一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法

1.本发明属于拖网渔船发动机领域，具体一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法。


背景技术：

2.经统计，自由航行和拖网作业两种状态占据拖网渔船约90％的运行时间，在现有技术中拖网渔船只采用常规的增压系统(如图1所示)，存在一定的缺陷，即无论是在自由航行状态下还是拖网作业状态下，发动机运行特性是固定的(如图2所示)，无法满足拖网渔船在自由航行状态下和拖网作业状态下所需要的预期功率均满足与发动机输出功率相匹配的问题(如图3所示)。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提出一种用于网渔船相继增压系统的控制方法，通过控制发动机来控制基本增压器和受控增压器，联动基本涡轮机和受控涡轮机运行转速，从而使得拖网渔船与发动机在自由航行状态所需预期功率与发动机输出的功率相匹配。
4.为了达到解决上述技术问题的技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种用于网渔船相继增压系统的控制方法，所述控制方法基于继增压系统；
6.所述增压系统包括基本增压器、受控增压器、发动机以及和发动机通过传动轴连接螺旋桨；所述基本增压器包括基本涡轮机和基本压气机，所述受控增压器包括受控涡轮机和受控压气机；
7.所述基本涡轮机和受控涡轮机通过发动机一侧的排气管路连通，并在受控涡轮机的分排气管路上设置燃气阀；所述基本压气机和受控压气机通过发动机另一侧的发送机进气管路，并在受控压气机的分排气管路上设置空气阀；
8.所述控制方法具体步骤如下：
9.1、自由航行状态下，处于低转速低负荷区域，打开基本增压器，关闭受控增压器；处于高转速高负荷区域，打开受控增压器，维持基本增压器运转；
10.2、拖网作业状态下，常处于低转速高负荷区域，关闭受控增压器，保留基本增压器正常运转；
11.进一步地，所述步骤1中基本增压器打开前，需要待检测到运行速度小于边界速度n0；受控增压器打开前，需要待检测到第一运行速度大于边界速度n0；
12.进一步地，所述受控增压器打开前，与受控涡轮机的连通的燃气阀先打开；通过排气管路并联的基本涡轮机和受控涡轮机转速反向变化，并趋于平衡；之后，打开空气阀，受控压气机启动，受控增压器启动，基本涡轮机和受控涡轮机转速趋于平衡；
13.进一步地，所述步骤2中受控增压器关闭前，待检测发动机达到临界负荷值，同时关闭燃气阀和空气阀停止受控增压器。
14.本发明的有益效果是：
15.1、本发明提出的控制方法，通过控制发动机来控制基本增压器和受控增压器，联动基本涡轮机和受控涡轮机运行转速，从而使得拖网渔船与发动机在自由航行状态所需预期功率与发动机输出的功率相匹配。
16.2、本发明提出的控制方法通过控制发动机来控制受控增压器以及结合对燃气阀和空气阀的控制来对拖网渔船与发动机在拖网作业状态所需预期功率与发动机输出的功率相匹配。
附图说明
17.图1是常规的增压系统结构图；
18.图2是常规的增压系统发动机运行特性曲线图；
19.图3是常规的增压系统预期功率与发动机输出功率曲线图；
20.图4是相继增压系统发动机运行特性曲线图；
21.图5是相继增压系统高低负荷发动机运行特性曲线图；
22.图6是相继增压系统结构图；
23.图7是相继增压系统结构图a。
24.图中各序号为：101-发动机，102-基本压气机，103-基本涡轮机，104-受控涡轮机，105-受控压气机，106-燃气连通管，107-基本增压器，108-受控增压器，109-空冷器，1010-高弹性联轴器，1011-发动机进气管路1，1012-发动机排气管路2，1013-排气连通管，1014-进气连通管，1015-燃气阀，1016-空气阀，1017-传动轴，1018-离合器，1019-螺旋桨，201-常规增压器下发动机运行特性，202-发动机理想功率区域1，203-匹配区域1，204-自由航行状态所需预期功率，205-自由航行状态典型运行区域，206-自由航行状态运行特性(螺旋桨推进运行特性)，207-拖网作业状态典型运行区域，208-拖网作业状态(螺旋桨推进运行特性)，209-匹配区域2，2010-发动机理想功率区域2，2011-拖网作业状态所需预期功率。
具体实施方式
25.实施例1
26.本发明提供一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法，其具体的自由航行状态控制步骤如下：
27.1、如图4所示当拖网渔船在自由航行状态时的螺旋桨1019运行特性达到第一运行速度，且检测到船第一运行速度小于边界速度n0，则只控制发动机101打开基本增压器107，关闭对受控增压器108控制信号不投入使用。
28.2、当速度持续增加且达到第二运行速度时，检测到该速度大于边界速度n0，则控制发动机101打开受控增压器108。受控增压器108中的基本涡轮机103出口处的燃气阀1015先打开，在这个过程中，由于发动机101排出的高温高压废气原本只是提供给基本涡轮机103做功，打开燃气阀1015以后基本涡轮机103和受控涡轮机104处于并联状态，这时的高温高压废气经由基本排气管道和受控排气管道传给了基本涡轮机103和受控涡轮机104。
29.由于高温高压废气能量被2台涡轮增压器共享，基本涡轮机103转速下降，受控涡轮机104的转速上升，这时的受控增压器108还未投入使用，受控涡轮机104只是处于空转状
态，未驱动受控压气机105旋转压缩空气，使得增压压力降低，过量空气系数下降，导致基本涡轮机103接收到的高温高压废气比未开启燃气阀1015时低，从而使得基本涡轮机103的转速会有所下降。
30.为了避免在燃气阀1015打开的瞬时状态，受控压气机105出现喘振现象，造成气流的振荡从而损坏受控压气机105，应该延长一段时间后再打开受控压气机105的空气阀1016。
31.3、打开受控压气机105的空气阀1016后，受控压气机105开始工作，受控涡轮机104做功带动受控压气机105旋转，增大进入到发动机101中的空气压力，使得发动机101中的空气与燃油接触面积相比未开启空气阀1016之前更加充分，提供给基本涡轮机103和受控涡轮机104的高温高压废气相比未开启空气阀1016时更多。
32.一段时间后，基本涡轮机103和受控涡轮机104运行转速逐渐相等，而后同时逐渐增加转速，进入到发动机101中的空气压力也增加，过量空气系数增大，发动机101的输出功率增加，达到自由航行状态典型运行区域，此时拖网渔船在自由航行状态下所需的预期功率与发动机101输出的功率相匹配。
33.实施例2
34.本发明提供一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法，其具体的拖网渔船在拖网作业控制步骤如下：
35.1、检测到拖网下放信号时，此时拖网渔船以恒定的航速运行，随着时间的延长，捕获的鱼量越多，检测发动机101到达某一负荷时，关闭受控增压器108。
36.2、之后需要把燃气阀1015和空气阀1016同时关闭，同时关闭不会出现喘振现象对压气机造成损坏。与此同时受控压气机105不再吸入空气加压提供给发动机101，受控涡轮机104停止转动，整个受控增压器108不再投入工作。
37.此时发动机101产生的高温高压废气只提供给基本涡轮机103，基本压气机102继续吸入空气加压，基本涡轮机103的转速先下降而后上升最后趋于稳定，基本压气机102转速相应地先下降而后上升最后趋于稳定，发动机101的输出功率达到拖网作业状态典型运行区域此时拖网渔船在拖网作业状态下所需的预期功率与发动机101输出的功率相匹配。
38.实施例3
39.本发明提出一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法，拖网渔船在自由航行状态且处于边界转速n0左边时(低转速低负荷区域，如图4-5所示)只打开基本增压器107，而一旦超过边界转速n0时(高转速高负荷区域)则打开受控增压器108。
40.在拖网渔船处于拖网作业状态时，此时拖网渔船以一恒定的低转速航行，受到的负荷增大，此时拖网渔船发动机101的转速处于边界转速n0左边时(低转速高负荷区域)，则关闭受控增压器108，(如图6-7所示)留下基本增压器107正常运转。
41.本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法，所述控制方法基于相继增压系统；所述增压系统包括基本增压器、受控增压器、发动机以及和发动机通过传动轴连接螺旋桨；所述基本增压器包括基本涡轮机和基本压气机，所述受控增压器包括受控涡轮机和受控压气机；所述基本涡轮机和受控涡轮机通过发动机一侧的排气管路连通，并在受控涡轮机的分排气管路上设置燃气阀；所述基本压气机和受控压气机通过发动机另一侧的发动机进气管路，并在受控压气机的分排气管路上设置空气阀；其特征在于，所述控制方法具体步骤如下：步骤一：自由航行状态下，处于低转速低负荷区域，打开基本增压器，关闭受控增压器；处于高转速高负荷区域，打开受控增压器，维持基本增压器运转；步骤二：拖网作业状态下，常处于低转速高负荷区域，关闭受控增压器，保留基本增压器正常运转。2.根据权利要求1所述一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法，其特征在于，所述步骤1中基本增压器打开前，需要待检测到运行速度小于边界速度n0；受控增压器打开前，需要待检测到第一运行速度大于边界速度n0。3.根据权利要求2所述一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法，其特征在于，所述受控增压器打开前，与受控涡轮机的连通的燃气阀先打开；通过排气管路并联的基本涡轮机和受控涡轮机转速反向变化，并趋于平衡；之后，打开空气阀，受控压气机启动，受控增压器启动，基本涡轮机和受控涡轮机转速趋于平衡。4.根据权利要求1所述一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2中受控增压器关闭前，待检测发动机达到临界负荷值，同时关闭燃气阀和空气阀停止受控增压器。

技术总结
本发明公开了一种用于拖网渔船相继增压系统的控制方法，涉及拖网渔船发动机，拖网渔船在自由航行状态且处于边界转速N0左边时只打开基本增压器，而一旦超过边界转速N0时则打开受控增压器。在拖网渔船处于拖网作业状态时，此时拖网渔船以一恒定的低转速航行，受到的负荷增大，此时拖网渔船发动机的转速处于边界转速N0左边时，则关闭受控增压器，留下基本增压器正常运转。本发明提出的控制方法通过控制发动机来控制受控增压器以及结合对燃气阀和空气阀的控制来对拖网渔船与发动机在拖网作业状态和自由航行状态下所需预期功率与发动机输出的功率相匹配。动机输出的功率相匹配。动机输出的功率相匹配。


技术研发人员：李亚飞 石凡 李子岩 许国春 桂琴琴 苗保彬
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：2022.12.20
技术公布日：2023/5/24