舰船推进汽轮机仿真模拟器设计与实现

发布时间：2020-04-09 03:36

【摘要】：由于蒸汽轮机具有单机功率大、寿命长、稳定性高、对燃料品质要求低等优点,因此现代大型舰船依然广泛使用蒸汽动力做为主推进动力系统。伴随着蒸汽轮机在大型舰船上的广泛使用,汽轮机控制器行业得到快速发展,然而众多新研制出来的汽轮机控制器系统在与真实蒸汽轮机进行联调试验时一直存在不便性,如试验不方便,试验条件艰苦,存在对人力、物力和财力的浪费,具有安全隐患等。随着电子技术和微处理器的发展,需要研制出蒸汽轮机模拟器,使其能够完全替代真实的蒸汽轮机来完成与汽轮机控制器的联调试验。蒸汽轮机模拟器的研发与生产在国外的起步早,而我国对蒸汽轮机模拟器的研发起步略晚。本文按照工程需求,设计了以ARM+DSP双核异构微处理器为核心、以网络作为通信方式的舰船推进汽轮机仿真模拟器。根据舰船推进汽轮机的工作原理与基本结构,确定了舰船推进汽轮机仿真模拟器系统的基本组成,然后对推进汽轮机各个主要部件的运动规律进行分析,采用机理建模的方式完成对各个主要部件动态数学模型的建立,确定了模拟器系统的总体方案。论文以双核微处理器为核心,搭建舰船推进汽轮机模拟器硬件平台。硬件包括处理器模块、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块、通信接口模块、转速输出模块五个模块,分别介绍每个模块的设计思路并给出相关原理图。完成了推进汽轮机模拟器系统的总体软件设计,包括双核的初始化程序、模拟量信号采集程序、模拟量信号输出程序、数字量信号输入输出程序、高压调节汽阀阀位解算程序、转速输出程序、双核间的指令交互程序。以LabView为开发环境完成对舰船推进汽轮机模拟器人机界面的开发。最后论文完成舰船推进汽轮机模拟器系统的软硬件调试。包括处理器相关测试、高压调节汽阀阀位信号采集测试、实时转速输出测试、实时蒸汽压力输出测试、网络接口调试和系统联调等,证明了舰船推进汽轮机仿真模拟器能够替代真实的推进汽轮机与汽轮机控制器进行联调试验。
【图文】：

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现状设备的发展初期，国外兴起了对船舶蒸汽轮机系统仿约，对于蒸汽轮机模拟器的数学物理模型EN 公司为英国华什西航海学院设计的蒸发的轮机仿真训练器颇具代表性[2]。随着微提高，蒸汽轮机模拟器因此也有了很大的率先设计研发出船舶动力装置仿真模拟器拟器装置是由伍德沃德 723 典型硬件平台到计算机上作为模拟器的操作界面。STS轮机，抽气器汽轮机，凝汽室汽轮机等，，并排汽流量、高压伺服阀位置等等蒸汽轮机运界面，具有可现场配置功能，对蒸汽轮机应用[4]。模拟器外形图如下图 1.1 所示。

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控制器发出的阀位给定信号来推动电液伺服阀，电液伺服阀完成电信号到变，进而推动油动机移动[12]。油动机作为执行元件包括错油门与油动机本直接操作油动机的滑阀，油动机相对位移的变化会导致调节汽阀阀门开度汽流量，从而改变蒸汽轮机转速，通过减速器后最终改变尾轴螺旋桨转速
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.7

【参考文献】