船舶柴油機(jī)氣缸壓力測(cè)量系統(tǒng)研制.pdf

1、船舶主機(jī)是船舶的動(dòng)力心臟，其安全穩(wěn)定的運(yùn)行是保證船舶航運(yùn)安全的關(guān)鍵。采用在線監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)船舶柴油機(jī)存在的故障隱患，避免突發(fā)性故障停機(jī)和安全事故的發(fā)生。 目前船舶柴油機(jī)壓力測(cè)量系統(tǒng)大多數(shù)采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)試。這些測(cè)量系統(tǒng)需要兩個(gè)人才能完成測(cè)試，一人在柴油機(jī)旁安裝壓力傳感器，另一人則在計(jì)算機(jī)旁操作測(cè)試程序和存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)，等待某氣缸完成測(cè)試后，機(jī)旁測(cè)試人員將傳感器換到下一氣缸的測(cè)試點(diǎn)，依次進(jìn)行測(cè)試。本文的研究目標(biāo)要求船舶柴油

2、機(jī)氣缸壓力測(cè)量系統(tǒng)具有便于攜帶、測(cè)試方便，且僅需一人完成柴油機(jī)氣缸壓力的測(cè)試。論文作者在分析wartsila公司和MAN B&W公司同類氣缸壓力測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重新研制了由上位計(jì)算機(jī)和下位可編程控制器組成的船舶柴油機(jī)氣缸壓力測(cè)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(cè)量技術(shù)理論和測(cè)量系統(tǒng)的性能要求，完成了測(cè)量系統(tǒng)電路方面的設(shè)計(jì)。測(cè)試系統(tǒng)采用上位機(jī)和下

3、位機(jī)(可編程控制器)的主從結(jié)構(gòu)，PC機(jī)中的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為上位機(jī)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(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)系統(tǒng)將采集數(shù)據(jù)經(jīng)過初步分析和存儲(chǔ)后，通過上位機(jī)和下位機(jī)的通信協(xié)議發(fā)出命令，下位機(jī)確認(rèn)指令無誤后做出控制動(dòng)作，讓測(cè)試人員知道上位機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)，達(dá)到了人機(jī)信息交互的作用。 2．進(jìn)行了柴油機(jī)氣缸壓力示功圖處理方法的研究，完成了氣缸壓力信號(hào)多周期平均、光順處理和等曲柄轉(zhuǎn)角化等信號(hào)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(xì)化算法使示功圖的數(shù)據(jù)間隔角度在0.5度，提高了計(jì)算精度和上止點(diǎn)定位的精度。開發(fā)的分析軟件將柴油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和示功圖相結(jié)合，可計(jì)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(cè)與診斷系統(tǒng)的組成和功能，進(jìn)行了串口通訊及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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(yàn)證明了系統(tǒng)引入串口通訊的設(shè)計(jì)是合理的。

5、4．通過對(duì)6160型柴油機(jī)氣缸壓力的測(cè)量試驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的功能和可靠性。測(cè)試過程如下：測(cè)試人員按下按鈕，發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過采集卡進(jìn)入計(jì)算機(jī)，上位機(jī)程序偵聽到該信號(hào)后，開始對(duì)上止點(diǎn)、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和氣缸壓力信號(hào)進(jìn)行采集、處理和存儲(chǔ)；存儲(chǔ)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(jìn)行操作(表明采集數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲(chǔ)完成)；測(cè)試人員看到指示燈狀態(tài)的改變就知道測(cè)試完成，再將壓力傳感器換到下一氣缸依次進(jìn)行氣缸壓力的測(cè)試。試