专栏

基于Smith预估模糊PID的废汽总管压力控制

徐国胜,陈庆华,夏顺雨,单镕捷,孟海涛,卞修涛

针对热工过程中蒸汽压力控制非线性、滞后性等特点，依托模糊控制理论，采用基于Smith预估补偿的模糊比例、积分、微分（proportional-integral-derivative，PID）控制方法对蒸汽动力系统废汽总管压力进行控制。根据工况自适应更新K_p、K_i、K_d等参数值，使废汽总管压力更快稳定于设计值附近，且超调量降低。控制器结合模糊控制与PID控制的优势，并通过Smith预估补偿器对模型误差和时滞效应进行抑制，使控制系统具备较好的鲁棒性，满足总排汽量变化时对PID控制器参数的不同要求。

2025,47(4):1-6[摘要][PDF  1976K](45)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.001

基于某型船舶测试配电板的加换装技术

金立源,卓金宝,沈旖旎,赵德骥,王鑫

为了满足目标船舶在不同航行工况下的多样化试验需求，实现船舶关键配电设备的加换装测试验证，对多类型船舶设备加换装方案进行了调研，基于目标船的运行需求与设备加换装要求开发出一种采用测试配电板的加换装技术。该技术可缩短关键设备的测试调试时间，同时加装的测试配电板与船舶主配电板采用环网形式，可快速完成工作模式与测试模式的切换，加装的测试配电板可作为配电系统的冗余，在主配电板故障时为船舶配电，同时船舶的经济性也有所提升。

2025,47(4):7-10[摘要][PDF  1673K](20)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.002

绿航未来：新能源与燃料电池

唐天丽,钱宇衡,吴瑜,杨超

国际海事组织提出减排目标，推动采用低碳或零碳的清洁能源取代传统化石能源。燃料电池因其具备零排放、高能效、低噪声等特点，被视为最具潜力的清洁能源技术之一。对绿色航运的政策背景与发展趋势、船舶新能源技术、燃料电池的工作原理及分类、燃料电池船舶发展状况等进行综述，为相关研究提供参考。

2025,47(4):11-16[摘要][PDF  518K](22)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.003

基于喷淋塔的CO₂混合胺吸收液气液比和配方

徐苏华,杨玉波,刘安南,闭圻念

基于混合胺吸收液对CO₂的吸收与解吸过程，设计吸收解吸气液交互喷淋塔装置，选定性能最佳的吸收和解吸气液流量比例。经实验得出：在10% CO₂、5 m³/h气体通入条件下，液体流量为20 L/h时单次吸收效率最高；在3.5 kg/h、101 ℃水蒸气通入条件下，液体流量为40 L/h时单次解吸效果最好。基于选定的气液比，保持吸收液总胺量不变，加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇（2-amino-2-methyl-1-propanol，AMP）进行二元配方实验，结果表明当单乙醇胺（monoethanolamine，MEA）与AMP比例为3∶2时单次吸收与解吸性能最好。保持MEA量不变，胺总量不变，再加入哌嗪（piperazine，PZ）进行三元混合配方进行研究，结果表明当MEA∶AMP∶PZ为3.0∶0.5∶1.5时，单次吸收性能和解吸性能均为最佳。

2025,47(4):17-24[摘要][PDF  2915K](20)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.004

绿色低碳背景下的内燃机振动控制技术

周炎,夏中华,徐叶飞,姜小荧,林立忠

在绿色低碳背景下，智能绿色内燃机发展迅速，其振动控制技术也面临新机遇和新挑战。针对目前的热点问题，探讨多缸内燃机的凸轮轴系统振动控制及其对整机振动的影响，研究双燃料发动机的扭振激励特性。同时，对永磁谐波扭振减振器的原理、自主品牌船用扭振减振器的设计与生产工艺，以及基于振动监测的内燃机故障诊断方法、新型液力扭转减振器在混合动力系统中的应用等开展研究，相关研究成果可为内燃机振动控制技术的开发提供参考。

2025,47(4):25-29[摘要][PDF  2383K](26)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.005

性能与排放

基于深度学习的船舶柴油机排气温度趋势预测

刘奔,刘叶霏,刘文科,马理胜

基于深度学习，以6L34DF型船用双燃料柴油机实船数据构建多维时间序列为源，在双向门控循环单元（BiGRU）基础上结合相关性分析与主成分分析（PCA）技术，深度提取特征、去除冗余、降维并缩时。构建 PCA-BiGRU预测模型与BiGRU对比，结果表明PCA-BiGRU模型在平均绝对误差、均方误差及均方根误差上分别降低0.106、0.204和0.148，精度大幅提升。该研究为船舶柴油机状态监测预测及其他智能化船舶设备运行状态预测提供新思路，融合PCA与BiGRU优化模型性能，有力推动船舶智能化监测技术发展。

2025,47(4):30-37[摘要][PDF  1934K](23)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.006

高压共轨柴油多油束对撞喷雾与燃烧特性

陈占明,柴国庆,何海斌,吴杰,陈昊

为明晰柴油多油束对撞和干涉下的喷雾与燃烧特性，通过定容燃烧弹，基于纹影法对比研究单油束、双油束和三油束对撞的喷雾和燃烧特性。试验中将喷射压力设置为100 MPa，环境压力设置为4 MPa，环境温度在喷雾和燃烧分析中设置为500 K和800 K。结果表明：对于喷雾特性，多油束的碰撞促进了喷雾之间的相互作用，有效改善了喷雾的雾化效果。随着油束数量的增加，喷雾撞击过程变得更加强烈，撞击喷雾可获得更大的气液相喷雾面积，液相面积占比减小，双油束、三油束液相面积占比相比单油束分别减小了7.5%与15.8%。在燃烧特性方面，随着油束数量的增加，达到火焰峰值面积的时间缩短，燃料燃烧后的火焰浮起长度、火焰面积、碳烟量增大。双油束与三油束火焰面积、碳烟排放量分别小于单油束的1/2和1/3，这说明多油束的撞击与干涉是改善发动机燃烧特性、减少发动机碳烟排放的有效方法。

2025,47(4):38-45[摘要][PDF  2640K](22)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.007

基于PEMS的船舶柴油机排放特性

王潇迪,刘杰,李悦,崔昊天,王人洁,张永林,杨道源,张允华

利用便携式排放测试系统（portable emission measurement system，PEMS）对一艘小型集装箱船舶开展在实际航行工况下的排放试验，研究该船舶主机不同工况下的排放因子、NO_x和颗粒物瞬态排放特性和颗粒物粒径分布。结果表明：CO、THC（总碳氢）、NO_x、PN（颗粒物个数）在离港和进港工况下基于燃油的排放因子均高于巡航工况；各排放物在离港工况下基于距离的排放因子均高于其他工况；在巡航工况下NO_x瞬时排放率显著高于离港和进港工况；离港和进港工况下的核态颗粒数显著高于巡航工况，分别占各工况总颗粒数的68.94%和81.56%；巡航工况下的聚集态颗粒数显著高于离港和进港工况，占巡航工况总颗粒数的74.43%；试验全程核态颗粒占总排放颗粒数的61.89%。

2025,47(4):46-51[摘要][PDF  1224K](21)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.008

用于涡轮增压器的新型叶片扩压器的设计与开发

高英玲,刘鹏飞,韩国强,解飞

设计具有创新性的抛物线型叶片扩压器，并开展数值模拟分析、增压器台架性能试验及增压器与柴油机的匹配试验，以验证该型扩压器的可行性。结果表明：抛物线型叶片扩压器的叶型设计和调整更为灵活。压气机的增压压比为3.56，其扩压能力更高。通过对叶片扩压器进行优化，涡轮增压器的压气机效率达到84%，其性能得到大幅提升。

2025,47(4):52-57[摘要][PDF  2549K](26)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.009

智能化与控制

基于GD32的全国产氧阀控制器设计

张厚义,季睿,王堃,刘旭,况乾坤

针对斯特林发动机的氧气控制阀门，设计一种全国产化的氧阀控制器。根据现场需求和GD32芯片功能，阐述国产化芯片和模块的选型、各硬件功能电路设计原理、控制器的软件框架以及核心控制算法等。控制器采用自抗扰控制策略，并结合一阶卡尔曼滤波对传感器输出信号中的白噪声进行抑制。在仅有位置环的情况下，使用自抗扰控制策略可快速准确地调整氧阀到设定位置，将位置误差控制在1%以内。该氧阀控制器工作可靠稳定，满足设计需求。

2025,47(4):58-63[摘要][PDF  1894K](24)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.010

专栏

基于Smith预估模糊PID的废汽总管压力控制

徐国胜,陈庆华,夏顺雨,单镕捷,孟海涛,卞修涛

针对热工过程中蒸汽压力控制非线性、滞后性等特点，依托模糊控制理论，采用基于Smith预估补偿的模糊比例、积分、微分（proportional-integral-derivative，PID）控制方法对蒸汽动力系统废汽总管压力进行控制。根据工况自适应更新K_p、K_i、K_d等参数值，使废汽总管压力更快稳定于设计值附近，且超调量降低。控制器结合模糊控制与PID控制的优势，并通过Smith预估补偿器对模型误差和时滞效应进行抑制，使控制系统具备较好的鲁棒性，满足总排汽量变化时对PID控制器参数的不同要求。

2025,47(4):1-6[摘要][PDF  1976K](45)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.001

基于某型船舶测试配电板的加换装技术

金立源,卓金宝,沈旖旎,赵德骥,王鑫

为了满足目标船舶在不同航行工况下的多样化试验需求，实现船舶关键配电设备的加换装测试验证，对多类型船舶设备加换装方案进行了调研，基于目标船的运行需求与设备加换装要求开发出一种采用测试配电板的加换装技术。该技术可缩短关键设备的测试调试时间，同时加装的测试配电板与船舶主配电板采用环网形式，可快速完成工作模式与测试模式的切换，加装的测试配电板可作为配电系统的冗余，在主配电板故障时为船舶配电，同时船舶的经济性也有所提升。

2025,47(4):7-10[摘要][PDF  1673K](20)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.002

绿航未来：新能源与燃料电池

唐天丽,钱宇衡,吴瑜,杨超

国际海事组织提出减排目标，推动采用低碳或零碳的清洁能源取代传统化石能源。燃料电池因其具备零排放、高能效、低噪声等特点，被视为最具潜力的清洁能源技术之一。对绿色航运的政策背景与发展趋势、船舶新能源技术、燃料电池的工作原理及分类、燃料电池船舶发展状况等进行综述，为相关研究提供参考。

2025,47(4):11-16[摘要][PDF  518K](22)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.003

基于喷淋塔的CO₂混合胺吸收液气液比和配方

徐苏华,杨玉波,刘安南,闭圻念

基于混合胺吸收液对CO₂的吸收与解吸过程，设计吸收解吸气液交互喷淋塔装置，选定性能最佳的吸收和解吸气液流量比例。经实验得出：在10% CO₂、5 m³/h气体通入条件下，液体流量为20 L/h时单次吸收效率最高；在3.5 kg/h、101 ℃水蒸气通入条件下，液体流量为40 L/h时单次解吸效果最好。基于选定的气液比，保持吸收液总胺量不变，加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇（2-amino-2-methyl-1-propanol，AMP）进行二元配方实验，结果表明当单乙醇胺（monoethanolamine，MEA）与AMP比例为3∶2时单次吸收与解吸性能最好。保持MEA量不变，胺总量不变，再加入哌嗪（piperazine，PZ）进行三元混合配方进行研究，结果表明当MEA∶AMP∶PZ为3.0∶0.5∶1.5时，单次吸收性能和解吸性能均为最佳。

2025,47(4):17-24[摘要][PDF  2915K](20)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.004

绿色低碳背景下的内燃机振动控制技术

周炎,夏中华,徐叶飞,姜小荧,林立忠

在绿色低碳背景下，智能绿色内燃机发展迅速，其振动控制技术也面临新机遇和新挑战。针对目前的热点问题，探讨多缸内燃机的凸轮轴系统振动控制及其对整机振动的影响，研究双燃料发动机的扭振激励特性。同时，对永磁谐波扭振减振器的原理、自主品牌船用扭振减振器的设计与生产工艺，以及基于振动监测的内燃机故障诊断方法、新型液力扭转减振器在混合动力系统中的应用等开展研究，相关研究成果可为内燃机振动控制技术的开发提供参考。

2025,47(4):25-29[摘要][PDF  2383K](26)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.005

性能与排放

基于深度学习的船舶柴油机排气温度趋势预测

刘奔,刘叶霏,刘文科,马理胜

基于深度学习，以6L34DF型船用双燃料柴油机实船数据构建多维时间序列为源，在双向门控循环单元（BiGRU）基础上结合相关性分析与主成分分析（PCA）技术，深度提取特征、去除冗余、降维并缩时。构建 PCA-BiGRU预测模型与BiGRU对比，结果表明PCA-BiGRU模型在平均绝对误差、均方误差及均方根误差上分别降低0.106、0.204和0.148，精度大幅提升。该研究为船舶柴油机状态监测预测及其他智能化船舶设备运行状态预测提供新思路，融合PCA与BiGRU优化模型性能，有力推动船舶智能化监测技术发展。

2025,47(4):30-37[摘要][PDF  1934K](23)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.006

高压共轨柴油多油束对撞喷雾与燃烧特性

陈占明,柴国庆,何海斌,吴杰,陈昊

为明晰柴油多油束对撞和干涉下的喷雾与燃烧特性，通过定容燃烧弹，基于纹影法对比研究单油束、双油束和三油束对撞的喷雾和燃烧特性。试验中将喷射压力设置为100 MPa，环境压力设置为4 MPa，环境温度在喷雾和燃烧分析中设置为500 K和800 K。结果表明：对于喷雾特性，多油束的碰撞促进了喷雾之间的相互作用，有效改善了喷雾的雾化效果。随着油束数量的增加，喷雾撞击过程变得更加强烈，撞击喷雾可获得更大的气液相喷雾面积，液相面积占比减小，双油束、三油束液相面积占比相比单油束分别减小了7.5%与15.8%。在燃烧特性方面，随着油束数量的增加，达到火焰峰值面积的时间缩短，燃料燃烧后的火焰浮起长度、火焰面积、碳烟量增大。双油束与三油束火焰面积、碳烟排放量分别小于单油束的1/2和1/3，这说明多油束的撞击与干涉是改善发动机燃烧特性、减少发动机碳烟排放的有效方法。

2025,47(4):38-45[摘要][PDF  2640K](22)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.007

基于PEMS的船舶柴油机排放特性

王潇迪,刘杰,李悦,崔昊天,王人洁,张永林,杨道源,张允华

利用便携式排放测试系统（portable emission measurement system，PEMS）对一艘小型集装箱船舶开展在实际航行工况下的排放试验，研究该船舶主机不同工况下的排放因子、NO_x和颗粒物瞬态排放特性和颗粒物粒径分布。结果表明：CO、THC（总碳氢）、NO_x、PN（颗粒物个数）在离港和进港工况下基于燃油的排放因子均高于巡航工况；各排放物在离港工况下基于距离的排放因子均高于其他工况；在巡航工况下NO_x瞬时排放率显著高于离港和进港工况；离港和进港工况下的核态颗粒数显著高于巡航工况，分别占各工况总颗粒数的68.94%和81.56%；巡航工况下的聚集态颗粒数显著高于离港和进港工况，占巡航工况总颗粒数的74.43%；试验全程核态颗粒占总排放颗粒数的61.89%。

2025,47(4):46-51[摘要][PDF  1224K](21)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.008

用于涡轮增压器的新型叶片扩压器的设计与开发

高英玲,刘鹏飞,韩国强,解飞

设计具有创新性的抛物线型叶片扩压器，并开展数值模拟分析、增压器台架性能试验及增压器与柴油机的匹配试验，以验证该型扩压器的可行性。结果表明：抛物线型叶片扩压器的叶型设计和调整更为灵活。压气机的增压压比为3.56，其扩压能力更高。通过对叶片扩压器进行优化，涡轮增压器的压气机效率达到84%，其性能得到大幅提升。

2025,47(4):52-57[摘要][PDF  2549K](26)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.009

智能化与控制

基于GD32的全国产氧阀控制器设计

张厚义,季睿,王堃,刘旭,况乾坤

针对斯特林发动机的氧气控制阀门，设计一种全国产化的氧阀控制器。根据现场需求和GD32芯片功能，阐述国产化芯片和模块的选型、各硬件功能电路设计原理、控制器的软件框架以及核心控制算法等。控制器采用自抗扰控制策略，并结合一阶卡尔曼滤波对传感器输出信号中的白噪声进行抑制。在仅有位置环的情况下，使用自抗扰控制策略可快速准确地调整氧阀到设定位置，将位置误差控制在1%以内。该氧阀控制器工作可靠稳定，满足设计需求。

2025,47(4):58-63[摘要][PDF  1894K](24)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.04.010