СОЗДАНИЯ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ДГА С ЦЕЛЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕРАВНОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА

CREATION OF A SIMULATION MODEL OF A DIESEL GENERATOR WITH THE PURPOSE OF RESEARCHING UNIFORM LOAD DISTRIBUTION TO INCREASE FUEL SAVINGS

Vyacheslav Sobolev

Student, department of electrical equipment for ships and production automation, Kerch State Marine University,

Russia, Kerch

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается создание иммитационной модели в среде моделирования Matlab с целью исследования неравномерного распределения нагрузки между параллельно работающими ДГА с целью повышения экономии топлива при их работе.

ABSTRACT

The article discusses the creation of a simulation model in the Matlab modeling environment in order to study the uneven distribution of the load between parallel operating DGS in order to increase fuel economy during their operation.

Ключевые слова: Matlab, моделирование, генератор, нагрузка, экономия.

Keywords: Matlab, modeling, generator, load, savings.

Введение

При параллельной работе дизель-генераторных агрегатов (ДГА) общая электрическая нагрузка должна распределяться между ними согласно требованиям Правил классификации и постройки морских судов Российского морского регистра судоходства (РМРС). [1]

Целью работы является исследовать непропорциональное распределение нагрузки между параллельно работающими ДГА с целью минимизации удельного расхода топлива (УРТ). Методика изложена в работе [2,3]. Ввиду неодинаковости характерных зависимостей УРТ для каждого из параллельно работающих ДГА, манипуляции с распределением мощности и/или изменением коэффициента мощности, приходящейся на тот или иной ДГА, может обеспечить снижение расхода топлива.

1. Иммитационное моделирование неравномерного распределения нагрузки

В качестве примера рассмотрим модель сделанную в Simulink.

Рисунок 1. Схема параллельного подключения двух ДГА к 3-х фазной активно-индуктивной нагрузке

Для работы ДГА были заданы следующие параметры: Частота-50Гц, Фазное напряжение-400В, Полная выдаваемая мощность-250кВА, Частота вращения-1500об/мин.

Случай 1

В первом случае рассмотрим пример, когда активная и индуктивная нагрузка между фазами распределена равномерно.

• Параметры активной нагрузки: Pa-30кВт, Pb-30кВт, Pc-30кВт.
• Параметры индуктивной нагрузки: QLa-30кВА, QLb-30кВА, QLc-30кВА.

При данных значениях получаем следующие графики работы схемы:

Рисунок 2. Линейное напряжение на параллельно соединенных ДГА при равномерной нагрузке

По показателям с блока «Display», cosφ=0.683.

Случай 2

Рассмотрим случай, когда нагрузка между генераторами распределена неравномерно. Активную нагрузку оставим неизменной, а распределение индуктивной нагрузки изменим, при этом не меняя ее суммарное знаечине, таким образом получаем следующие параметры для индуктивной нагрузки: QLa-15кВА, QLb-45кВА, QLc-30кВА.

При таком типе распределения нагрузки, графики значения напряжений на генераторе и мощности на нагрузке будут выглядеть следующим образом:

Рисунок 3. Линейное напряжение на параллельно соединенных ДГА при неравномерной индуктивной нагрузке

По показателям с блока «Display», cosφ=0.649.

Из этих двух опытов мы видим, что изменяя соотношения активных и реактивных составляющих, можно добиться разных значений коэффициентов мощности, приходящихся на первый и второй генераторы, что может быть полезно при поиске оптимальных коэффицентов для более низкого расхода топлива ДГА. Вопросы по оптимизации расхода топлива изложены в работах [4,5].

Заключение

В статье были рассмотрены способы изменения коэффициента мощности двух параллельно работающих генераторов при неравномерном распределении активных и реактивных составляющих токов нагрузки, приходящихся на каждый из ДГА. Так же эти способы были продемонстрированы с помощью модели, сделанной в Simulink. Данные способы могут быть полезны для поиска оптимальных коэффициентов мощности, которые могут положительно повлиять на расход топлива ДГА.

Список литературы:

1. Правила классификации и постройки морских судов. — СПб.: РМРС, 2017. — 807 с.
2. Кузнецов С. Е. Потери и коэффициент полезного действия судового синхронного генератора / С. Е. Кузнецов // Эксплуатация морского транспорта. — 2009. — № 3. — С. 65–72.
3. Кузнецов С. Е. Влияние нагрузки и коэффициента мощности на коэффициент полезного действия судового синхронного генератора / С. Е. Кузнецов, Ю. В. Кудрявцев // Судостроение. — 2011. — № 5. — С. 23–34.
4. Chauhan P. J. Fuel efficiency improvement by optimal scheduling of diesel generators using PSO in offshore support vessel with DC power system architecture / P. J. Chauhan, K. S. Rao, S. K. Panda, G. Wilson, X. Liu, A. K. Gupta // Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), 2015 IEEE PES Asia-Pacific. — IEEE, 2015. — Pp. 1–6. DOI: 10.1109/APPEEC.2015.7380963.
5. Rao S. S. Engineering optimization: theory and practice / S. S. Rao. — John Wiley & Sons, 2009. — 840 p. DOI:10.1002/9780470549124.