船舶柴油機氣缸壓力測量系統(tǒng)研制.pdf

1、船舶主機是船舶的動力心臟，其安全穩(wěn)定的運行是保證船舶航運安全的關(guān)鍵。采用在線監(jiān)測和診斷技術(shù)，能及時發(fā)現(xiàn)船舶柴油機存在的故障隱患，避免突發(fā)性故障停機和安全事故的發(fā)生。 目前船舶柴油機壓力測量系統(tǒng)大多數(shù)采用現(xiàn)場實時測試。這些測量系統(tǒng)需要兩個人才能完成測試，一人在柴油機旁安裝壓力傳感器，另一人則在計算機旁操作測試程序和存儲采集數(shù)據(jù)，等待某氣缸完成測試后，機旁測試人員將傳感器換到下一氣缸的測試點，依次進行測試。本文的研究目標(biāo)要求船舶柴油

2、機氣缸壓力測量系統(tǒng)具有便于攜帶、測試方便，且僅需一人完成柴油機氣缸壓力的測試。論文作者在分析wartsila公司和MAN B&W公司同類氣缸壓力測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重新研制了由上位計算機和下位可編程控制器組成的船舶柴油機氣缸壓力測試系統(tǒng)。取得的主要研究成果如下： 1．可編程控制器自帶的PPI通訊協(xié)議的分析研究，分析了數(shù)據(jù)發(fā)送接收的格式；根據(jù)傳感器測量技術(shù)理論和測量系統(tǒng)的性能要求，完成了測量系統(tǒng)電路方面的設(shè)計。測試系統(tǒng)采用上位機和下

3、位機(可編程控制器)的主從結(jié)構(gòu)，PC機中的監(jiān)測系統(tǒng)作為上位機系統(tǒng)，將可編程控制器中的通信和控制系統(tǒng)作為下位機系統(tǒng)。上位機系統(tǒng)將采集數(shù)據(jù)經(jīng)過初步分析和存儲后，通過上位機和下位機的通信協(xié)議發(fā)出命令，下位機確認指令無誤后做出控制動作，讓測試人員知道上位機系統(tǒng)的狀態(tài)，達到了人機信息交互的作用。 2．進行了柴油機氣缸壓力示功圖處理方法的研究，完成了氣缸壓力信號多周期平均、光順處理和等曲柄轉(zhuǎn)角化等信號處理方法的軟件開發(fā)，獲得了經(jīng)過多周期平均

4、的等曲柄轉(zhuǎn)角示功圖，然后經(jīng)過細化算法使示功圖的數(shù)據(jù)間隔角度在0.5度，提高了計算精度和上止點定位的精度。開發(fā)的分析軟件將柴油機結(jié)構(gòu)參數(shù)和示功圖相結(jié)合，可計算爆發(fā)壓力、壓縮壓力、膨脹壓力和指示壓力等特征參數(shù)。 3．介紹了基于虛擬儀器技術(shù)的船舶數(shù)字化監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的組成和功能，進行了串口通訊及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。分析了引入串口通訊的原因，闡述了通訊流程、通訊數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷郊巴ㄓ嵆绦?，通過試驗證明了系統(tǒng)引入串口通訊的設(shè)計是合理的。

5、4．通過對6160型柴油機氣缸壓力的測量試驗，驗證了系統(tǒng)的功能和可靠性。測試過程如下：測試人員按下按鈕，發(fā)出的觸發(fā)信號經(jīng)過采集卡進入計算機，上位機程序偵聽到該信號后，開始對上止點、瞬時轉(zhuǎn)速和氣缸壓力信號進行采集、處理和存儲；存儲完后程序通過PPI協(xié)議與PLC通訊，PLC接受到通訊數(shù)據(jù)后調(diào)用內(nèi)部程序?qū)χ甘緹暨M行操作(表明采集數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲完成)；測試人員看到指示燈狀態(tài)的改變就知道測試完成，再將壓力傳感器換到下一氣缸依次進行氣缸壓力的測試。試