船用柴油机缸压在线监测系统开发

研制由基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的数据采集硬件和以NI LabVIEW为开发平台的上位机软件组成的船用柴油机缸压在线监测系统,数据采集硬件通过以太网与上位机相连。该系统在线采集上止点、曲柄转角和各缸气体压力等信号,通过等曲柄转角化、上止点标定和多周期平均等处理,计算平均指示压力、压缩压力、爆发压力、燃烧始点及膨胀压力等气缸压力特征参数和放热率;气缸压力特征参数既可用图表形式单缸显示,也可用柱状图形式多缸对比显示;测试结果通过数据库进行管理,以便于后续进行历史趋势分析。经过柴油机试验,验证该系统满足设计要求,可实现对柴油机运行状况的实时监测。     

基于虚拟仪器的船用柴油机监测系统

为开发基于虚拟仪器的船舶柴油机状态监测系统,利用传感器和数据采集模块获取柴油机敏感信号,借助LabVIEW软件平台,综合利用热力参数分析法和振动分析法,对采集的信号进行分析、处理,并将数据传输到现场触摸屏电脑和集控台工业控制计算机,得到柴油机监测系统的人机界面,可实时掌握柴油机运行状况,同时也可为柴油机故障诊断提供大量技术参数。     

船用柴油机高速数据实时监测系统研究

采用在线式工控机、多通道高速A/D板、信号调理箱、传感器、分布式监测系统构成针对船用柴油机缸内过程和柴油机常规参数的采集、处理系统,实现柴油机各缸示功图的同时采样、分析,为柴油机负荷调整、故障诊断、状态评估提供技术手段.     

低活性燃料对柴油机RCCI的工作性能影响

为实现柴油机节能减排,提高燃烧效率,满足TierⅢNO_x排放法规和碳中和目标,建立TBD620柴油机三维仿真模型。通过甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术相结合,研究燃用低活性燃料对柴油机RCCI燃烧模式的工作性能影响。在额定工况下,柴油机转速为1 800 r/min,设置10%～50%共5组甲醇掺混比,每组甲醇掺混比都对应0～20%的6组掺水率,共30组模拟组合进行研究。研究结果表明：随着进气道甲醇量增加,柴油机燃烧始点滞后1～2℃A、燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率下降40.0%,缸内爆压升高5.1%,CO₂和NO_x排放分别下降41.8%和7.7%;随着掺水率增加,柴油机燃烧始点滞后1～2.5℃A,燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率提高8.1%,NO_x排放最大下降13.3%,2种技术不同组合下柴油机CO₂和NO_x排放显著改善、燃烧效率升高,甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术组合的RCCI燃烧模式,对于实现TierⅢ NO_x...     

基于复合通道的SAL-10型机旁监控箱设计

SAL-10型机旁监控箱是以XILINX公司的XC3S500E-FG320 FPGA微处理芯片为核心组成的一个智能化监控控制系统,能够实现对柴油机进行较复杂的逻辑控制以及对柴油机全部参数的监测功能.配套的人机交互界面不仅可以实现对机旁监控箱的各类参数属性进行在线设置等基本功能,而且对界面的外观和可操作性进行了人性化的设计.针对不同柴油机测点要求的不同,采用了复合通道设计.无论各种类型参数的数量多少,只要柴油机总测点数小于采集通道数,就能满足监测全部参数的要求.     

船用柴油机各缸工作均匀性的检测与诊断

对柴油机各缸工作过程均匀性的检测进行了试验和研究,揭示了气缸压力信号的互相关函数,互功率谱、相关函数的特征及其与柴油机工作状态的关系,提出了利用相关分析技术监测各缸工作过程均匀性的方法。     

基于小波包分析理论的柴油机故障诊断方法

柴油机在运行过程中会产生各种振动,这些振动包含着各系统、各零部件技术状态的有用信息.当某系统或部件发生故障时,首先会在振动信号中有所反映,因此,对振动信号分析处理,就能提取出故障信息来源.目前,对柴油机振动信号的研究还有一些难题有待解决,研究基于振动信号的柴油机故障诊断方法对解决这些难题具有一定的理论意义和实际价值.本课题运用DEWE2010燃烧分析仪以及各种传感器采集数据,通过小波包分析理论方法,并结合DEWE-SOFT软件和Matlab工具箱对4190ZC柴油机进行故障诊断方法的分析研究.     

基于Hadoop技术的船舶柴油机大数据处理平台

柴油机是船舶推进系统的重要组成部分,随着柴油机技术的不断发展,对柴油机相关参数进行监测并分析是必然发展趋势。柴油机的故障监测需要依赖大量的柴油机监测数据,而嵌入式处理器无法实现大量监测数据的实时采集和分析。本文提出一种基于Hadoop技术的船舶柴油机大数据处理平台,对Hadoop技术的HDFS和MapReduce的实现原理进行详细分析。在此基础上设计系统的整体结构框图,并对多文件的写入速度和数据排序进行测试。本文基于Hadoop技术的船舶柴油机大数据平台可以满足船舶柴油机数据的存储和分析需求,并且具有较高的可靠性和扩展性。     

掺水乳化油对船用柴油机性能影响优化分析

为探索掺水乳化油对船用柴油机动力性、经济性和排放性能影响,采用AVL-fire软件对TBD234V6型柴油机进行仿真建模,选取柴油机推进特性额定工况运行时,对不同乳化油掺水比进行三维数值模拟研究。结果表明,随着掺水比的增加,相比原机,其缸内爆压逐渐降低,燃烧放热率峰值明显滞后,折合油耗率呈先下降后上升的趋势,NO_X排放量显著降低,Soot排放量上升。通过灰色决策理论结合主客观赋权法确定10%为最优掺水比,此时缸内爆压下降6.9%,折合消耗率下降6.5%,NO_X排放降低36.1%,Soot排放上升110.6%。研究结果可为船用柴油机掺水乳化油燃烧提供一定参考依据。     

基于数字孪生的过盈配合组件装配质量监测方法

[目的]针对过盈配合组件装配质量难以控制的问题,提出一种基于数字孪生的过盈配合组件装配质量监测方法。[方法]结合数字孪生技术,构建过盈配合组件装配质量监测系统框架;综合分析实际装配过程,设计基于压装力的装配过程实时监测流程;结合压装过程中压装力历史数据,建立了基于Markov的压装力状态预测模型。综合比较理论压装力、实际压装力以及压装力预测状态,实现过盈配合组件装配质量的综合判断。[结果]以典型船用行星减速器输出轴与太阳轮过盈配合为例进行验证,验证结果表明,该方法可实现在装配过程中关键点压装力的实时采集和监测,预测未来质量特征点的压装力状态,同时,实验结果与模型预测结果具有一致性。[结论]以数字孪生为基础监测过盈配合组件装配质量的方法是有效可行的,研究结果对机械产品智能化装配过程中质量监测的实现具有重要参考意义。     

船用柴油机高压共轨系统半物理仿真平台研究

为分析柴油机电控系统对液压单元的闭环控制功能,建立了RT-flex48船用低速机的燃油系统数学模型,并从算法与模型简化的角度分析如何实现实时仿真。利用所建立的实时仿真模型与NI硬件构成虚拟液压燃油系统,与接口设备、真实的柴油机电控系统及执行器相连接,组成半物理仿真平台。利用所开发的半物理仿真平台,测试分析了轨压控制、喷油量控制等功能。结果表明,建立的半物理仿真平台满足实时性要求,可在实验室环境下对柴油机电控系统相关功能进行测试分析,缩短了开发周期。     

进气道加湿对船用柴油机性能影响仿真优化

本文基于TBD234V6型增压中冷柴油机,采用AVL-fire软件对柴油机额定工况下不同进气道加湿水油比进行三维数值模拟研究,对比分析该技术对柴油机缸内爆压、缸内温度、缸内温度场、燃烧放热率、NO_X浓度、Soot浓度及NO_X和Soot浓度场的影响,并通过灰色决策理论结合主客观赋权法确定最优水油比。结果表明：随着水油比的增加,相比于原型机,其爆压先升高后降低,水油比0.5时出现拐点,爆压上升幅度最大,约4.19%。且缸内温度降低,放热率峰值升高且出现时刻逐渐后移,燃油消耗率呈先下降后上升的趋势,NO_X排放量降低明显,Soot排放量呈先降低后升高的趋势。通过计算确定1.5为最优水油比,此时,爆压下降约1.01%,燃油消耗率下降2.35%,NO_X排放降低83.69%,Soot排放上升9.42%。研究结果可为船用柴油机掺水燃烧提供一定指导依据。     

W6X35型船用低速柴油机的研制

根据柴油机燃烧理论,应用电控技术,优化燃油系统,提高伺服油的工作压力,采用新一代CLU5气缸润滑技术和新一代柴油机控制系统——"UNIC控制系统",实现柴油机的全电子智能控制,从而实现在满足最新排放的要求下,提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。     

基于Lab VIEW的柴油机缸压数据采集系统

阐述基于Lab VIEW系统平台开发的柴油机缸内压力数据采集系统的原理以及采用的硬件和软件,实验证实该系统可成功地采集到柴油机的实时缸压,界面友好,操作简便,可移植性好,易于修改和调试。     

柴油机气缸压力监测系统标定故障分析

为满足船用柴油机的自动化控制需求,提升其安全性能和经济性能,目前大多数船用低速柴油机都会配置气缸压力监测系统,而该系统的标定和应用常出现问题。由此,对MAN ME-C型柴油机在台架试验过程中出现的标定故障进行分析,结合气缸压力监测系统的结构和工作特性,采用曲线分析工具对系统标定过程中的缸压曲线进行分解,提取关键数据并对便携式压力传感器与在线压力传感器的测量结果进行对比分析,从而判断标定故障发生原因。该研究可供气缸压力监测系统在柴油机上的应用及其标定故障排查参考。     

船舶电力推进系统螺旋桨负载实时监测研究

通过对船舶电力推进系统螺旋桨负载的实时监测,提高对船舶电力推进系统的状态监测和故障分析判断能力,提出一种基于高阶统计量特征提取和串行D/A转换控制的船舶电力推进系统螺旋桨负载监测方法。采用振动传感器进行船舶电力推进系统螺旋桨的振动信号采集,振动信号能有效反映电力推进系统的负载特征,对采集振动信号进行时频分析和高阶统计量特征提取,以提取的特征量为测试集,进行负载监测的信号分析。在此基础上,基于ADSP21160处理器系统进行负载实时监测系统的硬件设计,通过D/A转换控制方法提高负载监测的实时性和准确性。仿真结果表明,该方法进行船舶电力推进系统的负载监测的实时分析能力较强,信号采集和输出的准确性较好。     

基于GT-Power和Simulink的柴油机各缸不均匀性闭环控制

为改善柴油机各缸工作的不均匀性,以TBD314V8柴油机为研究对象,将基于缸压计算得到的各缸IMEP和CA50作为反馈变量,将各缸的喷油量和喷油提前角作为控制变量,建立GT-Power与Simulink联合仿真模型。通过模型分析轨压、负荷和喷油提前角对爆压不均匀率、IMEP不均匀率和CA50不均匀率的影响,并对影响因素进行参数灵敏度量化分析,验证闭环控制对改善各缸不均匀性的效果。结果表明:轨压对爆压不均匀率、IMEP不均匀率和CA50不均匀率的影响较小;负荷对IMEP不均匀率的影响最大,且随着负荷的增加线性下降;喷油提前角对爆压不均匀率和CA50不均匀率的影响最大,且CA50不均匀率随着喷油提前角的增大线性增加。经过闭环控制之后,各缸的不均匀性得到明显改善。     

嵌入式技术船舶实时监控系统

船舶实时监控系统可以对船舶航行路径、航行状态以及周围海洋信息的实时监测分析,提高船舶安全航行能力,为此提出嵌入式技术的船舶实时监控系统设计方法。首先构建船舶实时监控系统的总体结构模型,监控系统由信号采集模块、信号处理模块、核心控制模块和输出模块组成,然后采用低功耗的嵌入式用ARM Cortex-M0为处理内核,监控系统通过RS232进行Linux终端控制,实现船舶监控系统的自动增益控制和远程控制,各种控制信号由CPLD产生,在输出终端输出8路D/A转换信号,实现船舶实时监控信息输出,最后系统测试结果表明,该系统进可以实现舶实时监控,具有较好的信号采集和数据分析能力,监控系统输出稳定性较好,且能实现监控异常报警。     

强夯施工质量实时导航技术*!

强夯是最常用和最经济的深层地基处理方法之一,有效地控制强夯施工质量是保证地基稳定与安全的关键。目前,我国强夯施工质量的信息化控制水平较低,主要依靠监理和施工人员人为控制,难以实现对强夯施工质量的精准控制。从强夯施工信息的采集、存储、展示和导航入手,提出一种具有实时、自动、高精度等特点的强夯施工质量实时导航技术,对强夯施工实现实时监测和可视化导航。工程应用表明,本技术满足强夯地基竣工验收一般检测项目的检查要求,对强夯施工过程实现精细控制,提高施工效率和质量。     

基于单片机技术的重油乳化混合系统

为在船舶柴油机上燃烧乳化重油,开发了一种能动态调节油水比例、保持油水比例稳定的智能混合系统。单片机采集柴油机转速信号、油流量信号以及乳化重油流量信号,通过对这些信号的处理和计算,实现对水流量的精确计量和控制,从而达到柴油机燃烧工况所需的最佳油水比例。试验结果表明,此智能混合系统不仅能避免单纯燃用重油引起的高有害气体排放量的问题,且价格低廉,结构简单,容易控制,节省燃油,具有很大的社会和环境效益。