[发明专利]基于滑模变结构控制的船用柴油机粘温控制系统

说明书

本发明公开了一种基于滑模变结构控制的船用柴油机粘温控制系统，包括能预加热的轻油柜、能预加热的重油柜、混油柜、滤器、油泵、加热器、粘温控制单元、主机、进油三通调节阀和回油三通调节阀，粘温控制单元包括粘度变送器、温度传感器和控制器，控制器根据粘度变送器上传的粘度信息和温度传感器上传的温度信息调节进油三通调节阀、回油三通调节阀和加热器从而精确控制进入主机的燃油的粘度和温度、保证燃油的雾化和燃烧效果，控制器根据燃油粘温控制系统数学模型对燃油的粘度和温度进行控制，燃油粘温控制系统数学模型是基于滑模变结构控制方法建立的非线性数学模型。可以对粘度和温度进行同时精确控制，保证了燃油的喷射稳定性。

技术领域

本发明属于船用柴油机领域，具体涉及一种基于滑模变结构控制的船用柴油机粘温控制系统。

背景技术

出于经济性和适用性的考虑，在相当长的一段时间内仍将使用重油作为船舶动力装置的主要燃料，虽然重油的分类非常复杂，但是不管什么类型的重油，常温下粘度很高，难以在船舶燃油供油管路中方便地输送，直接喷入气缸会导致喷油器喷嘴堵塞与结碳，燃烧不充分冒黑烟等不良后果，所以需要将重油加热达到一定的温度，从而达到适合雾化和燃烧的粘度。

目前，粘温控制系统对温度与粘度的控制都是分离的，无法同时实现对重油温度和粘度的定值控制，尤其是大惯性系统温度控制滞后效应明显、控制结果大起大落，因此无法保证燃油的喷射稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于滑模变结构控制的船用柴油机粘温控制系统，可以对粘度和温度进行同时精确控制，保证了燃油的喷射稳定性。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于滑模变结构控制的船用柴油机粘温控制系统，包括能预加热的轻油柜、能预加热的重油柜、混油柜、滤器、油泵、加热器、粘温控制单元、主机、进油三通调节阀和回油三通调节阀，粘温控制单元包括粘度变送器、温度传感器和控制器，混油柜出口端通过管道依次与滤器、油泵、加热器、粘度变送器和温度传感器、主机连接，主机通过循环管连接至混油柜进口端，轻油柜和重油柜分别通过各自带有进油阀的进油管与进油三通调节阀的两端口连接，进油三通调节阀剩下的端口接入循环管，轻油柜和重油柜分别通过各自带有回油阀的回油管与回油三通调节阀的两端口连接，回油三通调节阀剩下的端口接入循环管，控制器根据粘度变送器上传的粘度信息和温度传感器上传的温度信息调节进油三通调节阀、回油三通调节阀和加热器从而精确控制进入主机的燃油的粘度和温度、保证燃油的雾化和燃烧效果，控制器根据燃油粘温控制系统数学模型对燃油的粘度和温度进行控制，燃油粘温控制系统数学模型是基于滑模变结构控制方法建立的非线性数学模型，包含温度状态变量的状态方程和粘度输出变量的输出方程。

进一步地，还包括冲洗油柜，冲洗油柜通过带有进油阀的进油管接入循环管，循环管上冲洗油柜的接入点下游设有冲洗阀。

进一步地，滤器为燃油精细过滤器。

进一步地，油泵与溢流阀组合使用。

燃油粘温控制系统数学模型的建立过程是：

S1、选择控制目标；

主机从起动到正常运行的控制顺序依次为轻柴油的温度程序控制、轻柴油到重油切换的中间温度定值控制、重油的温度程序控制和主机正常运行状态下重油的温度定值或者粘度定值控制，选择主机正常运行状态下重油的温度定值或者粘度定值控制作为控制目标，根据不同型号重油实验测定的粘度-温度关系特性曲线可知，重油粘度与温度存在线性数学关系，因此控制策略为，控制重油的温度在保证燃油的雾化和燃烧效果所需的粘度对应的温度值上，当主机在运行过程中出现扰动，温度和粘度同时偏离给定值时，将温度控制在定值，监测粘度数值保证波动范围不大即可；

S2、建立主机正常运行状态下重油的换热模型；