АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ СУДНОВОЮ КОМПЛЕКСНОЮ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОЮ ТУРБОКОМПРЕСОРНОЮ УСТАНОВКОЮ З УРАХУВАННЯМ ВПЛИВУ ЗОВНІШНІХ ФАКТОРІВ

Аннотация

Розглянуто вплив зовнішніх факторів на ефективність роботи системи керування судновою комплексною електроенергетичною турбокомпресорною установкою, в якій енергія відпрацьованих газів використовується безпосередньо для приводу газової турбіни, яка передає енергію на привід нагнітача або на привід генератора. Виконано аналіз ефективності турбокомпресорних систем в різних кліматичних умовах. Отримано модель комбінованої турбокомпресорної установки, що дозволяє проводити моделювання процесів у системі у будь-яких перехідних режимах та проводити аналіз ефективності систем керування, побудованих за різними принципами. На основі аналізу процесів, що відбуваються в турбокомпресорній системі в перехідних режимах роботи, можна оцінити ефективність певних регуляторів в мінливих кліматичних умовах. Для моделювання залежності зміни потужності морських дизельних установок від температури та вологості та залежності питомої витрати палива від температури зовнішнього повітря на вході низькооборотного дизеля та потужності двигуна були використані регресійні моделі. Проведено імітаційні експерименти за допомогою комп’ютерного моделювання дизельного двигуна з базовою версією звичайного турбокомпресора та із запропонованим гібридним з короткочасним накидом навантаженням 20% при різних значеннях вологості та температури навколишнього середовища. Як видно з результатів, підвищена температура і вологість погіршують ефективність дизельного двигуна і призводять до збільшення споживання палива, а використання додаткового наддування скорочує час перехідних режимів і, отже, зменшує втрати палива в таких випадках. Подальше підвищення ефективності роботи системи нагнітання можливе за рахунок зміни параметрів регулювання контуру регулювання додаткового нагнітання, тобто впровадження адаптивної системи керування комплексною електроенергетичною турбокомпресорною установкою.

The influence of external factors on the efficiency of the control system of a marine complex electric power turbocharger plant using exhaust gas energy directly to drive a gas turbine with the subsequent transfer of energy to the drive of the supercharger or to the drive of the generator is considered. The analysis of the efficiency of turbocharger systems in different climatic conditions is carried out. A model of a combined turbocharger unit has been obtained, which allows modeling processes in the system in any transient modes and analyzing the effectiveness of control systems built according to different principles. Based on the analysis of the processes occurring in the turbocharger system in transient operating modes, it is possible to evaluate the effectiveness of certain regulators in changing climatic conditions. Regression models were used to simulate the dependence of the change in the power of marine diesel installations on temperature and humidity and the dependence of the specific fuel consumption on the temperature of the outside air at the inlet of a low-speed diesel engine and engine power. Simulation experiments were carried out using computer modeling of a diesel engine with a basic version of a conventional turbocharger and with the proposed hybrid, with a short-term load surge of 20% at various values ​​of humidity and ambient temperature. As can be seen from the results, higher temperature and humidity deteriorate the efficiency of the diesel engine and lead to increased fuel consumption, and the use of additional boost reduces the transient times and, therefore, reduces fuel losses in such cases. A further increase in the efficiency of the pumping system is possible by changing the control parameters of the additional pumping control loop, that is, the introduction of an adaptive control system for an integrated electric power turbocharger unit.