经常碰负荷限制线，从而造成转速的波动。

国内设备是由同一家公司设计和生产的，虽然对控制对象的了解不如国外公司那么深刻，但它从推进装置总体功能的发挥上考虑得较多，基本上对推进装置做到了有效控制和保护。然而，也有一些方面还需进行改进，如电子调速器控制参数的增加，并车时双机负荷分配均匀性的改善等问题。

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

陈谦（1959.04-），男，汉族，高级工程师，主要从事船舶动力装置研究设计工作。