Оптимізація налаштування чутливості електронних регуляторів частоти обертання суднових дизелів

Автор(и)

  • Микола Ігорович Будуров Національний університет «Одеська морська академія», Україна https://orcid.org/0000-0002-3634-306X
  • Сергій Іванович Горб Національний університет «Одеська морська академія», Україна https://orcid.org/0000-0001-8609-1465
  • Олексій Юрійович Поповський Національний університет «Одеська морська академія», Україна https://orcid.org/0000-0003-0928-4452

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322851

Ключові слова:

головний двигун судна, електронний регулятор частоти обертання, циклічна нестабільність, нечутливість

Анотація

Об’єктом дослідження є багатоциліндрові суднові дизельні установки з електронними регуляторами частоти обертання (РЧО), які експлуатуються в умовах морського хвилювання. На суднах світового торгового флоту використовуються сучасні дизелі, управління частотою обертання яких здійснюється електронними РЧО, які мають технічну можливість регулювати чутливість вхідного сигналу. Цей параметр дозволяє змінювати реакцію регуляторів на високочастотні збурення, що є характерною особливістю роботи дизелів. Однак припущення про незмінність частоти обертання впродовж робочого циклу надмірно ідеалізують вхідний сигнал регулятора. Це спричиняє спотворення оптимальних налаштувань і знижує стабільність швидкісного режиму, особливо за змінного моменту опору на гребному валу. З метою підвищення ефективності автоматичного регулювання частоти обертання розроблено спеціалізовану модель суднового багатоциліндрового дизеля. Вона враховує вплив циклової нестабільності крутного моменту на вхідний сигнал регулятора в усьому діапазоні роботи дизелів різної тактності, частоти обертання та кількості циліндрів. Для досліджуваних дво- та чотиритактного головних дизелів HYUNDAI-MAN B&W 6S60MC-C7 та MaK 9M25C моделюванням визначені значення параметрів налаштування чутливості регулятора при хвилюванні моря різної інтенсивності та періоді збурювального впливу. Представлені можливості щодо розрахунку зміни тиску газів в циліндрах дизелів різної тактності дозволяють аналізувати вплив нерівномірності робочих процесів під час оптимізації електронних РЧО та знаходженні оптимального поєднання параметрів налаштування. Отримані результати дозволяють підвищити стабільність автоматичного регулювання частоти обертання в усьому діапазоні можливих експлуатаційних режимів головних дизелів

Біографії авторів

Микола Ігорович Будуров, Національний університет «Одеська морська академія»

Аспірант

Відділ аспірантури та докторантури

Сергій Іванович Горб, Національний університет «Одеська морська академія»

Доктор технічних наук

Кафедра теорії автоматичного управління та обчислювальної техніки

Олексій Юрійович Поповський, Національний університет «Одеська морська академія»

Кандидат з фізико-математичних наук

Кафедра вищої математики та фізики

Посилання

  1. Setiawan, B., Firdaus, M. K., Wibowo, S., Agafta, I., Zain, F. (2023). Identifiying the PID-N method performance for speed control of BLDC motor propeller on catamaran ships model. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (2 (123)), 35–43. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274713
  2. Tijan, E., Jović, M., Aksentijević, S., Pucihar, A. (2021). Digital transformation in the maritime transport sector. Technological Forecasting and Social Change, 170, 120879. https://doi.org/10.1016/j.techfore.2021.120879
  3. Kondratenko, A. A., Zhang, M., Tavakoli, S., Altarriba, E., Hirdaris, S. (2025). Existing technologies and scientific advancements to decarbonize shipping by retrofitting. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 212, 115430. https://doi.org/10.1016/j.rser.2025.115430
  4. Guo, Y., Li, W., Yu, S., Han, X., Yuan, Y., Wang, Z., Ma, X. (2017). Diesel engine torsional vibration control coupling with speed control system. Mechanical Systems and Signal Processing, 94, 1–13. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.01.017
  5. Wang, Y., Wang, G., Yao, G., Shen, L. (2021). Research on the Characteristics of Operating Non-Uniformity of a High-Pressure Common-Rail Diesel Engine Based on Crankshaft Segment Signals. IEEE Access, 9, 64906–64917. https://doi.org/10.1109/access.2021.3075963
  6. Desbazeille, M., Randall, R. B., Guillet, F., El Badaoui, M., Hoisnard, C. (2010). Model-based diagnosis of large diesel engines based on angular speed variations of the crankshaft. Mechanical Systems and Signal Processing, 24 (5), 1529–1541. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2009.12.004
  7. Xie, L., Sun, S., Dong, F. (2023). The Non-Uniformity Control Strategy of a Marine High-Speed Diesel Engine Based on Each Cylinder’s Exhaust Temperature. Processes, 11 (4), 1068. https://doi.org/10.3390/pr11041068
  8. Acanfora, M., Altosole, M., Balsamo, F., Micoli, L., Campora, U. (2021). Simulation Modeling of a Ship Propulsion System in Waves for Control Purposes. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (1), 36. https://doi.org/10.3390/jmse10010036
  9. Trimby, S., Dunne, J. F., Bennett, C., Richardson, D. (2016). Unified approach to engine cylinder pressure reconstruction using time-delay neural networks with crank kinematics or block vibration measurements. International Journal of Engine Research, 18 (3), 256–272. https://doi.org/10.1177/1468087416655013
  10. Kyrtatos, P., Hoyer, K., Obrecht, P., Boulouchos, K. (2013). Apparent effects of in-cylinder pressure oscillations and cycle-to-cycle variability on heat release rate and soot concentration under long ignition delay conditions in diesel engines. International Journal of Engine Research, 15 (3), 325–337. https://doi.org/10.1177/1468087413483288
  11. Gorb, S., Budurov, M. (2021). Increasing the Accuracy of a Marine Diesel Engine Operation Limit by Thermal Factor. International Review of Mechanical Engineering (IREME), 15 (3), 115. https://doi.org/10.15866/ireme.v15i3.20865
  12. Sagin, S., Madey, V., Sagin, A., Stoliaryk, T., Fomin, O., Kučera, P. (2022). Ensuring Reliable and Safe Operation of Trunk Diesel Engines of Marine Transport Vessels. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (10), 1373. https://doi.org/10.3390/jmse10101373
  13. Wang, H., Wang, L., Liao, Y., Yang, H. (2019). Research on Engine Speed Control System Based on Fuzzy Adaptive PID Controller. Manufacturing Technology, 19 (6), 1080–1087. https://doi.org/10.21062/ujep/421.2019/a/1213-2489/mt/19/6/1080
  14. Varbanets, R., Minchev, D., Kucherenko, Y., Zalozh, V., Kyrylash, O., Tarasenko, T. (2024). Methods of Real-Time Parametric Diagnostics for Marine Diesel Engines. Polish Maritime Research, 31 (3), 71–84. https://doi.org/10.2478/pomr-2024-0037
  15. Geertsma, R. D., Negenborn, R. R., Visser, K., Hopman, J. J. (2017). Design and control of hybrid power and propulsion systems for smart ships: A review of developments. Applied Energy, 194, 30–54. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.02.060
  16. Sagin, S., Kuropyatnyk, O., Matieiko, O., Razinkin, R., Stoliaryk, T., Volkov, O. (2024). Ensuring Operational Performance and Environmental Sustainability of Marine Diesel Engines through the Use of Biodiesel Fuel. Journal of Marine Science and Engineering, 12 (8), 1440. https://doi.org/10.3390/jmse12081440
  17. Shop Test Result for Main Engine HYUNDAI-MAN B&W 6S60MC-C7 No. K630-IR11A-5984 (2011). HHI-EMD, 18.
  18. Acceptance Test Record No. 271204 of Engine MaK 9M25C No. 45229 (2011). Caterpillar Motoren GmbH & Co., 21.
  19. Xu, H., Pires da Silva, P., Guedes Soares, C. (2024). Effect of Sampling Rate in Sea Trial Tests on the Estimation of Hydrodynamic Parameters for a Nonlinear Ship Manoeuvring Model. Journal of Marine Science and Engineering, 12 (3), 407. https://doi.org/10.3390/jmse12030407
  20. Bondarenko, O., Kashiwagi, M. (2011). Statistical consideration of propeller load fluctuation at racing condition in irregular waves. Journal of Marine Science and Technology, 16 (4), 402–410. https://doi.org/10.1007/s00773-011-0136-z
  21. Suzuki, R., Ueno, M., Tsukada, Y. (2021). Numerical simulation of 6-degrees-of-freedom motions for a manoeuvring ship in regular waves. Applied Ocean Research, 113, 102732. https://doi.org/10.1016/j.apor.2021.102732
  22. Asprion, J., Chinellato, O., Guzzella, L. (2014). Optimal Control of Diesel Engines: Numerical Methods, Applications, and Experimental Validation. Mathematical Problems in Engineering, 2014 (1). https://doi.org/10.1155/2014/286538
  23. Maftei, C., Moreira, L., Soares, C. G. (2009). Simulation of the dynamics of a marine diesel engine. Journal of Marine Engineering & Technology, 8 (3), 29–43. https://doi.org/10.1080/20464177.2009.11020225
  24. Gorb, S. (2020). Improving the accuracy of Numerical Simulation of the Working Process of DieselEngine. Automation of Ship Technical Facilities, 26 (1), 03–26. https://doi.org/10.31653/1819-3293-2020-1-26-03-26
  25. Gorb, S., Popovskii, A., Budurov, M. (2023). Adjustment of speed governor for marine diesel generator engine. International Journal of GEOMATE, 25 (109), 125–132. https://doi.org/10.21660/2023.109.m2312
  26. Gorb, S., Levinskyi, M., Budurov, M. (2022). Sensitivity Optimisation of a Main Marine Diesel Engine Electronic Speed Governor. Scientific Horizons, 24 (11), 9–19. https://doi.org/10.48077/scihor.24(11).2021.9-19
  27. Tsitsilonis, K.-M., Theotokatos, G. (2021). A novel method for in-cylinder pressure prediction using the engine instantaneous crankshaft torque. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 236 (1), 131–149. https://doi.org/10.1177/14750902211028419
  28. Sinha, R. P., Balaji, R. (2017). A Mathematical Model of Marine Diesel Engine Speed Control System. Journal of The Institution of Engineers (India): Series C, 99 (1), 63–70. https://doi.org/10.1007/s40032-017-0420-8
  29. Yuan, Y., Zhang, M., Chen, Y., Mao, X. (2016). Multi-sliding surface control for the speed regulation system of ship diesel engines. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 40 (1), 22–34. https://doi.org/10.1177/0142331216649022
  30. Li, X., Ahmed, Q., Rizzoni, G. (2016). Nonlinear robust control of marine diesel engine. Journal of Marine Engineering & Technology, 16 (1), 1–10. https://doi.org/10.1080/20464177.2016.1254455
Оптимізація налаштування чутливості електронних регуляторів частоти обертання суднових дизелів

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-04-21

Як цитувати

Будуров, М. І., Горб, С. І., & Поповський, О. Ю. (2025). Оптимізація налаштування чутливості електронних регуляторів частоти обертання суднових дизелів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(8 (134), 26–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322851

Номер

Том 2 № 8 (134) (2025): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Mykola Budurov, Sergii Gorb, Alexey Popovskii

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.