船用柴油機曲軸扭矩實時檢測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著智能柴油應(yīng)用的日益廣泛、船舶行業(yè)對船舶船機槳匹配和主動力系統(tǒng)性能與可靠性的關(guān)注的與日俱增，船舶主柴油機扭矩檢測儀越來越多地裝備于各種船舶，起到監(jiān)控主動力系統(tǒng)扭矩參數(shù)的作用。而船用柴油機曲軸軸功率的在線測試，不僅可以判斷柴油機的技術(shù)狀況良好與否，還可以判斷整艘船的船、機、漿的匹配情況，可見其乃是船舶柴油機的一個重要參數(shù)。傳統(tǒng)柴油機功率測試一般用電力或水力測功器，而在柴油機運行時軸功率一般通過間接測量軸的輸出扭矩及轉(zhuǎn)速來計算，所以檢測柴

2、油機的曲軸扭矩顯得十分重要。船用柴油機曲軸扭矩的測量不同于陸上柴油機曲軸扭矩的測量，因為船舶機艙中溫度較高、濕度較大，工作環(huán)境惡劣，且風(fēng)浪及螺旋槳旋轉(zhuǎn)所引起的軸系振動都將會影響到扭矩的測量，因此船用柴油機曲軸扭矩測量系統(tǒng)對穩(wěn)定性和可靠性的要求更高。本課題以此為背景，開展了以下三方面的研究：
　　 首先，深入研究目前已有各種扭矩檢測方法，對比在船用柴油機曲軸扭矩檢測系統(tǒng)中不同扭矩檢測方法的優(yōu)劣。分析該系統(tǒng)的工作環(huán)境后，最終選擇應(yīng)變

3、片作為扭矩檢測模塊的傳感部分，根據(jù)其工作原理設(shè)計制作了應(yīng)變式扭矩檢測模塊。
　　 其次，為了提高對扭矩檢測模塊在旋轉(zhuǎn)惡劣環(huán)境下供電的穩(wěn)定性與可靠性，研究了光電能供電、射頻供電、旋轉(zhuǎn)感應(yīng)式供電等多種供電方式，比較它們的優(yōu)劣，并最終選用諧振式非接觸供電方式。本課題中建立諧振非接觸供電模型，設(shè)計電能發(fā)射回路的諧振變換器，提出提高功率密度的解決方法，設(shè)計了在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下可以穩(wěn)定高效供電的旋轉(zhuǎn)陣列式非接觸供電耦合系統(tǒng)，并驗證了其工作可靠性。

4、
　　 最后，在扭矩數(shù)據(jù)傳輸方面，選擇了成熟的ZigBee技術(shù)，使用FreeScale的高集成度芯片MC13213制作了扭矩數(shù)據(jù)無線傳輸模塊，并結(jié)合其輻射模型、增益、阻抗匹配、帶寬、尺寸等多種因素設(shè)計制作了ZigBee的天線。
　　 本課題采用應(yīng)變電測技術(shù)、諧振式非接觸電能傳輸技術(shù)和ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，有效的避免了集流環(huán)和電刷產(chǎn)生的摩擦，解決了動態(tài)測量中電能供應(yīng)的不穩(wěn)定和信號傳輸干擾的問題。該系統(tǒng)在大幅提高工作