專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柴油機(jī)負(fù)荷保護(hù)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在船舶推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域，船用調(diào)距槳推進(jìn)器廣泛應(yīng)用于各種海洋工程船舶中。配備調(diào)距槳推進(jìn)器的主推進(jìn)系統(tǒng)，往往采用柴油機(jī)作為調(diào)距槳驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置。船舶運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)改變調(diào)距槳推進(jìn)器的螺距大小，可調(diào)整驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)輸出功率的大小，從而使得船舶獲得不同大小的推進(jìn)力，進(jìn)而改變船舶航行速度。適用于調(diào)距槳推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)具備一條轉(zhuǎn)速一功率曲線，即對(duì)應(yīng)不同的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，柴油機(jī)允許輸出的額定功率是不同的。當(dāng)柴油機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率超過(guò)其額定功率時(shí)，會(huì)出現(xiàn)柴油機(jī)過(guò)載。在船舶推進(jìn)器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)柴油機(jī)與調(diào)距槳的特性匹配設(shè)計(jì)一般不會(huì)造成柴油機(jī)過(guò)載。但船舶在航行過(guò)程中會(huì)受到風(fēng)、浪和流等外部作用力的影響，會(huì)造成柴油機(jī)過(guò)載。柴油機(jī)過(guò)載會(huì)對(duì)柴油機(jī)帶來(lái)?yè)p害，嚴(yán)重影響柴油機(jī)使用壽命，并威脅船舶運(yùn)行安全。因此，在該類(lèi)型船舶推進(jìn)器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)一種防止調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)出現(xiàn)過(guò)載的柴油機(jī)負(fù)荷保護(hù)裝置和方法顯得尤為重要。由于風(fēng)、浪和流等外部作用力是不可控的，為防止柴油機(jī)過(guò)載，現(xiàn)有方法僅通過(guò)降低調(diào)距槳螺距的方法來(lái)降低柴油機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率，以達(dá)到避免柴油機(jī)出現(xiàn)過(guò)載的目的。具體地，當(dāng)檢測(cè)到即時(shí)轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，柴油機(jī)負(fù)荷超過(guò)其額定輸出功率時(shí)，開(kāi)始降低螺距，以減少柴油機(jī)輸出功率，從而避免柴油機(jī)出現(xiàn)過(guò)載。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:該方法為被動(dòng)防止 柴油機(jī)過(guò)載，當(dāng)開(kāi)始降低螺距以避免柴油機(jī)過(guò)載時(shí)，柴油機(jī)已出現(xiàn)過(guò)載工況。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)被動(dòng)防止柴油機(jī)過(guò)載的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法和裝置。所述技術(shù)方案如下:一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法，所述方法包括:獲取柴油機(jī)的功率輸出余量、調(diào)距槳的螺距指令調(diào)整因子、螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間；獲取所述柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速以及實(shí)時(shí)輸出功率；確定所述柴油機(jī)在所述實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速下的額定輸出功率；確定所述實(shí)時(shí)輸出功率減去所述額定輸出功率再減去所述功率輸出余量所得的值；當(dāng)所述值大于O時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行控制，包括:首次獲取所述調(diào)距槳的螺距控制指令值，并在所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，控制所述螺旋槳以調(diào)整后的螺距值運(yùn)行，在所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間之后，實(shí)時(shí)獲取所述調(diào)距槳的螺距控制指令值，控制所述螺旋槳以所述實(shí)時(shí)獲取的螺距控制指令值運(yùn)行，其中，所述調(diào)整后的螺距值為首次獲取的螺距控制指令值與所述螺距指令調(diào)整因子的乘積。進(jìn)一步地,所述方法還包括:獲取所述調(diào)距槳的螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間，則，所述當(dāng)所述值大于O時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行調(diào)整，具體為:當(dāng)所述值大于O的持續(xù)時(shí)間超過(guò)所述螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行調(diào)整。較佳地，所述柴油機(jī)的功率輸出余量為所述柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩的O 0.5倍。較佳地，所述螺距指令調(diào)整因子為0.4 0.8。較佳地、所述螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間為2 5秒，所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為15 30秒。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的裝置，其特征在于，包括:參數(shù)獲取單元，用于獲取柴油機(jī)的功率輸出余量、調(diào)距槳的螺距指令調(diào)整因子以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間；信號(hào)獲取單元，用于獲取所述調(diào)距槳的螺距控制指令值、柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速以及實(shí)時(shí)輸出功率；額定輸出功率確定單元，與所述信號(hào)獲取單元連接，用于確定所述柴油機(jī)在所述實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速下的額定輸出功率；功率差值確定單元，與所述信號(hào)獲取單元、所述額定輸出功率確定單元和所述參數(shù)獲取單元連接，用于確定所述實(shí)時(shí)輸出功率減去所述額定輸出功率再減去所述功率輸出余量所得的值；螺距控制單元，與所述參數(shù)獲取單元、所述信號(hào)獲取單元和所述功率差值確定單元連接，用于當(dāng)所述差值大于O時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行控制，包括:首次接收所述信號(hào)獲取單元獲取的螺距控制指令值，在所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，輸出螺距調(diào)整值，并在所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間之后，實(shí)時(shí)接收所述信號(hào)獲取單元獲取的螺距控制指令值，并輸出實(shí)時(shí)螺距值，所述螺距調(diào)整值為首次接收的螺距控制指令值與所述螺距指令調(diào)整因子的乘積，所述實(shí)時(shí)螺距值為實(shí)時(shí)接收的螺距控制指令值；螺距執(zhí)行單元，與所述螺距控制單元連接，用于根據(jù)所述螺距控制單元輸出的螺距調(diào)整值和實(shí)時(shí)螺距值控制所述螺旋槳運(yùn)行。

進(jìn)一步地，所述參數(shù)獲取單元還用于獲取所述調(diào)距槳的螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間，則，所述螺距控制單元具體用于當(dāng)所述差值大于O的持續(xù)時(shí)間超過(guò)所述螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行控制。較佳地，所述柴油機(jī)的功率輸出余量為所述柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩的O 0.5倍。較佳地，所述螺距指令調(diào)整因子為0.4 0.8。
較佳地，所述螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間為2 5秒，所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為15 30秒。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:通過(guò)設(shè)置柴油機(jī)的功率輸出余量(該功率輸出余量的取值范圍小于1)，并通過(guò)計(jì)算柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速下，柴油機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率與所述額定輸出功率、所述功率輸出余量之間的差值，根據(jù)差值是否大于O來(lái)判斷是否需要調(diào)整螺距大小，當(dāng)差值大于O時(shí)，表示柴油機(jī)即將過(guò)載，此時(shí)提前降低螺距，從而主動(dòng)防止柴油機(jī)出現(xiàn)過(guò)載工況。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法的流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a是圖3所示裝置的硬件框架圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例一本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法，參見(jiàn)圖1，該方法包括:步驟SlOl:獲取柴油機(jī)的功率輸出余量X、調(diào)距槳的螺距指令調(diào)整因子y以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to ；步驟S102:獲取該柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0以及實(shí)時(shí)輸出功率p0 ；步驟S103:確定該柴油機(jī)在實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0下的額定輸出功率p ；步驟S104:確定實(shí)時(shí)輸出功率PO減去額定輸出功率P再減去功率輸出余量X所得的值e,即:e=pO-p_x ；步驟S105:當(dāng)值e大于O時(shí)，對(duì)該螺旋槳的螺距進(jìn)行控制，包括:首次獲取該調(diào)距槳的螺距控制指令值C1，并在螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to內(nèi)，控制螺旋槳以調(diào)整后的螺距值A(chǔ)運(yùn)行，在螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to之后，實(shí)時(shí)獲取該調(diào)距槳的螺距控制指令值C2,控制螺旋槳以該實(shí)時(shí)獲取的螺距控制指令值C2運(yùn)行，其中，調(diào)整后的螺距值A(chǔ)為首次獲取的螺距控制指令值C1與螺距指令調(diào)整因子I的乘積，即A=yXCi。本實(shí)施例一具有如下優(yōu)點(diǎn):
首先，通過(guò)步驟SlOl來(lái)獲取柴油機(jī)的功率輸出余量X，并通過(guò)步驟S103和步驟S104來(lái)確定柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0下，柴油機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率PO與額定輸出功率P、功率輸出余量X之間的差值e，通過(guò)步驟S105中根據(jù)值e是否大于O來(lái)判斷是否需要調(diào)整螺距大小，當(dāng)差值大于O時(shí)，表示柴油機(jī)即將過(guò)載，此時(shí)對(duì)該螺旋槳的螺距進(jìn)行調(diào)整和控制，以提前降低螺距，從而主動(dòng)防止柴油機(jī)出現(xiàn)過(guò)載工況。另外，在螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間tO內(nèi)，本方法控制螺旋槳以調(diào)整后的螺距值運(yùn)行，當(dāng)螺旋槳以調(diào)整后的螺距值運(yùn)行的時(shí)間超過(guò)螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to時(shí)，再對(duì)螺距進(jìn)行調(diào)整，將螺距值調(diào)整為實(shí)時(shí)獲取的螺距控制指令值C2，這樣，可有效避免調(diào)距槳推進(jìn)器螺距調(diào)整頻繁，使得柴油機(jī)輸出功率更加平穩(wěn)，柴油機(jī)使用壽命得到延長(zhǎng)，保證了船舶穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)施例二本發(fā)明實(shí)施例提供了另一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法，參見(jiàn)圖2，該方法包括:步驟S201:獲取柴油機(jī)的功率輸出余量X、調(diào)距槳的螺距指令調(diào)整因子y、螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to ；步驟S202:獲取該柴油機(jī)的實(shí) 時(shí)轉(zhuǎn)速n0以及實(shí)時(shí)輸出功率p0 ；步驟S203:確定該柴油機(jī)在實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0下的額定輸出功率p ；步驟S204:確定實(shí)時(shí)輸出功率PO減去額定輸出功率P再減去功率輸出余量X所得的值e,即:e=p0-p_x ；步驟S205:當(dāng)值e大于O的持續(xù)時(shí)間超過(guò)螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t時(shí)，對(duì)該螺旋槳的螺距進(jìn)行控制，包括:首次獲取該調(diào)距槳的螺距控制指令值C1，并在螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to內(nèi)，控制螺旋槳以調(diào)整后的螺距值A(chǔ)運(yùn)行，在螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to之后，實(shí)時(shí)獲取該調(diào)距槳的螺距控制指令值C2,控制螺旋槳以該實(shí)時(shí)獲取的螺距控制指令值C2運(yùn)行，其中，調(diào)整后的螺距值A(chǔ)為首次獲取的螺距控制指令值C1與螺距指令調(diào)整因子y的乘積，即 A=YXC1O本實(shí)施例二除了具有上述實(shí)施例一的優(yōu)點(diǎn)外,還具有如下優(yōu)點(diǎn):當(dāng)值e大于O的持續(xù)時(shí)間超過(guò)螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t時(shí)，才對(duì)螺距進(jìn)行調(diào)整控制，這樣，可有效避免外部負(fù)載一起的瞬時(shí)負(fù)載過(guò)大導(dǎo)致調(diào)距槳推進(jìn)器螺距調(diào)整頻繁的問(wèn)題，使得柴油機(jī)輸出功率更加平穩(wěn)，柴油機(jī)使用壽命得到延長(zhǎng)，保證了船舶穩(wěn)定運(yùn)行。最后，獲取的參數(shù)如柴油機(jī)的功率輸出余量X、螺距指令調(diào)整因子y、螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to可調(diào)，這使得柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)距槳推進(jìn)器可適應(yīng)不同的工況。作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式，該柴油機(jī)的功率輸出余量X為柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩的O 0.5倍。經(jīng)過(guò)多次航行試驗(yàn)，確定該范圍是有效的。該范圍一方面保證了船舶在各種不同的海況下運(yùn)行時(shí)，仍然能夠獲得足夠的動(dòng)力，另一方面，在船舶運(yùn)行過(guò)程中，主機(jī)有足夠的功率余量以抵消外部負(fù)載對(duì)主機(jī)的影響。當(dāng)船舶運(yùn)行海況良好時(shí)，可盡量設(shè)小該柴油機(jī)的功率輸出余量，以充分發(fā)揮主機(jī)功率；當(dāng)船舶運(yùn)行海況惡劣時(shí)，可適當(dāng)增大柴油機(jī)的功率輸出余量，以應(yīng)對(duì)惡劣海況對(duì)主機(jī)的影響，從而保護(hù)主機(jī)。作為本發(fā)明的再一實(shí)施方式，該螺距指令調(diào)整因子y為0.4 0.8。經(jīng)過(guò)多次航行試驗(yàn)，確定該范圍是有效的。該范圍一方面保證了船舶在進(jìn)行螺距調(diào)整處理后仍然能夠獲得足夠的動(dòng)力，另一方面可以有效保護(hù)主機(jī)，避免過(guò)載。當(dāng)海況良好時(shí)，柴油機(jī)出現(xiàn)輕微過(guò)載的可能性較大，且持續(xù)時(shí)間較短，可適當(dāng)增大螺距指令調(diào)整因子；當(dāng)海況較惡劣時(shí)，海況對(duì)柴油機(jī)的影響較大，易出現(xiàn)強(qiáng)過(guò)載工況，此時(shí)可縮短螺距指令調(diào)整因子，以盡量減小主機(jī)負(fù)荷，從而保護(hù)主機(jī)。作為本發(fā)明的又一實(shí)施方式，該螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t為2 5秒。經(jīng)過(guò)多次航行試驗(yàn)，確定該范圍是有效的。該范圍一方面可有效避免外部負(fù)載波動(dòng)過(guò)大所造成的主機(jī)過(guò)載，另一方面可有效避免外部負(fù)載的瞬時(shí)波動(dòng)造成的主機(jī)過(guò)載。當(dāng)海況良好時(shí)，柴油機(jī)出現(xiàn)輕微過(guò)載的可能性較大，且持續(xù)時(shí)間較短，可適當(dāng)增大螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間；當(dāng)海況較惡劣時(shí)，海況對(duì)柴油機(jī)的影響較大，易出現(xiàn)過(guò)載工況，此時(shí)可縮短螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間，以盡快降低主機(jī)負(fù)荷，從而保護(hù)主機(jī)。作為本發(fā)明的再一實(shí)施方式。該螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間tO為15 30秒。經(jīng)過(guò)多次航行試驗(yàn)，確定該范圍是有效的。該范圍一方面可使得船舶操作人員有足夠的反映時(shí)間來(lái)根據(jù)船舶實(shí)際運(yùn)行情況主動(dòng)調(diào)整螺距大小，另一方面，可使船舶在可控范圍內(nèi)，避免船舶運(yùn)行長(zhǎng)時(shí)間脫離操作人員的控制，以確保船舶的運(yùn)行安全。該時(shí)間長(zhǎng)根據(jù)船舶操作人員習(xí)慣設(shè)置，其時(shí)間設(shè)置需足夠長(zhǎng)，以使船舶操縱人員能夠準(zhǔn)確獲知船舶已處于降負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，主機(jī)可能即將會(huì)出現(xiàn)過(guò)載工況，以提醒船舶操縱人員需要控制螺旋槳以主動(dòng)降低螺距指令值。在上述實(shí)施方式下，作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式，該方法還包括:當(dāng)值e不大于O或值e大于O的持續(xù)時(shí)間未超過(guò)螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t時(shí)，實(shí)時(shí)獲取該調(diào)距槳的螺距控制指 令值C2，控制螺旋槳以該實(shí)時(shí)獲取的螺距控制指令值C2運(yùn)行。在上述情況下，由于柴油機(jī)是正常工作的，因此無(wú)需對(duì)螺距進(jìn)行調(diào)整。需要說(shuō)明的是，步驟S103中，確定該柴油機(jī)在實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0下的額定輸出功率P可以通過(guò)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速一額定輸出功率模擬曲線確定，其中柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速一額定輸出功率模擬曲線可以是柴油機(jī)在出廠時(shí)已設(shè)置好，或者，柴油機(jī)出廠后，通過(guò)將柴油機(jī)實(shí)際的轉(zhuǎn)速一功率曲線進(jìn)行分段線性化處理獲得，也可以通過(guò)將柴油機(jī)實(shí)際的轉(zhuǎn)速一功率曲線先進(jìn)行分段線性化處理后，再進(jìn)行高級(jí)數(shù)據(jù)擬合而獲得。這兩種方式僅僅是得到轉(zhuǎn)速與額定輸出功率的示例方式，其他類(lèi)似的得到轉(zhuǎn)速與額定輸出功率關(guān)系的方式仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的裝置，參見(jiàn)圖3，該裝置包括:參數(shù)獲取單元11，用于獲取該柴油機(jī)的功率輸出余量X、調(diào)距槳的螺距指令調(diào)整因子I以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to ；信號(hào)獲取單元12，用于獲取該調(diào)距槳的螺距控制指令值、該柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0以及實(shí)時(shí)輸出功率PO ；額定輸出功率確定單元13，與該信號(hào)獲取單元12相連，用于確定柴油機(jī)在實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0下的額定輸出功率P ；功率差值確定單元14，與該信號(hào)獲取單元12、該額定輸出功率確定單元13和該參數(shù)獲取單元11連接，用于確定實(shí)時(shí)輸出功率PO減去額定輸出功率P再減去功率輸出余量X所得的值e,即:e=pO-p-x ；螺距控制單元15，與該參數(shù)獲取單元11、該信號(hào)獲取單元12和該功率差值確定單元14連接，用于當(dāng)該值大于O時(shí)，對(duì)該螺旋槳的螺距進(jìn)行控制，包括:首次接收該信號(hào)獲取單元獲取的螺距控制指令值Cl，在該螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間tO內(nèi)，輸出螺距調(diào)整值，并在該螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to之后，實(shí)時(shí)接收該信號(hào)獲取單元獲取的螺距控制指令值C2,并輸出實(shí)時(shí)螺距值，該螺距調(diào)整值為該首次接收的螺距控制指令值Cl與該螺距指令調(diào)整因子I的乘積，該實(shí)時(shí)螺距值為實(shí)時(shí)接收的螺距控制指令值C2 ；螺距執(zhí)行單元16，與該螺距控制單元15連接，用于根據(jù)該螺距控制單元15輸出的螺距調(diào)整值和實(shí)時(shí)螺距值控制該螺旋槳運(yùn)行。本實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn):首先，參數(shù)獲取單元11先獲取柴油機(jī)的功率輸出余量X，然后額定輸出功率確定單元13和功率差值確定單元14確定柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0下，柴油機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率PO與額定輸出功率P、功率輸出余量X之間的差值e，然后螺距控制單元15根據(jù)差值e是否大于O來(lái)判斷是否需要調(diào)整螺距大小，當(dāng)差值大于O時(shí)，表示柴油機(jī)即將過(guò)載，此時(shí)螺距控制單元15輸出降低螺距的螺距調(diào)整值指令，螺距控制單元16根據(jù)該指令提前降低螺距，從而主動(dòng)防止柴油機(jī)出現(xiàn)過(guò)載工況。另外，螺距控制單元15在螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間tO內(nèi)，控制螺旋槳以調(diào)整后的螺距值運(yùn)行，當(dāng)螺旋槳以調(diào)整后的螺距值運(yùn)行的時(shí)間超過(guò)螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間to時(shí)，再對(duì)螺距進(jìn)行調(diào)整，將螺距值調(diào)整為實(shí)時(shí)獲取的螺距控制指令值C2，這樣，可有效避免調(diào)距槳推進(jìn)器螺距調(diào)整頻繁，使得柴油機(jī)輸出功率更加平穩(wěn)，柴油機(jī)使用壽命得到延長(zhǎng)，保證了船舶穩(wěn)定運(yùn)行。在上一實(shí)施例基礎(chǔ)之上，作為本發(fā)明的又一實(shí)施例，該參數(shù)獲取單元11還用于獲取調(diào)距槳的螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t，則，該螺距控制單元15具體用于當(dāng)該差值大于O的持續(xù)時(shí)間超過(guò)該螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t時(shí)，對(duì)該螺旋槳的螺距進(jìn)行控制。由上述技術(shù)方案可知，參數(shù)獲取單元11獲取螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t，螺距控制單元15在當(dāng)值e大于O的持續(xù)時(shí)間超過(guò)螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t時(shí)，才對(duì)螺距進(jìn)行調(diào)整控制，這樣，本裝置可有效避免外部負(fù)載一起的瞬時(shí)負(fù)載過(guò)大導(dǎo)致調(diào)距槳推進(jìn)器螺距調(diào)整頻繁的問(wèn)題，使得柴油機(jī)輸出功率更加平穩(wěn)，柴油機(jī)使用壽命得到延長(zhǎng)，保證了船舶穩(wěn)定運(yùn)行。另外，參數(shù)獲取單元11獲取的參數(shù)如柴油機(jī)的功率輸出余量、螺距指令調(diào)整因子、螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間可調(diào)，這使得柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)距槳推進(jìn)器可適應(yīng)不同的工況。需要指出的是，結(jié)構(gòu)示意3中的參數(shù)獲取單元11、額定輸出功率確定單元13、功率差值確定單元14以及螺距控制單元15中對(duì)螺距值進(jìn)行調(diào)整的模塊相當(dāng)于架構(gòu)3a中的控制器3。作為一個(gè)實(shí)施例，該控制器3可以為可編程邏輯控制器。另外，架構(gòu)3a中的功率檢測(cè)傳感器4、轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器5和推力手柄I相當(dāng)于結(jié)構(gòu)示意3中的信號(hào)獲取單元12。具體地，該信號(hào)獲取單元12可以通過(guò)功率檢測(cè)傳感器4來(lái)獲取柴油機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率PO ，通過(guò)轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器5來(lái)獲取柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0,以及通過(guò)推力手柄I來(lái)獲取調(diào)距槳8的螺距控制指令值。該功率檢測(cè)傳感器4和該轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器5可以安裝在柴油機(jī)7上。在上述實(shí)施例下，作為另一實(shí)施例，參見(jiàn)圖3a，該功率檢測(cè)傳感器4、轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器5和推力手柄I可以通過(guò)信號(hào)輸入輸出單兀2將對(duì)應(yīng)的柴油機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率p0、柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0、調(diào)距槳的螺距控制指令值發(fā)送至控制器3，由控制器3負(fù)責(zé)與信號(hào)輸入輸出單元之間的數(shù)據(jù)傳遞，并進(jìn)行本發(fā)明中防止柴油機(jī)過(guò)載相關(guān)控制算法的邏輯運(yùn)算與程序處理。作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式，該柴油機(jī)的功率輸出余量為柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩的O 0.5倍。經(jīng)過(guò)多次航行試驗(yàn)，確定該范圍是有效的。該范圍一方面保證了船舶在各種不同的海況下運(yùn)行時(shí)，仍然能夠獲得足夠的動(dòng)力，另一方面，在船舶運(yùn)行過(guò)程中，主機(jī)有足夠的功率余量以抵消外部負(fù)載對(duì)主機(jī)的影響。當(dāng)船舶運(yùn)行海況良好時(shí)，可盡量設(shè)小該柴油機(jī)的功率輸出余量，以充分發(fā)揮主機(jī)功率；當(dāng)船舶運(yùn)行海況惡劣時(shí)，可適當(dāng)增大柴油機(jī)的功率輸出余量，以應(yīng)對(duì)惡劣海況對(duì)主機(jī)的影響，從而保護(hù)主機(jī)。作為本發(fā)明的再一實(shí)施方式，該螺距指令調(diào)整因子為0.4 0.8。經(jīng)過(guò)多次航行試驗(yàn)，確定該范圍是有效的。該范圍一方面保證了船舶在進(jìn)行螺距調(diào)整處理后仍然能夠獲得足夠的動(dòng)力，另一方面可以有效保護(hù)主機(jī)，避免過(guò)載。當(dāng)海況良好時(shí)，柴油機(jī)出現(xiàn)輕微過(guò)載的可能性較大，且持續(xù)時(shí)間較短，可適當(dāng)增大螺距指令調(diào)整因子；當(dāng)海況較惡劣時(shí)，海況對(duì)柴油機(jī)的影響較大，易出現(xiàn)強(qiáng)過(guò)載工況，此時(shí)可縮短螺距指令調(diào)整因子，以盡量減小主機(jī)負(fù)荷，從而保護(hù)主機(jī)。作為本發(fā)明的又一實(shí)施方式，該螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間為2 5秒。經(jīng)過(guò)多次航行試驗(yàn)，確定該范圍是有效的。該范圍一方面可有效避免外部負(fù)載波動(dòng)過(guò)大所造成的主機(jī)過(guò)載，另一方面可有效避免外部負(fù)載的瞬時(shí)波動(dòng)造成的主機(jī)過(guò)載。當(dāng)海況良好時(shí)，柴油機(jī)出現(xiàn)輕微過(guò)載的可能性較大，且持續(xù)時(shí)間較短，可適當(dāng)增大螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間；當(dāng)海況較惡劣時(shí)，海況對(duì)柴油機(jī)的影響較大，易出現(xiàn)過(guò)載工況，此時(shí)可縮短螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間，以盡快降低主機(jī)負(fù)荷，從而保護(hù)主機(jī)。作為本發(fā)明的·再一實(shí)施方式。該螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為15 30秒。經(jīng)過(guò)多次航行試驗(yàn)，確定該范圍是有效的。該范圍一方面可有效避免外部負(fù)載波動(dòng)過(guò)大所造成的主機(jī)過(guò)載，另一方面可有效避免外部負(fù)載的瞬時(shí)波動(dòng)造成的主機(jī)過(guò)載。該時(shí)間長(zhǎng)根據(jù)船舶操作人員習(xí)慣設(shè)置，其時(shí)間設(shè)置需足夠長(zhǎng)，以使船舶操縱人員能夠準(zhǔn)確獲知船舶已處于降負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，主機(jī)可能即將會(huì)出現(xiàn)過(guò)載工況，以提醒船舶操縱人員需要控制螺旋槳以主動(dòng)降低螺距指令值。在上述實(shí)施方式下，作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式，該螺距控制單元15還用于當(dāng)值e不大于O或值e大于O的持續(xù)時(shí)間未超過(guò)螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間t時(shí)，實(shí)時(shí)獲取該調(diào)距槳的螺距控制指令值C2,并輸出實(shí)時(shí)螺距值，該實(shí)時(shí)螺距值為實(shí)時(shí)接收的螺距控制指令值C2,則該螺距執(zhí)行單元16還用于根據(jù)該螺距控制單元15輸出的實(shí)時(shí)螺距值控制該螺旋槳運(yùn)行。在這種情況下，柴油機(jī)是正常工作的，所以無(wú)需對(duì)螺距進(jìn)行調(diào)整。需要說(shuō)明的是，額定輸出功率確定單元13確定該柴油機(jī)在實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n0下的額定輸出功率P可以通過(guò)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速一額定輸出功率模擬曲線確定，其中柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速一額定輸出功率模擬曲線可以是柴油機(jī)在出廠時(shí)已設(shè)置好，或者，柴油機(jī)出廠后，通過(guò)將柴油機(jī)實(shí)際的轉(zhuǎn)速一功率曲線進(jìn)行分段線性化處理獲得，也可以通過(guò)將柴油機(jī)實(shí)際的轉(zhuǎn)速一功率曲線先進(jìn)行分段線性化處理后，再進(jìn)行高級(jí)數(shù)據(jù)擬合而獲得。這兩種方式僅僅是得到轉(zhuǎn)速與額定輸出功率的示例方式，其他類(lèi)似的得到轉(zhuǎn)速與額定輸出功率關(guān)系的方式仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。；另外，上述實(shí)施例提供的對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的裝置和方法在保護(hù)柴油機(jī)避免出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說(shuō)明，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)硬件來(lái)完成，也可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤(pán)或光盤(pán)等。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任 何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法，其特征在于，所述方法包括: 獲取柴油機(jī)的功率輸出余量、調(diào)距槳的螺距指令調(diào)整因子、螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間； 獲取所述柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速以及實(shí)時(shí)輸出功率； 確定所述柴油機(jī)在所述實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速下的額定輸出功率； 確定所述實(shí)時(shí)輸出功率減去所述額定輸出功率再減去所述功率輸出余量所得的值；當(dāng)所述值大于O時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行控制，包括:首次獲取所述調(diào)距槳的螺距控制指令值，并在所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，控制所述螺旋槳以調(diào)整后的螺距值運(yùn)行，在所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間之后，實(shí)時(shí)獲取所述調(diào)距槳的螺距控制指令值，控制所述螺旋槳以所述實(shí)時(shí)獲取的螺距控制指令值運(yùn)行，其中，所述調(diào)整后的螺距值為首次獲取的螺距控制指令值與所述螺距指令調(diào)整因子的乘積。
2.如權(quán)利要求1所述的對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法，其特征在于，所述方法還包括: 獲取所述調(diào)距槳的螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間， 貝U，所述當(dāng)所述值大于O時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行調(diào)整，具體為: 當(dāng)所述值大于O的持續(xù)時(shí)間超過(guò)所述螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行調(diào)整。
3.如權(quán)利要求1或2所述的對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法，其特征在于，所述柴油機(jī)的功率輸出余量為所述柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩的O 0.5倍。
4.如權(quán)利要求1或2所述的對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法，其特征在于，所述螺距指令調(diào)整因子為0.4 0.8。
5.如權(quán)利要求2所述的對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法，其特征在于，所述螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間為2 5秒，所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為15 30秒。
6.一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的裝置，其特征在于，包括: 參數(shù)獲取單元，用于獲取柴油機(jī)的功率輸出余量、調(diào)距槳的螺距指令調(diào)整因子以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間； 信號(hào)獲取單元，用于獲取所述調(diào)距槳的螺距控制指令值、柴油機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速以及實(shí)時(shí)輸出功率； 額定輸出功率確定單元，與所述信號(hào)獲取單元連接，用于確定所述柴油機(jī)在所述實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速下的額定輸出功率； 功率差值確定單元，與所述信號(hào)獲取單元、所述額定輸出功率確定單元和所述參數(shù)獲取單元連接，用于確定所述實(shí)時(shí)輸出功率減去所述額定輸出功率再減去所述功率輸出余量所得的值； 螺距控制單元，與所述參數(shù)獲取單元、所述信號(hào)獲取單元和所述功率差值確定單元連接，用于當(dāng)所述差值大于O時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行控制，包括:首次接收所述信號(hào)獲取單元獲取的螺距控制指令值，在所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，輸出螺距調(diào)整值，并在所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間之后，實(shí)時(shí)接收所述信號(hào)獲取單元獲取的螺距控制指令值，并輸出實(shí)時(shí)螺 距值，所述螺距調(diào)整值為首次接收的螺距控制指令值與所述螺距指令調(diào)整因子的乘積，所述實(shí)時(shí)螺距值為實(shí)時(shí)接收的螺距控制指令值； 螺距執(zhí)行單元，與所述螺距控制單元連接，用于根據(jù)所述螺距控制單元輸出的螺距調(diào)整值和實(shí)時(shí)螺距值控制所述螺旋槳運(yùn)行。
7.如權(quán)利要求6所述的對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的裝置，其特征在于，所述參數(shù)獲取單元還用于獲取所述調(diào)距槳的螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間， 貝U，所述螺距控制單元具體用于當(dāng)所述差值大于O的持續(xù)時(shí)間超過(guò)所述螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間時(shí)，對(duì)所述螺旋槳的螺距進(jìn)行控制。
8.如權(quán)利要求6或7所述的對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的裝置，其特征在于，所述柴油機(jī)的功率輸出余量為所述柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩的O 0.5倍。
9.如權(quán)利要求6或7所述的對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的裝置，其特征在于，所述螺距指令調(diào)整因子為0.4 0.8。
10.如權(quán)利要求7所述的對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的裝置，其特征在于，所述螺距調(diào)整延時(shí)時(shí) 間為2 5秒，所述螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為15 30秒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行負(fù)荷保護(hù)的方法和裝置，屬于柴油機(jī)負(fù)荷保護(hù)控制技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括獲取柴油機(jī)功率輸出余量、螺距指令調(diào)整因子以及螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間；獲取柴油機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速以及實(shí)時(shí)輸出功率；確定柴油機(jī)在實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速下的額定輸出功率；確定實(shí)時(shí)輸出功率減去額定輸出功率再減去功率輸出余量所得的值；當(dāng)值大于0時(shí)，在螺距調(diào)整后持續(xù)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，控制螺旋槳以調(diào)整后的螺距值運(yùn)行，之后，控制螺旋槳以實(shí)時(shí)獲取的螺距控制指令值運(yùn)行。通過(guò)上述方案，本發(fā)明能主動(dòng)防止柴油機(jī)過(guò)載。另外，本方法可以在值大于0的持續(xù)時(shí)間超過(guò)螺距調(diào)整延時(shí)時(shí)間才進(jìn)行螺距調(diào)整，能避免螺距調(diào)整過(guò)于頻繁，同時(shí)可適用于多種不同工況。
文檔編號(hào)B63H3/10GK103241355SQ20131014999
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者馬志剛, 趙麗雄, 皇豐輝, 高卓, 王楠 申請(qǐng)人:武漢船用機(jī)械有限責(zé)任公司