大型油船燃油锅炉系统建模与仿真研究

发布时间：2017-05-13 11:13

  本文关键词：大型油船燃油锅炉系统建模与仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前，船用仿真系统的研制工作主要集中在轮机模拟器、驾驶模拟器和液货船操纵模拟器上。其中轮机模拟器主要模拟主推进装置、集控室、船舶电站等设备的性能，即便其中附带一部分锅炉仿真的内容，而其仿真模型简单，操作功能不完善，针对性不强，尤其是对大型油船燃油锅炉系统建模与仿真仍然处于摸索阶段。同时，大型油船燃油锅炉系统是一个复杂的、设备众多的能量转换系统，具有惯性小、动态过程变化大、各个系统的关联和制约因素多的特点。因此，对大型油船燃油锅炉系统进行模块化建模与仿真研究是必要的。 本文首先介绍了大型油船燃油锅炉系统的组成及其特点，根据其工作过程特点和操作要求，分析了水位控制和蒸汽压力控制等典型控制系统的动态特性，在此基础上，采用模块化和集中参数建模方法，应用质量、能量、动量守恒定律和热力学、传热学、流体力学等基本理论，通过机理分析，在一定简化条件下，全面建立了大型油船燃油锅炉系统的动态数学模型。 在已建立的动态数学模型基础上，作者使用Matlab／Simulink实时仿真工具，建立了相应的仿真模型，详细地介绍了搭建各个子模块的实时仿真模型的方法和过程；将各个子模块连接起来构成整个锅炉仿真模型，通过设置合理的仿真参数和合适的算法，进行了实时计算机仿真试验，试验结果表明各个动态过程符合实船锅炉动态响应过程，为船舶锅炉的设计、管理、故障诊断和设计性能良好的控制器等提供翔实的数据依据，同时为设计和开发高精度和逼真度的实时仿真系统提供了试验数据。 根据仿真实验结果，，进一步设计了一套基于“实物+硬件模拟系统+软件模拟系统”混合仿真方式的大型油船燃油锅炉实时仿真系统，提出了整个仿真系统的设计思想和方法，叙述了其结构组成和功能，完成了PLC控制程序和仿真软件的设计。
【关键词】：大型油船 燃油锅炉 建模 仿真系统
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U664.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 相关领域的研究动态11-14
• 1.3 研究工作的目的与任务14-17
• 第2章 大型油船燃油锅炉系统概述17-26
• 2.1 大型油船燃油锅炉的组成17-20
• 2.1.1 锅炉本体组成17-19
• 2.1.2 锅炉辅助系统及其设备19-20
• 2.2 自动控制与安全保护系统20-26
• 2.2.1 水位自动控制21-23
• 2.2.2 燃烧自动控制23-24
• 2.2.3 燃烧时序控制24-25
• 2.2.4 安全保护系统25-26
• 第3章 燃油锅炉系统数学模型的建立26-47
• 3.1 锅炉系统建模概述26-30
• 3.1.1 仿真建模方法26-27
• 3.1.2 锅炉模型的特点27-28
• 3.1.3 分解系统和建立物理模型28-29
• 3.1.4 分布参数系统的集中参数建模方法29-30
• 3.1.5 集中参数的确定30
• 3.2 锅炉本体模型30-42
• 3.2.1 炉膛燃烧模型31-32
• 3.2.2 汽包模型32-36
• 3.2.3 水冷壁模型36-37
• 3.2.4 下降管模型37-38
• 3.2.5 过热器模型38-39
• 3.2.6 经济器模型39-40
• 3.2.7 空气预热器模型40-42
• 3.3 燃油系统模型42-45
• 3.4 给水系统模型45-47
• 第4章 基于Matlab/Simulink燃油锅炉系统计算机仿真47-62
• 4.1 Matlab仿真工具Simulink47-48
• 4.2 大型油船燃油锅炉Simulink仿真的实现48-58
• 4.2.1 炉膛燃烧仿真模型49-50
• 4.2.2 汽包仿真模型50-51
• 4.2.3 水冷壁仿真模型51-53
• 4.2.4 下降管仿真模型53
• 4.2.5 过热器仿真模型53-54
• 4.2.6 经济器仿真模型54-55
• 4.2.7 空气预热器仿真模型55-56
• 4.2.8 燃油锅炉整体仿真模型56-58
• 4.3 仿真结果分析58-62
• 第5章 燃油锅炉仿真系统的设计与实现62-83
• 5.1 仿真系统总体组成及功能62-64
• 5.2 PLC控制仿真设计与实现64-67
• 5.2.1 开发环境与系统程序结构64-65
• 5.2.2 点火时序控制65-66
• 5.2.3 水位控制66
• 5.2.4 蒸汽压力控制66-67
• 5.3 仿真软件设计67-80
• 5.3.1 开发环境与系统结构67-68
• 5.3.2 仿真模型程序设计与实现68-71
• 5.3.3 仿真软件界面设计与实现71-80
• 5.4 锅炉仿真系统MIMIC模拟屏设计80-83
• 第6章 结论与展望83-85
• 6.1 研究结论83
• 6.2 工作展望83-85
• 参考文献85-89
• 攻读硕士学位期间公开发表论文、获奖及参加科研项目情况89-91
• 发表论文:89
• 获奖情况:89-90
• 参加科研项目情况:90-91
• 致谢91-92
• 研究生履历92

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 张明娇;7.5万吨油轮辅锅炉模拟器设计[D];大连海事大学;2011年

2 叶晓华;船用辅锅炉仿真与智能评估系统[D];大连海事大学;2011年

3 顾振;基于WinCE机舱无线监测报警系统的设计[D];大连海事大学;2011年

4 张建;船舶阀门遥控及液位遥测仿真系统的设计实现[D];大连海事大学;2007年

5 霍学亮;基于PC机的船舶舵机系统动态仿真研究[D];大连海事大学;2007年

6 郭记仓;船舶分油机仿真及虚拟现实研究[D];大连海事大学;2007年

7 姜淑翠;基于单片机的船舶主机燃油黏度控制[D];大连海事大学;2010年

8 邱大宝;大型油轮辅锅炉系统模拟器开发[D];大连海事大学;2012年

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本文编号：362436