船舶發(fā)電機組的負荷性能測試，是船體制造過程中的一個重要環(huán)節(jié)。相對于人工手動操作進行測試，采用模糊方式實現(xiàn)負荷功率的自動控制，極大的促進了船舶制造工藝的自動化進程。本文介紹了鹽水缸負荷系統(tǒng)，闡述了鹽水缸功率、水電阻負荷功率、電抗器功率的自動控制系統(tǒng)設計。
    鹽水缸是船舶發(fā)電機組在進行試驗時常用的負荷設備，在進行負荷試驗時，往往會消耗大量的電能。如果能夠將這部分電能利用在電網中，就能夠對大量的燃料消耗進行補償。但是，這樣做的前提條件是需要一套復雜的變換設備，并且不能進行突加負荷試驗。目前而言，大多數(shù)船廠在進行復合型檢測時，依然采用人工操作的方法。傳統(tǒng)的人工操作缺點在于用時長、數(shù)據(jù)不夠準確。結合鹽水缸的實際情況，針對發(fā)電機組在試驗過程中的電抗器和水電阻的負荷特點，使用模糊控制的方法能夠實現(xiàn)發(fā)電機組負荷功率的自動控制。而且，具有時間短、超調量少、穩(wěn)定性高的優(yōu)點。
    鹽水缸負荷系統(tǒng)
    鹽水缸負荷系統(tǒng)由三個部分組成，分別是：PLC控制器、電抗器、2個水電阻負荷缸。就國內的水電阻負荷缸而言，通常使用鋼絲式的結構，工作方式是水面不動，極板進行升降。這種方法在運行過程中可靠性不好，極板的升降容易使機械傳動結構發(fā)生故障。
    而本文中設計的鹽水缸負荷系統(tǒng)采用氣壓儲水式，即極板不動，通過液位的高度調節(jié)，來改變極板與水電阻的接觸面積，從而實現(xiàn)對電流大小的控制。功率大小和電流大小是正相關的關系，所以控制電流的大小，就能夠控制負荷功率的大小。
    工作缸內布置有工作極板，儲蓄缸里裝滿了鹽水。當負荷需要增加的時候，充氣的電磁閥就會打開，向儲備缸內充氣。經過充氣之后的儲備缸氣壓會增加，在氣壓的作用下，有一部分的水就會通過連接的水管進入到工作缸內。正因為這個原因，增加了工作極板和鹽水的接觸面積，從而增加了工作負荷。當負荷達到了工作要求后，就會停止向工作缸內注水，于是極板和鹽水的接觸面積就會成為一個固定值，從而促進負荷的穩(wěn)定。如果想要減小負荷，儲備缸上放氣的電磁閥就會打開，工作缸內的水面比儲備缸的水面要高，鹽水在重力的作用下就會返回到儲備缸里。于是，極板和水面的接觸面積變小，促使荷載下降。
    水電組負荷的調節(jié)具有延遲性，而且延遲時間和常數(shù)比較大，再加上沒有自動平衡的能力，工作干擾因素多，對象的模型不容易確定導致可控性差。所以，使用傳統(tǒng)的PID方法，在系統(tǒng)穩(wěn)定的時候能夠有比較好的效果。但是，一旦負荷處于比較大的波動時，對系統(tǒng)的控制就會產生麻煩。在這種情況下，選擇使用模糊控制方法，能夠克服系統(tǒng)的非線性特性和時變特性，大大提高控制效果。
    電抗器的選用是TKS型可調式，它能夠通過伺服電動機帶動傳動機構，然后促使調壓器的定子和轉子產生一定的角度位移，從而改變電抗器內部繞組的合成有效匝數(shù)。同時，會使電抗器的等值電阻發(fā)生變化，在調節(jié)電抗阻值的同時，能夠在一定的范圍內實現(xiàn)調節(jié)無功電流大小的目的，并且不會影響有功電流的調節(jié)。
    水電阻負荷功率自動控制系統(tǒng)的設計
    水電阻負荷的干擾因素多，變化大，想要實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)性能觀測，就可以使用二維模糊控制器。
    電流互感器在工作過程中，能夠將實際的電流值從0到5A進行轉換。然后，通過電流變送器，將電流信號轉換成為4—20mA信號，這是PLC模擬輸入模塊能夠識別的。模糊控制器通過PLC的編程來實現(xiàn)。
    模糊控制器通過將實際電流和給定電流進行比較后，得出偏差信號e和變化率ec，將精確的輸入數(shù)字轉化為模糊的隸屬函數(shù)，于是就會把傳感器的輸入轉換成知識庫能夠識別的變量?，F(xiàn)場操作人員制定出模糊規(guī)則，經過解開模糊的過程，就能實現(xiàn)對充氣、放氣電磁閥的開關和脈沖時間的控制。于是，水電阻的大小得到調整，負荷電流的大小和功率大小就能夠得到有效控制。
    電抗器功率自動控制系統(tǒng)的設計
    電抗器的性質是線性電抗器，它的特點有三個：第一，不會造成電源的波形發(fā)生畸變；第二，不會產生任何的電磁干擾；第三，不會被電磁波所干擾。
    鹽水缸功率自動控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)
    在監(jiān)控界面中設定鹽水缸的電流值，并且將其發(fā)送給控制器PLC，就能夠實現(xiàn)對鹽水缸的電流值、液位進行實時監(jiān)測，從而方便觀察鹽水缸自動控制的效果。
    綜上所述，在船舶發(fā)電機組負荷性能的測試中，針對水電阻負荷擾動較大的特點，通過設計和計算采用模糊控制的方法能夠減小超調量，實現(xiàn)快速穩(wěn)流的目標。采用控制電機來帶動電抗器的傳動結構，能夠準確地輸出輸入無功電流。在相關的實踐中，這種方法顯示出良好的效果，值得推廣使用。