RT-flex主推进装置及其控制系统的仿真与应用研究

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轮机模拟器是海事院校和航运公司教学培训的重要设备之一。现有的轮机模拟器主推进装置的主机型号主要为MAN公司的MC和ME型柴油机,控制系统采用Auto Chief 4或ACC20等主机遥控系统。随着RT-flex船用柴油机的广泛应用,模拟器培训内容也在不断扩大,同时,主机遥控系统的训练深度也在不断的提高,现有的轮机模拟器已无法满足多机型、多系统的培训要求。为完善现有轮机模拟器功能,实现不同机型、不同遥控系统的动态切换,本文研究并开发了RT-flex柴油主推进装置及其控制系统的仿真训练系统,并将其应用到现有轮机模拟器仿真平台中,具体工作如下:(1)为解决仿真精度和实时性要求之间的矛盾,基于Seiliger热力循环,建立了6RT-flex58T型柴油机循环平均值模型;用模块化建模方法分别建立了废气涡轮增压器、空冷器和ACC20主机遥控系统数学模型;为了实现全工况仿真的要求,基于螺旋桨实验数据,利用回归法建立了定距螺旋桨特性计算模型。(2)利用VC++编写了计算程序,计算结果表明:Seiliger循环平均值模型的计算量小,计算结果接近台架试验数据,仿真误差小于5%,能够同时满足轮机模拟器的仿真精度和实时性要求;此外,分别对进气温度高、扫气压力低的工况进行了仿真计算,计算结果表明:仿真计算数据能够正确反映柴油机在两种异常工况下的变化规律,模型可用于模拟常见的故障现象。(3)为了验证柴油机模型的动态特性,引入废气涡轮增压器、主机遥控系统和螺旋桨特性计算模型,并对船机桨配合特性进行了计算,给出了在不同设定转速下的动态仿真结果,并与试航试验数据进行了对比,仿真误差小于5%,模型能够正确反映船机桨配合的变化规律。(4)设计开发了6RT-flex58T主推进装置及其控制系统的可视化仿真界面,界面包括二维和三维可视化人机交互界面;完成了人机交互界面与仿真模型的数据交互;开发了RT-flex柴油主推进装置及其控制系统的仿真训练系统,并将其融入到现有的轮机仿真平台中,仿真试验表明:界面交互性好,交互功能与实船界面相似,能够满足操作和训练要求。(5)为实现操作训练的自动化评估,提出并实现了一种基于仿真模型运行状态和参数的自动评估算法;编写了自动评估推理机程序;通过编写典型故障排查试题实例对算法和程序测试,自动评估推理机的评估结果验证了评估算法的可行性和合理性。
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