CN117108405A - 一种发电机组转速调节方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种发电机组转速调节方法、装置、设备及存储介质，应用于发电机组的控制器，响应于接收到负荷加载请求，控制发动机从标定转速加速至预设转速；获取所述发动机加载与所述负荷加载请求对应的负荷后的待调节转速；在所述待调节转速不等于所述标定转速的情况下，调节所述发动机，直至所述发动机的转速至所述标定转速。基于此，在使用的调节转速方式相同的情况下，基于本申请得到的待调整转速提升转速到标定转速的转速恢复时间更短，转速调整更加及时，从而能够进一步加快发电机组恢复特定供电频率，减小对发电机组或负载设备的影响。
Description
技术领域
本申请涉及发动机控制技术领域，更具体地说，涉及一种发电机组转速调节方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
当前高端发电用柴油机负载设备非常精密，对电网频率/电压等要求高，通常发动机转速会以标定的转速值运转，以保证发动机能够保持特定的供电频率。而当发动机突加负载时，由于需求功率大于输出功率，导致发动机气缸内燃烧做功产生的扭矩不足以克服负载增加的阻力，从而导致发动机转速降低，低于发动机转速对应的标定的转速值，影响供电频率，影响负载设备的正常运行。
发电机组为应对突加负载的变化，则需要调节发动机转速，以保证发动机转速能够恢复至标定的转速值。这一调节时间越短，则对负载设备的正常运行影响越小，调节时间越长，则甚至会对发动机性能或负载设备产生损耗。因此，如何快速调节发动机转速到标定参数值，是当前亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种发电机组转速调节方法、装置、设备及存储介质，用于解决现有转速调整方式调节速度慢的问题。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种发电机组转速调节方法，应用于发电机组的控制器，所述发电机组还包括：发动机，包括：
响应于接收到负荷加载请求，控制所述发动机从标定转速加速至预设转速，所述标定转速为所述发电机组处于预设供电频率状态时所述发动机的转速；
获取所述发动机加载与所述负荷加载请求对应的负荷后的待调节转速；
在所述待调节转速不等于所述标定转速的情况下，调节所述发动机，直至所述发动机的转速至所述标定转速。
可选的，该方法还包括：
响应于接收到发动机启动信号，启动所述发动机，并将所述发动机的转速加速到所述标定转速，所述发动机启动信号为启动所述发动机的信号。
可选的，该方法还包括：
控制所述发动机喷油，直至所述发动机的输出功率为目标功率，所述目标功率为使得所述发动机的载荷恢复平衡的功率。
一种发电机组转速调节装置，应用于发电机组的控制器，所述发电机组还包括：发动机，包括：
标定转速加速单元，用于响应于接收到负荷加载请求，控制所述发动机从标定转速加速至预设转速，所述标定转速为所述发电机组处于预设供电频率状态时所述发动机的转速；
负荷加载单元，用于获取所述发动机加载与所述负荷加载请求对应的负荷后的待调节转速；
转速调节单元，用于在所述待调节转速不等于所述标定转速的情况下，调节所述发动机，直至所述发动机的转速至所述标定转速。
可选的，还包括：
电机启动单元，用于响应于接收到发动机启动信号，启动所述发动机，并将所述发动机的转速加速到所述标定转速，所述发动机启动信号为启动所述发动机的信号。
可选的，还包括：
功率调整单元，用于控制所述发动机喷油，直至所述发动机的输出功率为目标功率，所述目标功率为使得所述发动机的载荷恢复平衡的功率。
一种发电机组转速调节设备，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现任一项所述发电机组转速调节方法的各个步骤。
一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现任一项所述发电机组转速调节方法的各个步骤。
本申请在加载负荷前，在标定转速的基础上，预先提升了发动机的转速，给后续发动机加载负荷后，发动机转速降速提供了一个缓冲，使得降低的速度与预先提升的速度进行抵消。基于此，得到的待调节转速相比在加载相同负荷情况下，以标定转速为起点进行降速得到的待调整转速，减小了降速后的待调整转速与标定转速的差值。因此，在使用的提升转速方式相同的情况下，基于本申请得到的待调整转速提升转速到标定转速的转速恢复时间更短，转速调整更加及时，从而能够进一步加快发电机组恢复特定供电频率，减小对发电机组或负载设备的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的实现发电机组转速调节方法的一种流程示意图；
图2为本申请实施例提供的瞬态加载过程中转速变化的示例图；
图3为本申请实施例提供的发电机组转速调节装置的一种结构示意图；
图4为本申请实施例提供的发电机组转速调节设备的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
通常不同的应用场景发电机组的供电频率不同，而在固定应用场景下，为保证发动机能够维持特定的供电频率，可以通过调整发动机转速的方式调整发动机的供电频率。因此在供电频率一定的情况下，根据公式（1）可知，f为发动机供电频率，n为发动机转速，p表示电机旋转磁场的极对数（一般为2），其中p有发动机的性质决定，在f一定时，发动机的转速则为一个固定值，使得发动机转速维持在该固定转速（或标定转速）下，可保证发动机的供电频率符合场景要求。
（1）
但是发动机无法避免突加负载的情况，在突加负载时，由于发动机的需求功率与输出功率的平衡状态被打破，发动机的需求功率大于电机的输出功率，导致发动机气缸内燃烧做功产生的扭矩不足以克服负载增加的阻力，从而导致发动机转速瞬间降低，发动机的发电频率偏移固定转速。
现有技术中，通常在加载负载后，发动机可以通过调节气门来调节汽轮机的拖动扭矩，调节转速上升或下降，以此对降速后的发动机转速进行调整，使得发动机转速恢复至所述标定转速。
但是，本申请实施例为提高降低后的转速能相对较快地恢复至所述标定转速，提出了一种发电机组转速调节方法，能够在使用的提升转速方式相同的情况下，突加负载后，本申请实施例发动机恢复至标定转速的时间更短，转速调整更加及时，从而能够进一步加快发电机组恢复特定供电频率，减小对发电机组或负载设备的影响。
参照图1，其示出了本申请实施例提供的一种实现发电机组转速调节方法的流程示意图，该方法可以应用于发电机组的控制器，如汽车电控单元（ECU），具体应用流程可以包括：
步骤S110，响应于接收到负荷加载请求，控制所述发动机从标定转速加载至预设转速。
所述标定转速为使所述发动机处于预设供电频率状态的转速。根据公式（1）可知，发动机通常为维持在特定供电频率（或预设供电频率）下，发动机的转速需要维持在于所述特定供电频率对应的特定转速下，本申请实施例将所述特定转速称为标定转速，所述标定转速在不同的应用场景、应用需求，或者不同的发动机性质而改变，并不是所有发动机共用一个标定转速。
基于步骤S110可知，发动机启动后且在突加负载前，发动机转速会维持在标定转速下，具体地，发动机的启动过程可以包括：响应于接收到发动机启动信号，启动所述发动机，并将所述发动机的转速加速到所述标定转速，所述发动机启动信号为启动所述发动机的信号。
可以理解的是，发动机为保持特定供电频率，发动机需要在启动后尽快将发动机的转速升至并稳定到所述标定转速，使得发动机的供电频率稳定在所述特定供电频率下。
在本申请实施例中，当发电机组的控制器接收到负荷加载的请求时，会控制所述发动机从标定转速加载至预设转速，所述预设转速用于抵消后续加载负荷后发动机需要降低的转速，基于此，为发动机的减速提供一个缓冲，使得减速后的转速与标定转速之间的差距减小，从而达到减小转速调整时间的目的。
所述预设转速可以根据以往发动机加载负荷转速降低的幅度进行设定，在本申请实施例中，所述预设转速可以设定为转速降低幅度的平均值。假设标定转速设定为1500r/min，发动机突加负载后，发动机转速降低的幅度为150，转速降低1350r/min。为抵消发动机转速降低的幅度，所述预设转速的提升幅度可以为45，转速提升后得到的预设转速为1545r/min。
步骤S120，获取所述发动机加载与所述负荷加载请求对应的负荷后的待调节转速。
确认发动机转速提升至预设转速后，进一步加载与所述负荷加载请求对应的负荷，负荷加载后，所述发动机转速会瞬间下降。在本申请实施例中，所述发动机转速下降的起点为所述预设转速，基于上文的假设，以所述预设转速1545r/min下降130，得到的待调节转速为1415r/min，与标定转速1500r/min之间的差值为85。而现有技术中，负荷加载后，所述发动机转速下降的起点为所述标定转速1500r/min，得到的待调节转速为1370，与标定转速之间的差值为130。
可以理解的是，在相同的转速调节方式调节所述待调节转速至标定转速的情况下，与标定转速之间的差值越小，调节时间也越短。基于此，本申请实施例可以缩短负荷加载、转速降低后得到的待调节转速与标定转速之间的差值，从而简介达到降低转速调节时间的目的。
步骤S130，在所述待调节转速不等于所述标定转速的情况下，调节所述发动机，直至所述发动机的转速至所述标定转速。
在本申请实施例中，所述预设转速可以由开发人员自定义设定，因此，沿用步骤S110假设的情况，将所述预设转速设定为1630r/min，在加载负荷后，发动机转速的降低幅度为130，即基于所述预设转速降低后得到的待调节转速为1500r/min，与标定转速相等，则并不需要再特别调整转速，省去了转速调节的过程，相较于现有技术更提升了突加负载后，转速恢复的时间。
可以理解的是，加载的负荷不同，对应转速降低的幅度也不同，因此，上文所述的预设转速降低后正好为标定转速的情况为特殊情况，更多的情况为降低后得到的待调节转速与标定转速不相等的情况，基于此，则需要针对所述待调节转速进行调整，使得所述发动机转速恢复至标定转速。
在本申请实施例中，调整所述发动机转速的方式可以增减励磁调无功的方式，调节发动机的转速，使得所述待调节转速恢复至标定转速。
另外，在突加负载的情况下，由于发动机的需求功率与输出功率无法平衡，导致的发动机转速的改变，因此本申请实施例还可以同时调节所述发动机的输出工况，使得发动机的功率尽快恢复至平衡，从而使得发动机转速恢复稳定。
其中，调节发动机输出功率的过程可以包括：控制所述发动机喷油，直至所述发动机的输出功率为目标功率，所述目标功率为使得所述发动机的载荷恢复平衡的功率。
通过控制器控制发动机增加喷油量，直至检测到发动机的输出功率与负荷对应的需求功率相等，发动机功率达到平衡，从而使得发动机的转速能够区域稳定。
综上所述，本申请实施例在加载负荷前，在标定转速的基础上，预先提升了发动机的转速，给后续发动机加载负荷后，发动机转速降速提供了一个缓冲，使得降低的速度与预先提升的速度进行抵消。基于此，得到的待调节转速相比在加载相同负荷情况下，以标定转速为起点进行降速得到的待调整转速，减小了降速后的待调整转速与标定转速的差值。因此，在使用的提升转速方式相同的情况下，基于本申请得到的待调整转速提升转速到标定转速的转速恢复时间更短，转速调整更加及时，从而能够进一步加快发电机组恢复特定供电频率，减小对发电机组或负载设备的影响。
接下来，可以将上述发电机组转速调节方法应用于应急备用发电组的控制器，以此为应用示例，促进对本申请实施例的理解。
当电网处于正常供电状态时，应急备用发电机组处于停机状态，应急备用发电机组的发动机（以下简称为发动机）转速为零。而当电网断电时，需要启动应急备用发电机组，有应急备用发电机组临时供电，并将供电频率稳定在特定供电频率。
通常国标对供电频率的要求在50HZ，而发动机旋转气场的极对数一般情况下为2，基于公式（1）可以确定，所述应急备用发动机的标定转速为1500r/min。
可以理解的是，电网断电瞬间，应急备用发电机组的控制系统可立即监测到此信号，同时触发发电机组的发动机立即启动，先怠速运行30s，在尽快升速至标定转速1500r/min，此时可默认为发动机处于无负载的状态下。
发动机运行到标定转速后，所述控制系统便允许进行合闸，在本示例中，所述合闸意味着加载负荷。在加载负荷前，发送负荷加载请求至所述控制系统，响应于所述控制系统接收到所述负荷加载请求，控制所述发动机转速升速45r/min，得到预设转速，即1545r/min。
发电机组控制系统将负荷从0%加载至50%，此时发电机组接收到50%的负荷，发动机瞬间降速并调速，所述调速即对基于预设转速降速后得到的待调节转速调节至标定转速的过程。如果发电机组空盒子系统将负载从50%加载至100%，则重复上述降速并调速的过程。最终使得发电机组满载稳定运行，直至电网恢复正常状态，应急电源关闭。
参照图2，本申请实施例提供的瞬态加载过程中转速变化的示例图，其中，所述瞬态加载过程为上文所述的负荷加载过程。图2所示的转速变化体现了以发动机转速从标定转速升至预设转速的时刻为起点以及之后时刻的转速变化情况。
如图，一号特征曲线为现有技术的转速调节方式下突加负载后转速的变化曲线，二号特征曲线为本申请实施例的转速调节方法下突加负载后转速的变化曲线。在标定转速为1500r/min的情况下，二号特征曲线在加载负荷前将转速升至预设转速1545r/min。根据两调特征曲线的下降转折点可知，一号特征曲线降速后，转速最小值（1310r/min）与标定转速之间的差值为190，而二号特征曲线的转速最小值（1400r/min）与标定转速之间的差值为100。基于两者的差值，分别以相同的转速调节方式进行转速调节，使得所述发动机的转速恢复至标定转速。
一号特征曲线，发动机转速先降速在升速至标定转速经过了14个步长，调速率为12.7%；二号特征曲线，负荷加载前先升速至1545r/min，高于供电频率需求的标定转速，当加载负荷时，发动机转速先降速再升速至标定转速的过程经过了9个步长，调节率为6.7%。相较于现有技术，本申请实施例提供的发电机组转速调节方法提升了瞬态调节速率，缩短了转速恢复时间。
下面对本申请实施例提供的发电机组转速调节装置进行描述，下文描述的发电机组转速调节装置与上文描述的发电机组转速调节方法可相互对应参照。
首先，结合图3，对应用于发电机组的控制系统的发电机组转速调节装置进行介绍，如图3所示，该发电机组转速调节装置可以包括：
标定转速加速单元100，用于响应于接收到负荷加载请求，控制所述发动机从标定转速加速至预设转速，所述标定转速为使所述发动机处于预设供电频率状态的转速；
负荷加载单元200，用于获取所述发动机加载与所述负荷加载请求对应的负荷后的待调节转速；所述待调节转速小于所述预设转速；
转速调节单元300，用于在所述待调节转速不等于所述标定转速的情况下，调节所述发动机，直至所述发动机的转速至所述标定转速。
可选的，还包括：
电机启动单元，用于响应于接收到发动机启动信号，启动所述发动机，并将所述发动机的转速加速到所述标定转速，所述发动机启动信号为启动所述发动机的信号。
可选的，还包括：
功率调整单元，用于控制所述发动机喷油，直至所述发动机的输出功率为目标功率，所述目标功率为使得所述发动机的载荷恢复平衡的功率。
综上所述，本申请实施例在加载负荷前，在标定转速的基础上，预先提升了发动机的转速，给后续发动机加载负荷后，发动机转速降速提供了一个缓冲，使得降低的速度与预先提升的速度进行抵消。基于此，得到的待调节转速相比在加载相同负荷情况下，以标定转速为起点进行降速得到的待调整转速，减小了降速后的待调整转速与标定转速的差值。因此，在使用的提升转速方式相同的情况下，基于本申请实施例得到的待调整转速提升转速到标定转速的转速恢复时间更短，转速调整更加及时，从而能够进一步加快发电机组恢复特定供电频率，减小对发电机组或负载设备的影响。
本申请实施例提供的发电机组转速调节装置可应用于发电机组转速调节设备。
图4示出了发电机组转速调节设备的结构示意图，参照图4，发电机组转速调节设备的结构可以包括：至少一个处理器10，至少一个存储器20，至少一个通信总线30和至少一个通信接口40；
在本申请实施例中，处理器10、存储器20、通信总线30、通信接口40的数量为至少一个，且处理器10、存储器20、通信接口40通过通信总线30完成相互间的通信；
处理器10可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；
存储器20可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatilememory）等，例如至少一个磁盘存储器；
其中，存储器存储有程序，处理器可调用存储器存储的程序，所述程序用于实现前述发电机组转速调节方案中的各个处理流程。
本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于实现前述发电机组转速调节方案中的各个处理流程。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种发电机组转速调节方法，其特征在于，应用于发电机组的控制器，所述发电机组还包括：发动机，包括：
响应于接收到负荷加载请求，控制所述发动机从标定转速加速至预设转速，所述标定转速为所述发电机组处于预设供电频率状态时所述发动机的转速；
获取所述发动机加载与所述负荷加载请求对应的负荷后的待调节转速；
在所述待调节转速不等于所述标定转速的情况下，调节所述发动机，直至所述发动机的转速至所述标定转速。
2.根据权利要求1所述的发电机组转速调节方法，其特征在于，还包括：
响应于接收到发动机启动信号，启动所述发动机，并将所述发动机的转速加速到所述标定转速，所述发动机启动信号为启动所述发动机的信号。
3.根据权利要求1所述的发电机组转速调节方法，其特征在于，还包括：
控制所述发动机喷油，直至所述发动机的输出功率为目标功率，所述目标功率为使得所述发动机的载荷恢复平衡的功率。
4.一种发电机组转速调节装置，其特征在于，应用于发电机组的控制器，所述发电机组还包括：发动机，包括：
标定转速加速单元，用于响应于接收到负荷加载请求，控制所述发动机从标定转速加速至预设转速，所述标定转速为所述发电机组处于预设供电频率状态时所述发动机的转速；
负荷加载单元，用于获取所述发动机加载与所述负荷加载请求对应的负荷后的待调节转速；
转速调节单元，用于在所述待调节转速不等于所述标定转速的情况下，调节所述发动机，直至所述发动机的转速至所述标定转速。
5.根据权利要求4所述的发电机组转速调节装置，其特征在于，还包括：
电机启动单元，用于响应于接收到发动机启动信号，启动所述发动机，并将所述发动机的转速加速到所述标定转速，所述发动机启动信号为启动所述发动机的信号。
6.根据权利要求4所述的发电机组转速调节装置，其特征在于，还包括：
功率调整单元，用于控制所述发动机喷油，直至所述发动机的输出功率为目标功率，所述目标功率为使得所述发动机的载荷恢复平衡的功率。
7.一种发电机组转速调节设备，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现如权利要求1-3任一项所述发电机组转速调节方法的各个步骤。
8.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-3任一项所述发电机组转速调节方法的各个步骤。
Priority Applications (1)
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